专利名称：便携式工程地质裂缝测量装置的制作方法
技术领域：
本发明名称便携式工程地质裂缝测量装置。属地质量测仪器领域。
一般工程建筑(如大坝、隧道、矿井及大型建筑中的梁与柱)，岩土体工程边坡等发生裂缝变形，多采用单向、单点的张闭或错动测量的简单装置；然而多数出现的工程岩土体裂缝是受工程建筑、岩土体性状、结构及地应力等因素控制，所以其裂缝变形测量应是三维的，既可能是拉张闭合变形，或水平错动变形，或上下错动变形，也可能是其中的两种或三种都有。本申请人(原名中国科学院地质研究所)曾获实用新型专利三向测缝计(专利保护期已过)，它是整体固定式安装应用的，当中有三个三向安装的传感器；因此它的安装应用受到测试环境限制，如不能影响交通、施工及环境美观等，另外成本自然也高、安全保护也是问题。一个方向上单个测点因裂缝变形两面并不平行，使之量测误差大。目前没有可供应用的成品装置。
由于工程建设、开挖、爆破及采动，经常引起岩土体的破坏与失稳，裂缝是其破坏与失稳的其中一种常见现象或表征。裂缝的出现部位正是岩土体应力集中区或是薄弱的地方，它的变化和发展常关系到岩土体的稳定，自然影响到工程建设、巷道、矿井、边坡及交通道路等的安全。掌握了它的变化趋势，也便于工程技术人员及时采取相应防范加固措施。可见工程岩土体裂缝监测是非常重要的。
本发明的目的要达到在裂缝两侧一对测点上同时进行三维变形测量。测量装置分为固定预埋测座和折叠便携式测架两部分；测座要稳定牢固，埋设可低于被测表面，易保护、也不防碍施工、交通及环境；折叠便携式测架测1量时安装快速、稳定，测量转移携带方便。各裂缝测点预埋固定式测座，所有测点共用一对便携式测架降低成本。
图1是本发明的装置与应用安装图。发明装置是由测座与测架两部分组成，其中3是预埋测座，4、5、6、7、8、9与10是可从测座3上插入或拔出的便携式折叠测架。
测座3是预埋在被测裂缝的两侧的安装坑中，用水泥砂浆浇注；它的底部是一圆盘，底部圆盘上中心焊有测座立柱、立柱两侧与圆盘间焊有两翼，加强了整体性，防止测座左右转动及向上拔起。测座顶端段根据需要可露出被测表面，也可以低于被测表面，后者便于加盖保护，以防被破坏或丢失。立柱顶端段侧面以120度竖向分布有V形槽，与测架滑套4中的滑块图2-4相对应。
测量时可以将横测臂9板动90度垂直于立杆5，把支撑斜板8下端通过穿钉固定在立杆5上，测架通过立杆下端的滑套4套入测座3顶端的圆头杆上。此时测座3顶端的圆头顶在滑套4孔底的圆锥坑中，它们是圆周线性接触，这种接触稳定，一致性好；而滑套中的滑块图2-4嵌入相应的测座V形槽内。
测座上端的圆头杆与滑套中的滑块图2-4间有相对应的滑槽，滑套中上下两个滑块与测座顶端段的滑槽都是相隔120度对应竖向分布。图1-3测座上端圆头杆上的滑槽是V形凹槽；图2-4滑块是与之对应的长条状、截面是三角形、而下端成一斜面。从图2中可看出，滑块4平面上拧有平头螺钉3，弹簧2压在上面，使滑块4总是弹出卧槽并顶在测座图1-3圆头杆V形槽内；调节顶丝1来改变弹簧松紧，即改变滑块顶在V形槽中的力度。这样测座上的测架可以自由插入或拔出，还稳定，丝毫不晃动，。
图1-(4～10)测架通过图1-10即图3的连接头装置安装延长测杆图3-3，其末端安装着测量头或被测板(裂缝两侧的测架上一端装测量头，另一端装被测板)。测杆是插入测架图1-9的管里，此管端有一半圆豁口，与测杆上圆柱销钉图3-4配合，通过拧紧顶丝图3-2固定测杆，使测杆图3-3进出或左右旋转都固定不动。测杆图3-3上穿销钉的孔可定距打几个，便于调整测杆长短及确定量程。
