專利名稱：機(jī)械式多點(diǎn)位移計(jì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種測(cè)量?jī)x器，更具體涉及一種機(jī)械式多點(diǎn)位移計(jì)，主要用于量測(cè)地下工程 建設(shè)中圍巖深部巖層的變形，為信息化施工提供準(zhǔn)確有效的信息。
背景技術(shù)：
在隧道、井下巷道、邊坡、地下廠房等建設(shè)工程中，工程技術(shù)人員常常需要了解施工過(guò) 程中圍巖深部巖層的變形大小及其時(shí)空變化規(guī)律，用以判斷施工方案的合理性，指導(dǎo)后續(xù)施 工。另一方面，圍巖深部巖層位移的大小除了施工因素的影響外，還與圍巖結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度有關(guān)， 硬巖變形小，軟巖變形大，加之現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)頻度高、時(shí)間長(zhǎng)，因此要求測(cè)量設(shè)備量程大，精度 高，安裝方便，操作簡(jiǎn)單。圍巖深部位移一般用多點(diǎn)位移計(jì)量測(cè)，采用的方法是在關(guān)注的斷 面打幾個(gè)幾米甚至幾十米的直孔，根據(jù)需要在孔內(nèi)不同深度處布置測(cè)點(diǎn)，在孔口量測(cè)圍巖內(nèi) 不同深度處巖層位移的大小，方向。多點(diǎn)位移計(jì)主要由孔口讀數(shù)裝置和孔內(nèi)測(cè)點(diǎn)錨固裝置組 成，目前孔內(nèi)測(cè)點(diǎn)錨固方式較多，有的是用水膨脹壓縮木錨固，有的是用爪鉤式錨頭的點(diǎn)接 觸錨固，還有的是用注漿或錨固劑粘結(jié)孔內(nèi)測(cè)點(diǎn)的錨固，這些錨固手段常常受到現(xiàn)場(chǎng)條件的 制約，使得操作不便，安裝困難，錨固強(qiáng)度不可靠?？卓谧x數(shù)裝置有的是用直尺量測(cè)，有的 是電子式，這些量測(cè)手段往往由于誤差大、精度低、不穩(wěn)定、抗干擾能力差、量程較小等缺 陷而不能滿足工程量測(cè)需要。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種機(jī)械式多點(diǎn)位移計(jì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、量程大、操作方便，錨固迅 速、抗滑能力強(qiáng)，錨固效果更可靠。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)措施
一種機(jī)械式多點(diǎn)位移計(jì)，它包括孔口讀數(shù)儀、孔口基準(zhǔn)板、孔內(nèi)測(cè)點(diǎn)錨固頭。根據(jù)安裝
孔的位置，將孔口基準(zhǔn)板用膨脹螺栓固定在孔口壁上，孔口讀數(shù)儀底板的定位栓插入孔口基 準(zhǔn)板中的定位孔內(nèi)，打開永久磁鐵，將孔口讀數(shù)儀固定在孔口基準(zhǔn)板上，銦鋼絲穿過(guò)孔口基 準(zhǔn)板的中心孔，銦鋼絲一端固定在孔內(nèi)測(cè)點(diǎn)錨固頭的緊固螺釘上，另一端穿過(guò)孔口基準(zhǔn)板的 中心孔固定在帶有測(cè)點(diǎn)標(biāo)記的錐形夾上，帶有測(cè)點(diǎn)標(biāo)記的錐形夾裝在孔口讀數(shù)儀的錐形掛鉤 中。
