一种隧道地应力测试用窥视与取芯装置

本实用新型属于隧道地应力测试装置技术领域，尤其是涉及一种隧道地应力测试用窥视与取芯装置。

背景技术：

随着西部交通运输基础设施的大力发展，在复杂的地质环境进行地下结构的修筑已成为未来的发展趋势。因此，如何客观、准确的把握地下工程结构所处的应力环境，对于施工方法的选择、支护结构的设计至关重要。目前对于地应力测试方法中空心包体应变计法，因其具有安装简便迅速、成功率和可靠性高而被广泛使用。但是在采用空心包体应变计进行深孔测试的过程中，需多次更换成孔钻头，从而造成对钻孔深度、成孔质量的不确定性，影响空心包体应变计的投送和试验效果。因此，现如今缺少一种结构简单，设计合理的隧道地应力测试用窥视与取芯装置，在投送空心包体应变计之前，通过窥视探头对地应力测孔的孔壁直接观测，在投送空心包体应变计的过程中，通过测距模块，实现空心包体应变计投送位置的准确性。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种隧道地应力测试用窥视与取芯装置，其设计合理且成本低，在投送空心包体应变计之前，通过窥视探头对地应力测孔的孔壁直接观测，在投送空心包体应变计的过程中，通过测距模块，实现空心包体应变计投送位置的准确性。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种隧道地应力测试用窥视与取芯装置，其特征在于：包括定位机构、设置在所述定位机构一侧的套筒和设置在所述定位机构另一侧的推送连接杆，所述定位机构包括连接座、设置在连接座圆周方向的定位滚轮部件和设置在连接座靠近所述套筒的一侧面上的测距模块与限位部件，所述连接座的横截面为圆形，所述测距模块包括对称布设的第一测距模块和第二测距模块，所述限位部件包括对称布设的第一限位柱和第二限位柱，所述第一测距模块、第一限位柱、第二测距模块和第二限位柱沿连接座的一侧面均布，所述套筒上设置有限位孔和两个对称布设的开口槽，所述开口槽的长度小于套筒的长度，所述开口槽和套筒内连通，所述推送连接杆的中心线、连接座的中心线和套筒的中心线位于同一直线上，窥视探头和空心包体应变计设置在所述套筒内。

上述的一种隧道地应力测试用窥视与取芯装置，其特征在于：所述推送连接杆远离连接座的一端设置有螺纹接头，所述螺纹接头上连接推送杆。

上述的一种隧道地应力测试用窥视与取芯装置，其特征在于：所述定位滚轮部件的数量为三个，三个所述定位滚轮部件沿连接座圆周外侧面均布，所述定位滚轮部件包括支座、安装在支座内的轮轴和套设在轮轴上的定位滚轮，所述定位滚轮伸出支座，所述定位滚轮沿地应力测孔移动。

上述的一种隧道地应力测试用窥视与取芯装置，其特征在于：所述限位孔上设置有卡销，所述卡销穿过所述窥视探头，所述窥视探头包括探头壳和设置在探头壳端部的摄像头，所述探头壳位于套筒内，所述摄像头伸出套筒，所述探头壳上设置有贯穿孔。

上述的一种隧道地应力测试用窥视与取芯装置，其特征在于：所述卡销包括水平杆、两个对称连接在水平杆两端的竖向杆和设置在竖向杆底部的倾斜杆，所述竖向杆穿设在所述贯穿孔和所述限位孔中，所述倾斜杆的底部为弧面，所述倾斜杆的底部和套筒的外侧面相齐平，所述水平杆的两端与竖向杆通过螺钉可拆卸连接。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型隧道地应力测试用窥视与取芯装置结构简单、设计合理且安装布设简便，投入成本较低。

2、本实用新型设置第一限位柱和第二限位柱，且第一限位柱和第二限位柱的高度略高于第一测距模块和第二测距模块的高度，以使在利用窥视探头对地应力测孔观测时或者将空心包体应变计推送至地应力测孔中时，有效地保护第一测距模块和第二测距模块的探测面，以免第一测距模块和第二测距模块的探测面与地应力测孔底部直接碰撞。