图1中两个测架中的测杆端头，一个装L形测头6，一个装被测板7；L形测头6上相对于被测板面7各打两个相距40-50毫米的、各测量面相互错开的测孔。孔经取决所采用的测读仪表，略大于测读仪表的触杆即可。三个边缘相互垂直的被测板7是可插入拉出的打磨玻璃。当L形测头6因地质体裂缝变形较大，与被测板7发生测量到被测板边或其之外，可以撤换成更长的打磨玻璃，或调整被测板7与测杆图3-3连接部位。测读仪表可以是百分表、测深卡尺或各种位移传感器。一个方向上在两个测孔各测读一次，取其平均值为本次测量记录值。这样既保证了测读量程，又保证了因裂缝变形测头面与被测板不平行的量测精度。
图1中1是地质体裂缝示意，2是测座安装坑及测座水泥砂浆浇注安装示意。
本发明的优点与效果首先它为地质测量仪器领域增添了一种新装置。其次它的固定预埋测座图1-3结构简单、科学，成本低廉及安装牢靠稳定；尤其是它安装后可低于被测表面，易封盖，不测量时不防碍交通、施工及环境，便于保护；适合长期监测、施工期的安全监测及大范围多测点监测(如大范围的荒山边坡监测设备常丢失或被破坏)，克服了以往这方面监测的困难。它的折叠式便携测架，只要一对可以满足很多测点的测试，测读仪表或传感器也只需一个，既安全又成本低廉，省时省力。测量应用时，通过测架下端的滑套图1-4、图2插入测座(图2-4滑块下端是斜角)，方便、快速又稳定；图1-10与图3的机构中销钉可方便地拔出，再插入另外孔中来调整测杆的伸出长短，确定量测位置，由于图3-4的销钉与图3-1的豁口配合保证了测试架丝毫不会晃动，不会引起测量误差。图1-6测座与7被测板的固定可换位，7被测板的打磨玻璃可长可短，保证了量程调整，便于长期监测。
此发明只要按设计图纸用一般的机加工机械(车、銑、钻及镗床)加工就可实现。无特殊加工精度要求，一般精度即可。需要说明的是图1-9外经要小于5内径，不测量时拔出连接轴插入5中便于携带。
权利要求
1.便携式工程地质裂缝测量装置的技术特征是由固定式预埋测座图1-3和便携式可折叠的测架图1-4～10组成。测量工作时，把测架下端的滑套图1-4即图2套入测座3顶端的圆头杆上，通过连接头图1-10或图3机构来调整与固定测杆图3-3即测座图1-6与被测板图1-7的相对位置。测量完后，从测座图1-3上拔出测架，将图1-8下端固定销钉拔出，横向测臂图1-9与竖向立杆5连接销钉也拔出，此时测臂9插入5中，三角形整体测架成柱状；
2.根据权利要求1所述，图1-3测座底端是一圆盘，中心焊有立杆，立杆底部两侧与圆盘之间焊有两翼。它的顶端段是圆头，杆壁上以120度分布有竖向V形凹槽；
3.根据权利要求1所述，测架通过滑套图1-4即图2安装在测座上，滑套中的三角形滑块图2-4顶在相应测座图1-3的V形槽中，滑块下端(面向外)是斜面；测座顶端圆头顶在滑套圆锥坑中，形成圆周线性接触；
4.根据权利要求1所述，连接头图1-10即图3所示，测杆图3-3上插装销钉，与测架横臂图3-1末端半园豁口对接，由图3-2的顶丝拧紧固定；
5.根据权利要求1所述，L形测头图1-6相对应于三块边缘相互垂直的被测板图1-7的面上有两个测孔，分别测读后取平均值为一次变形量测结果。被测板图1-7是可抽插的打磨玻璃。
全文摘要
裂缝两边各埋设一个测座3，它的顶端段根据需要可高或低于被测表面。测架4～10，由滑套4可插入或拔出测座3顶端段，插入后不转动。横臂9由连接头10固定测杆与测头6或被测板7，测杆伸出长短可调，但不转动。L形测头6的测量面与三块边缘垂直的被测板7相对应。测读仪表通过测头6测量面上的两个测孔对被测板进行三向测试，以两次读数均值为变形量，消除裂缝两侧变形不平行引起误差。当抽出有关销钉，测架可折叠成柱状，好携带。
文档编号G01B5/02GK1546808SQ20031011556
公开日2004年11月17日 申请日期2003年12月2日 优先权日2003年12月2日
发明者晓 李, 李晓, 董万里, 路世豹, 廖秋林 申请人:中国科学院地质与地球物理研究所