孔口讀數(shù)儀孔口讀數(shù)儀設(shè)計(jì)為一個(gè)便攜式整體，由主尺、副尺、調(diào)節(jié)手輪、調(diào)節(jié)螺桿、 彈簧拉力計(jì)、錐形掛鉤、聯(lián)動(dòng)桿、永久磁鐵、定位栓、底板、頂板和連接桿組成。該裝置由 三個(gè)連接桿連接頂板和底板構(gòu)成一個(gè)框架，在一個(gè)連接桿上固定一只主尺，主尺上裝有可移 動(dòng)的副尺，頂板中心的調(diào)節(jié)螺桿上部裝有調(diào)節(jié)手輪，下端連接彈簧拉力計(jì)，彈簧拉力計(jì)的錐 形掛鉤連接一個(gè)聯(lián)動(dòng)桿，聯(lián)動(dòng)桿與副尺相連，兩塊永久磁鐵固定在底板的兩邊，兩個(gè)定位栓 固定在底板的底面。其特點(diǎn)是主尺的零刻度設(shè)在讀數(shù)儀的底板上，單位刻度為毫米，量程為 200毫米，副尺為五十分刻度并且可以在主尺上移動(dòng)，調(diào)節(jié)螺桿上的調(diào)節(jié)手輪起著兩個(gè)重要 作用當(dāng)旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)手輪時(shí)，通過(guò)調(diào)節(jié)螺桿的移動(dòng)， 一是準(zhǔn)確地控制拉力計(jì)對(duì)銦鋼絲的拉力， 二是通過(guò)聯(lián)動(dòng)桿帶動(dòng)副尺移動(dòng)，當(dāng)拉力計(jì)指針指示為一個(gè)預(yù)定的拉力時(shí)，測(cè)尺上主尺加副尺 的讀數(shù)便是銦鋼絲的長(zhǎng)度。
孔內(nèi)測(cè)點(diǎn)錨固頭孔內(nèi)測(cè)點(diǎn)錨固頭設(shè)計(jì)為面接觸式，它由主軸、壓簧底座、壓簧、滑動(dòng) 環(huán)、支撐桿、錨固板、銦鋼絲緊固螺釘和鎖扣組成。兩個(gè)壓簧套在主軸上，由主軸兩端的壓 簧底座固定壓簧的一端，壓簧的另一端前面各裝有一個(gè)滑動(dòng)環(huán)，每一個(gè)滑動(dòng)環(huán)上各鉸接3個(gè) 支撐桿，每一對(duì)對(duì)應(yīng)的支撐桿上鉸接一片錨固板，鎖扣裝在主軸和一片錨固板之間，銦鋼絲 的一端由緊固螺釘固定在主軸上。其特點(diǎn)是支撐桿互為120度夾角，錨固板表面為鋸齒狀 圓弧面，能有效地提高錨固板的抗滑能力，增強(qiáng)錨固板與孔壁的接觸效果，當(dāng)測(cè)點(diǎn)錨固頭上 的鎖扣被解開后，主軸上兩端的兩個(gè)壓簧瞬間釋放壓力，推動(dòng)壓簧前端的兩只滑動(dòng)環(huán)相對(duì)運(yùn) 動(dòng)并帶動(dòng)鉸接在滑動(dòng)環(huán)上的支撐桿撐開，使三片錨固板在孔內(nèi)迅速同步展開并與鉆孔壁面緊
密接觸，起到測(cè)點(diǎn)錨固的作用，這種錨固方式安裝簡(jiǎn)便，錨固迅速、可靠，并且可在76 100mm 不同的孔徑內(nèi)迅速展開錨固。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果由主尺和副尺組合的測(cè)尺，不僅精度能 滿足量測(cè)需要，而且還將量程提高到了 200毫米；由于聯(lián)動(dòng)桿能聯(lián)動(dòng)副尺在主尺上移動(dòng)，使 得在控制對(duì)銦鋼絲拉力的同時(shí)完成讀數(shù)，簡(jiǎn)化了量測(cè)步驟；測(cè)點(diǎn)錨固裝置由兩只彈簧自釋放 彈性能量完成錨固，不受現(xiàn)場(chǎng)條件的制約，安裝極為方便；錨固板表面鋸齒狀圓弧面的特點(diǎn)， 使得錨固板與鉆孔壁面接觸更加緊密，抗滑能力增強(qiáng)，錨固效果更可靠，可適用于不同孔徑
內(nèi)的錨固。