3、本实用新型设置第一测距模块和第二测距模块，一方面能检测地应力测孔的成孔深度，另一方面在空心包体应变计推送至地应力测孔中有效地测量空心包体应变计的推送深度，实现空心包体应变计投送位置的准确性。

4、本实用新型设置窥视探头，是为了对地应力测孔观测时，根据地应力测孔内部图像便于察看地应力测孔的孔壁是否清洗干净，以使地应力测孔的清洗满足隧道地应力测试要求，确定孔壁清洗质量，提高空心包体应变计试验成功率。

综上所述，本实用新型设计合理且成本低，在投送空心包体应变计之前，通过窥视探头对地应力测孔的孔壁直接观测，在投送空心包体应变计的过程中，通过测距模块，实现空心包体应变计投送位置的准确性。

下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型装有窥视探头的结构示意图。

图2为本实用新型装有空心包体应变计的结构示意图。

图3为本实用新型窥视探头的结构示意图。

图4为本实用新型空心包体应变计的结构示意图。

图5为本实用新型卡销的结构示意图。

附图标记说明:

1—第一测距模块；2—开口槽；3—探头壳；

3-1—贯穿孔；4—卡销；4-1—水平杆；

4-2—竖向杆；4-3—倾斜杆；4-4—螺钉；

5—套筒；6—第二测距模块；7—支座；

8—定位滚轮；9—连接座；10—推送连接杆；

11—第一限位柱；12—轮轴；14—摄像头；

15—空心包体应变计；15-1—环氧树脂筒；15-2—应变花；

15-3—固定销；15-4—活塞杆；15-5—密封圈；

15-6—出胶孔；15-7—导向头；15-8—插销；

15-9—粘胶剂；16—限位孔。

具体实施方式

如图1至图5所示，本实用新型包括定位机构、设置在所述定位机构一侧的套筒5和设置在所述定位机构另一侧的推送连接杆10，所述定位机构包括连接座9、设置在连接座9圆周方向的定位滚轮部件和设置在连接座9靠近所述套筒5的一侧面上的测距模块与限位部件，所述连接座9的横截面为圆形，所述测距模块包括对称布设的第一测距模块1和第二测距模块6，所述限位部件包括对称布设的第一限位柱11和第二限位柱，所述第一测距模块1、第一限位柱11、第二测距模块6和第二限位柱沿连接座9的一侧面均布，所述套筒5上设置有限位孔16和两个对称布设的开口槽2，所述开口槽2的长度小于套筒5的长度，所述开口槽2和套筒5内连通，所述推送连接杆10的中心线、连接座9的中心线和套筒5的中心线位于同一直线上，窥视探头和空心包体应变计15设置在所述套筒5内。

本实施例中，所述推送连接杆10远离连接座9的一端设置有螺纹接头，所述螺纹接头上连接推送杆。

本实施例中，所述定位滚轮部件的数量为三个，三个所述定位滚轮部件沿连接座9圆周外侧面均布，所述定位滚轮部件包括支座7、安装在支座7内的轮轴12和套设在轮轴12上的定位滚轮8，所述定位滚轮8伸出支座7，所述定位滚轮8沿地应力测孔移动。

如图3所示，本实施例中，所述限位孔16上设置有卡销4，所述卡销4穿过所述窥视探头，所述窥视探头包括探头壳3和设置在探头壳3端部的摄像头14，所述探头壳3位于套筒5内，所述摄像头14伸出套筒5，所述探头壳3上设置有贯穿孔3-1。

如图5所示，本实施例中，所述卡销4包括水平杆4-1、两个对称连接在水平杆4-1两端的竖向杆4-2和设置在竖向杆4-2底部的倾斜杆4-3，所述竖向杆4-2穿设在所述贯穿孔3-1和所述限位孔16中，所述倾斜杆4-3的底部为弧面，所述倾斜杆4-3的底部和套筒5的外侧面相齐平，所述水平杆4-1的两端与竖向杆4-2通过螺钉4-4可拆卸连接。