圖1為一種機(jī)械式多點(diǎn)位移計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖 圖2為測(cè)點(diǎn)錨固頭結(jié)構(gòu)示意圖
圖3 (a)為測(cè)點(diǎn)錨固頭左視圖、(b)為測(cè)點(diǎn)錨固頭右視圖
圖4為孔口讀數(shù)儀結(jié)構(gòu)示意圖
圖5為孔口基準(zhǔn)板俯視圖
圖中l(wèi)一孔口讀數(shù)儀，2 —孔口基準(zhǔn)板，3 —銦鋼絲，4_套管，5—孔內(nèi)測(cè)點(diǎn)錨固頭，6 — 鉆孔，7_主尺，8 —副尺，9一調(diào)節(jié)手輪，IO —調(diào)節(jié)螺桿，ll一彈簧拉力計(jì)，12 —錐形掛鉤， 13 —聯(lián)動(dòng)桿，14一永久磁鐵，15—底板，16 —定位栓，17 —頂板、18A、 18B、 18C—連接桿， 19一主軸，20A、 20B —壓簧底座，21A、 21B—壓簧，22A、 22B—滑動(dòng)環(huán)，23A、 23B、 23C、 23D、 23E、 23F —支撐桿，24A、 24B、 24C—錨固板，25 —緊固螺釘，26 —鎖扣，27 —解扣繩，28— 安裝孔，29—中心孔，30—定位孔。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述
根據(jù)圖l可知，機(jī)械式多點(diǎn)位移計(jì)包括孔口讀數(shù)儀(1)、孔口基準(zhǔn)板(2)、銦鋼絲(3)、 孔內(nèi)測(cè)點(diǎn)錨固頭(5)。通過(guò)孔口基準(zhǔn)板(2)的安裝孔(28)，將孔口基準(zhǔn)板(2)用膨脹螺栓 固定在孔口壁上，孔口讀數(shù)儀(1)底板的定位栓(16)插入孔口基準(zhǔn)板(2)中的定位孔(30) 內(nèi)，打開永久磁鐵(14)的開關(guān)，將孔口讀數(shù)儀(1)固定在孔口基準(zhǔn)板(2)上，銦鋼絲(3) 穿過(guò)孔口基準(zhǔn)板(2)的中心孔(29)， 一端固定在孔內(nèi)測(cè)點(diǎn)錨固頭(5)的緊固螺釘(25)上， 另一端穿過(guò)孔U基準(zhǔn)板(2)的中心孔(29)固定在帶有測(cè)點(diǎn)標(biāo)記的錐形夾上并裝在孔口讀數(shù) 儀(1)的錐形掛鉤(12)中。
根據(jù)圖2，圖3a、 3b可知，孔內(nèi)測(cè)點(diǎn)錨固頭(5)為面接觸式，孔內(nèi)測(cè)點(diǎn)錨固頭(5)包 括主軸(19)、壓簧底座(20A、 20B)、壓簧(21A、 21B)、滑動(dòng)環(huán)(22A、 22B)、支撐桿(23A、 23B、 23C、 23D、 23E、 23F)、錨固板(24A、 24B、 24C)、緊固螺釘(25)和鎖扣(26)。兩個(gè) 壓簧(21A、 21B)套在主軸(19)上，由主軸(19)兩端的壓簧底座(20A、 20B)固定壓簧 (21A、 21B)的一端，壓簧(21A、 21B)的另一端前面各裝有一個(gè)滑動(dòng)環(huán)(22A、 22B)，每一 個(gè)滑動(dòng)環(huán)(22A、 22B)上鉸接三個(gè)支撐桿(23A、 23B、 23C、 23D、 23E、 23F)，每一對(duì)對(duì)應(yīng)的
支撐桿(23A、 23B、 23C、 23D、 23E、 23F)上鉸接一片錨固板(24A、 24B、 24C),鎖扣(26) 裝在主軸(19)和一片錨固板(24A)之間，銦鋼絲(3)的一端由緊固螺釘(25)固定在主 軸(19)上。支撐桿(23A、 23B、 23C、 23D、 23E、 23F)互為120度夾角，錨固板(24A、 2B、 24C)為鋸齒狀圓弧面。
根據(jù)圖4可知，孔口讀數(shù)儀(1)包括主尺(7)、副尺(8)、調(diào)節(jié)手輪(9)、調(diào)節(jié)螺桿(IO)、 彈簧拉力計(jì)(11)、錐形掛鉤(12)、聯(lián)動(dòng)桿(13)、永久磁鐵(14)、底板(15)、定位栓(16)、 頂板(17)和連接桿(18A、 18B、 18C)。該孔口讀數(shù)儀由三個(gè)連接桿(18A、 18B、 18C)、頂 板(17)和底板(15)構(gòu)成一個(gè)框架，在一個(gè)連接桿(18A)上固定有主尺(7)，主尺(7) 上裝有可移動(dòng)的副尺(8)，頂板(17)中心的調(diào)節(jié)螺桿(10)上部裝有調(diào)節(jié)手輪(9)，下端 與彈簧拉力計(jì)(11)連接，彈簧拉力計(jì)(11)的錐形掛鉤(12)連接聯(lián)動(dòng)桿(13)，聯(lián)動(dòng)桿(13) 與副尺(8)相連，兩塊永久磁鐵(14)固定在底板(15)的兩邊，兩個(gè)定位栓(16)固定在 底板(15)的底面。
根據(jù)圖5可知，孔口基準(zhǔn)板(2)上有安裝孔(28)、中心孔(29)、定位孔(30)，通過(guò) 安裝孔(28)用膨脹螺栓將孔口基準(zhǔn)板(2)固定在孔口壁上，孔口基準(zhǔn)板(2)通過(guò)定位孔(30) 與孔口讀數(shù)儀(1)連接。
根據(jù)測(cè)點(diǎn)的個(gè)數(shù)準(zhǔn)備好相應(yīng)數(shù)量的銦鋼絲(3)和孔內(nèi)測(cè)點(diǎn)錨固頭(5)，先將銦鋼絲(3) 一端固定在主軸(19)的緊固螺釘(26)上，另一端穿過(guò)套管(4)并從下一個(gè)測(cè)點(diǎn)錨固頭(5) 的主軸(19)中引出，穿過(guò)中心孔(29)固定在帶有測(cè)點(diǎn)標(biāo)記的錐形夾上，測(cè)點(diǎn)錐形夾裝在錐 形掛鉤(12)中，套管(4)的一端與測(cè)點(diǎn)錨固頭(5)的主軸(19) 一端連接，另一端與下一 個(gè)測(cè)點(diǎn)錨固頭(5)的主軸(19)連接，按照從孔底到孔口的順序逐個(gè)完成組裝。將連接好了 的多個(gè)測(cè)點(diǎn)錨固頭送到鉆孔后， 一手握住套管(4)，另一只手拉一下解扣繩(28)，打開鎖扣
(27)，主軸(19)上兩端的兩個(gè)壓簧(21A、 21B)瞬間釋放壓力，推動(dòng)壓簧(21A、 21B)各 自前面的兩只滑動(dòng)環(huán)(22A、 22B)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，并聯(lián)動(dòng)連接在滑動(dòng)環(huán)(22A、 22B)上的支撐桿
(23A、 23B、 23C、 23D、 23F、 23E)撐開，使三片錨固板(24A、 24B、 24C)在孔內(nèi)迅速同步 展開，與鉆孔壁面緊密接觸，再將各測(cè)點(diǎn)的銦鋼絲穿過(guò)孔口基準(zhǔn)板(2)的中心孔(29)，根 據(jù)孔口基準(zhǔn)板(2)上的安裝孔(28)的位置，在孔口壁上用膨脹螺栓固定好基準(zhǔn)板(2)，完 成孔內(nèi)測(cè)點(diǎn)的錨固，然后將孔口讀數(shù)儀(1)底板(15)的定位栓(16)插入基準(zhǔn)板(2)中 的定位孔(30)內(nèi)，打開永久磁鐵(14)的開關(guān)，將孔口讀數(shù)儀(1)固定在孔口基準(zhǔn)板(2) 上，完成孔口讀數(shù)儀(1)與孔內(nèi)錨固裝置的連接。現(xiàn)場(chǎng)量測(cè)時(shí)，將任意一個(gè)帶有測(cè)點(diǎn)標(biāo)記的 錐形夾裝在錐形掛鉤(12)中，旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)手輪(9)使調(diào)節(jié)螺桿(10)移動(dòng)，在調(diào)節(jié)螺桿(10)