本实施例中，具体使用时，所述推送连接杆10中设置有通孔，便于线缆的穿设。

本实施例中，具体使用时，所述第一测距模块1和第二测距模块6均为激光测距模块。

本实施例中，进一步地，所述第一测距模块1和第二测距模块6均可采用tfminiplus型号的激光测距传感器。

本实施例中，摄像头14可采用jingleszcn的500万cmos的摄像头。

如图4所示，本实施例中，所述空心包体应变计15包括环氧树脂筒15-1、活塞杆15-4和导向头15-7，所述导向头15-7上设置有密封圈15-5，固定销15-3穿过环氧树脂筒和活塞杆15-4，实现活塞杆15-4和环氧树脂筒15-1的连接，所述环氧树脂筒15-1内装填有粘胶剂15-9，所述环氧树脂筒15-1上设置有应变花15-2，所述应变花15-2的数量为三组，三组所述应变花15-2沿环氧树脂筒15-1的圆周方向分布，相邻两组应变花15-2的夹角为120°，每组应变花15-2均包括有四个应变片。

本实施例中，四个应变片可参考中国实用新型专利申请号为201420765350.2的一种空心包体应力计中的四个应变片结构,为本领域技术人员的常规技术手段。

本实施例中，所述应变片可采用电阻应变片,进一步地，可参考csirohid最新数字式空心包体应变计中的应变片。

本实施例中，所述环氧树脂筒15-1上设置有插销15-8，所述插销15-8穿出开口部2。

本实施例中，所述活塞杆15-4上设置有通孔。

本实施例中，设置第一限位柱11和第二限位柱，且第一限位柱11和第二限位柱的高度略高于第一测距模块1和第二测距模块6的高度，以使在利用窥视探头对地应力测孔观测时或者将空心包体应变计15推送至地应力测孔中时，有效地保护第一测距模块1和第二测距模块6的探测面，以免第一测距模块1和第二测距模块6测距过程，第一测距模块1和第二测距模块6的探测面与地应力测孔底部直接碰撞。

本实施例中，设置第一测距模块1和第二测距模块6，一方面能检测地应力测孔的成孔深度，另一方面在空心包体应变计15推送至地应力测孔中有效地测量空心包体应变计15的推送深度。

本实施例中，设置摄像头14，是为了对地应力测孔观测，根据地应力测孔内部图像便于查看地应力测孔的孔壁是否清洗干净、孔壁是否挂水，以使地应力测孔的清洗满足隧道地应力测试要求，确定孔壁清洗质量，提高空心包体应变计试验成功率。

利用本实用新型对地应力测孔进行窥视和取芯，具体过程如下：

在套筒5中安装窥视探头，且贯穿孔3-1和限位孔16同轴布设，在贯穿孔3-1和限位孔16中穿设竖向杆4-2，并在竖向杆4-2的顶端连接水平杆4-1；其中，竖向杆4-2底部的倾斜杆4-3和套筒5的外侧面相齐平，水平杆4-1的两端与竖向杆4-2通过螺钉4-4可拆卸连接；在推送连接杆10的螺纹接头上依次连接多节推送杆；操作推送杆将窥视探头推送至地应力测孔中，并沿地应力测孔的深度方向移动，在窥视探头沿地应力测孔的深度方向移动的过程中，窥视探头中摄像头14对地应力测孔内部图像进行采集，从而可以根据地应力测孔内部图像，以使地应力测孔的清洗满足隧道地应力测试。然后是空心包体应变计岩芯取芯：在套筒5中安装空心包体应变计15，操作推送杆将空心包体应变计15推送至地应力测孔中，并沿地应力测孔的深度方向移动，在空心包体应变计15沿地应力测孔的深度方向移动的过程中，第一测距模块1对连接座9的一侧面和地应力测孔底部之间的间距进行检测，获得第一间距值；第二测距模块6对连接座9的一侧面和地应力测孔底部之间的间距进行检测，获得第二间距值；根据第一间距值和第二间距值，直至将空心包体应变计15推动至地应力测孔设定位置，推动推送杆切断固定销15-3，粘结剂从活塞杆15-4和出胶孔15-6排出，充满空心包体应变计15与地应力测孔的空隙，最后采用应力解除法进行空心包体应变计岩芯的取芯。

综上所述，本实用新型设计合理且成本低，在投送空心包体应变计之前，通过窥视探头对地应力测孔的孔壁直接观测，在投送空心包体应变计的过程中，通过测距模块，实现空心包体应变计投送位置的准确性。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。