的作用下，彈簧拉力計(jì)(11)開始對(duì)銦鋼絲(3)施加拉力，同時(shí)聯(lián)動(dòng)桿(13)也帶動(dòng)副尺(8) 在主尺(7)上移動(dòng)，當(dāng)彈簧拉力計(jì)(11)的指針指到預(yù)定的拉力時(shí)，主尺(7)加副尺(8) 的讀數(shù)便是該測(cè)點(diǎn)此刻銦鋼絲(3)的長(zhǎng)度，按照上述量測(cè)方法，依次對(duì)每個(gè)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行量測(cè)并 作好記錄，首輪量測(cè)值為初值，全部測(cè)點(diǎn)量測(cè)完畢后，關(guān)閉永久磁鐵(14)的開關(guān)，從孔口 基準(zhǔn)板(2)上取下孔口讀數(shù)儀(1)，完成本次量測(cè)。下次量測(cè)按上述步驟進(jìn)行，每次各測(cè)點(diǎn) 的量測(cè)值與對(duì)應(yīng)測(cè)點(diǎn)的初值之差便是圍巖深部各測(cè)點(diǎn)相對(duì)于孔口的位移。
權(quán)利要求
1、一種機(jī)械式多點(diǎn)位移計(jì)，它包括孔口讀數(shù)儀(1)、孔口基準(zhǔn)板(2)、銦鋼絲(3)、孔內(nèi)測(cè)點(diǎn)錨固頭(5)，其特征在于孔口基準(zhǔn)板(2)用膨脹螺栓固定在孔壁上，孔口讀數(shù)儀(1)底板的定位栓(16)插入孔口基準(zhǔn)板(2)中的定位孔(30)內(nèi)，將孔口讀數(shù)儀(1)固定在孔口基準(zhǔn)板(2)上，銦鋼絲(3)穿過(guò)孔口基準(zhǔn)板(2)的中心孔(29)，銦鋼絲(3)一端固定在孔內(nèi)測(cè)點(diǎn)錨固頭(5)的緊固螺釘(25)上，另一端穿過(guò)孔口基準(zhǔn)板(2)的中心孔(29)固定在帶有測(cè)點(diǎn)標(biāo)記的錐形夾上，帶有測(cè)點(diǎn)標(biāo)記的錐形夾裝在孔口讀數(shù)儀(1)的錐形掛鉤(12)中。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)械式多點(diǎn)位移計(jì)，其特征在于孔內(nèi)測(cè)點(diǎn)錨固頭(5) 為面接觸式，孔內(nèi)測(cè)點(diǎn)錨固頭(5)包括主軸(19)、壓簧底座(20A、 20B)、壓簧(21A、 21B)、 滑動(dòng)環(huán)(22A、 22B)、支撐桿(23A、 23B、 23C、 23D、 2犯、23F)、錨固板(24A、 24B、 24C)、 緊固螺釘(25)和鎖扣(加)，兩個(gè)壓簧(21A、 21B)套在主軸(19)上，由主軸(19)兩端 的壓簧底座(20A、 20B)固定壓簧(21A、 21B)的一端，壓簧(21A、 21B)的另一端前面各 裝有一個(gè)滑動(dòng)環(huán)(22A、 22B)，每一個(gè)滑動(dòng)環(huán)上(22A、 22B)各鉸接三個(gè)支撐桿(23A、 23B、 23C和23D、 23E、 23F)，在對(duì)應(yīng)的支撐桿(23A、 23D、 23B、 2犯、23C、 23F)上鉸接錨固板(24A、 24B、 24C)，鎖扣(26)裝在主軸(19)和錨固板(24A)之間，銦鋼絲(3)的一端 由緊固螺釘(25)固定在主軸(19)上，支撐桿(23A、 23B、 23C、 23D、 23E、 23F)互為120 度夾角，錨固板(24A、 24B、 24C)為鋸齒狀圓弧面。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)械式多點(diǎn)位移計(jì)，其特征在于孔口讀數(shù)儀(1)由三 個(gè)連接桿(18A、 18B、 18C)、頂板(17)及底板(15)構(gòu)成一個(gè)框架，在一個(gè)連接桿(18A) 上固定主尺(7)，主尺(7)上裝有可移動(dòng)的副尺(8)，頂板(17)中心的調(diào)節(jié)螺桿(10)上 部裝有調(diào)節(jié)手輪(9)，下端與彈簧拉力計(jì)(11)連接，彈簧拉力計(jì)(11)的錐形掛鉤(12) 連接聯(lián)動(dòng)桿(13)，聯(lián)動(dòng)桿(13)與副尺(8)相連，兩塊永久磁鐵(14)固定在底板(15) 的兩邊，兩個(gè)定位栓(16)固定在底板(15)的底面。
4、 根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種機(jī)械式多點(diǎn)位移計(jì)，其特征在于孔口基準(zhǔn)板(2)上有 安裝孔(28)、中心孔(29)、定位孔(30)，通過(guò)安裝孔(28)用膨脹螺栓將孔口基準(zhǔn)板(2) 固定在孔壁上，孔口基準(zhǔn)板(2)通過(guò)定位孔(30)與孔口讀數(shù)儀(1)連接。
5、 根據(jù)權(quán)利要求書1所述的一種機(jī)械式多點(diǎn)位移計(jì)，其特征在于銦鋼絲(3) —端固 定在主軸(19)的緊固螺釘(26)上，另一端穿過(guò)套管(4)從測(cè)點(diǎn)錨固頭(5)的主軸(19) 中引出，穿過(guò)中心孔(29)固定在帶有測(cè)點(diǎn)標(biāo)記的錐形夾上，測(cè)點(diǎn)錐形夾裝在錐形掛鉤(12) 中，套管(4)的一端與測(cè)點(diǎn)錨固頭(5)主軸(19)的一端連接，另一端與下一個(gè)測(cè)點(diǎn)錨固 頭(5)的主軸連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種機(jī)械式多點(diǎn)位移計(jì)，它包括孔口讀數(shù)儀、孔口基準(zhǔn)板、銦鋼絲、孔內(nèi)測(cè)點(diǎn)錨固頭。將孔口基準(zhǔn)板用膨脹螺栓固定在孔壁上，孔口讀數(shù)儀底板的定位栓插入孔口基準(zhǔn)板中的定位孔內(nèi)，將孔口讀數(shù)儀固定在孔口基準(zhǔn)板上，銦鋼絲一端固定在孔內(nèi)測(cè)點(diǎn)錨固頭的緊固螺釘上，另一端穿過(guò)孔口基準(zhǔn)板的中心孔并固定在帶有測(cè)點(diǎn)標(biāo)記的錐形夾上，帶有測(cè)點(diǎn)標(biāo)記的錐形夾與孔口讀數(shù)儀的錐形掛鉤連接。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、量程大、操作方便，錨固迅速、可靠，適用于不同孔徑的孔內(nèi)測(cè)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01B5/02GK101105387SQ20071005292
公開日2008年1月16日 申請(qǐng)日期2007年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月9日
發(fā)明者劉泉聲, 肖春喜 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所