一种用于洞室围岩的位移监测系统
本发明涉及洞室围岩监测，尤其涉及一种用于洞室围岩的位移监测系统。
背景技术：
1、在进行洞室围岩施工的时候，施工人员需要了解施工过程中围岩深部岩层的变形大小及其时空变化规律，用以判断施工方案的合理性，指导后续施工。另一方面，围岩深部岩层位移的大小除了施工因素的影响外，还与围岩结构、强度有关，硬岩变形小，软岩变形大，加之现场监测频度高、时间长，因此要求测量设备量程大，精度高，安装方便，操作简单。围岩深部位移一般用多点位移计量测，采用的方法是在关注的断面打几个几米甚至几十米的直孔，根据需要在孔内不同深度处布置测点，在孔口量测围岩内不同深度处岩层位移的大小，方向。多点位移计主要由孔口读数装置和孔内测点锚固装置组成，目前孔内测点锚固均采用多次锚固操作，不同点位的锚固强度不一致，监测误差差异较大，同时多点多次锚固操作不变，不利用施工人员的施工操作，为此提出一种用于洞室围岩的位移监测系统。
技术实现思路
1、为解决孔内测点锚固均采用多次锚固操作，不同点位的锚固强度不一致，监测误差差异较大，同时多点多次锚固操作不便，不利于施工人员的施工操作的技术问题，本发明提供一种用于洞室围岩的位移监测系统。
2、本发明采用以下技术方案实现：一种用于洞室围岩的位移监测系统，包括：
3、孔口固定机构，设置在围岩的监测孔开口处并通过膨胀螺栓与围岩固定；
4、孔内锚固系统，包括依次设置的锚固组件，所述锚固组件包括承载管，承载管外圈连接有用于与监测孔内壁抵触的夹紧机构，承载管内圈设置有用于调整夹紧机构状态的调节锁定机构，承载管外圈固接有用于监测连接的连接座；
5、孔口监测系统，包括与孔口固定机构固接的固定板，固定板一侧设置有端板，端板和固定板之间设置有阵列分布的监测组件；
6、钢丝，其用于孔内锚固系统和孔口监测系统的监测连接操作，钢丝一端与连接座连接，钢丝另一端与监测组件连接；
7、安装辅助系统，其包括中空结构的筒体，筒体设置有用于调整孔内锚固系统进行锚固的旋转调节机构，旋转调节机构输出端连接有用于与孔内锚固系统对接的对接机构，旋转锁定机构一侧设置有用于孔内锚固系统定位的锁定机构。
8、通过上述技术方案，将孔口固定机构通过膨胀螺栓固定在围岩上，此后将孔内锚固系统预装在安装辅助系统上，然后将安装有孔内锚固系统的安装辅助系统从监测孔开口处伸入至监测孔中，并利用安装辅助系统调整孔内锚固系统的状态，使孔内锚固系统与监测孔内壁抵触，然后抽出安装辅助系统并将孔口监测系统与孔口固定机构连接，并完成孔内锚固系统和孔口监测系统的连接监测操作。
9、作为上述方案的进一步改进，所述夹紧机构包括滑动套接在承载管外圈的滑移管，且滑移管与调节锁定机构连接，滑移管外圈铰接有阵列设置的拉杆一，拉杆一的另一端铰接有夹板，夹板靠近滑移管的一侧铰接有与滑移管外侧壁铰接的拉杆二。
10、通过上述技术方案，滑移管运动，在拉杆一和拉杆二的作用下夹板向远离承载管的一侧运动，从而使设置在承载管外圈的多组周向分布的夹板抵触在监测孔内部上。
11、作为上述方案的进一步改进，所述调节锁定机构包括两组开设在承载管内圈且沿其长度方向设置的引导槽，其中一个引导槽的一侧开设有位于承载管内壁上的转接槽，且转接槽与承载管同轴设置，转接槽远离引导槽的一端的一侧开设有与引导槽平行设置的调节槽，调节槽中间位置贯穿有承载管的伸出通道，伸出通道滑动连接有推拉板，且推拉板与夹紧机构固接，推拉板伸入至承载管的一端固接有收纳板，收纳板贯穿有沿其长度方向设置的滑道，滑道内部滑动连接有两组平行设置的抵触板，两组抵触板远离转接槽的一端均固接有锁定杆，两组抵触板之间固接有弹簧一。
12、作为上述方案的进一步改进，所述锁定杆的一端与其中一个抵触板固接，锁定杆的另一端贯穿另一个抵触板后与调节槽内侧壁卡接，两组抵触板相互靠近的一侧与对接机构之间以及锁定杆与调节槽内侧壁之间采用卡槽卡齿方式卡接。
13、通过上述技术方案，在两组抵触板向相互远离方向运动，从而使抵触板上的锁定杆不与调节槽内侧壁卡接，从而能够推动抵触板和收纳板沿伸出通道的长度方向运动。
14、作为上述方案的进一步改进，所述旋转调节机构包括与筒体顶部滑动连接的活动管，活动管内圈滑动套接有沿其长度方向滑动的推杆，且推杆与对接机构连接，推杆伸入筒体的一端滑动连接有与筒体底部内侧壁固接的保持管，活动管伸入筒体的一端底部固接有l型结构的推拉杆，推拉杆两侧固接有与对接机构滑动连接的梯形结构的挤压块，推拉杆的两侧设置有与筒体内侧壁固接的阻挡杆。
15、作为上述方案的进一步改进，所述活动管内圈横截面与推杆外圈横截面结构一致且均为正多边形结构，活动管伸出筒体顶部的一端外圈固接有按压盘，按压盘底部固接有与筒体顶部抵触的弹簧三。
16、作为上述方案的进一步改进，所述对接机构包括贯穿在筒体上的圆弧形结构的通道一以及固接在旋转调节机构上的安装座，且通道一与筒体同轴设置，通道一一端开设有沿筒体长度方向设置的通道二，通道一内部设置有两组对称分布的l型结构的对接板，安装座开设有滑槽，滑槽两侧内侧壁之间固接有与对接板滑动连接的限制杆，两组对接板相互靠近的一侧均开设有与旋转调节机构滑动连接的推动槽，两组对接板之间固接有弹簧二，对接板的一端从通道一伸出筒体。
17、通过上述技术方案，利用筒体的推进实现与承载管的对接操作，利用推杆和活动管调整两组对接板位于筒体的位置和开合状态，实现对调节锁定机构的状态调整。
18、作为上述方案的进一步改进，所述锁定机构包括两组固接在筒体底部内侧壁的存储管，存储管的一侧连接有沿其长度方向设置的气管，气管另一端连接有贯穿筒体的梯形结构的收纳孔，收纳孔滑动连接有t型结构的顶杆，顶杆伸出筒体的一端外圈滑动套接有与筒体固接的牵引板，且牵引板与调节锁定机构滑动连接。
19、通过上述技术方案，拉动位于筒体顶部的按压板一，按压板一向上运动并带动压杆向上运动，然后驱动架向上运动，使存储管内部处于负压状态，存储管内部介质压力减小，使顶杆向收纳孔内部运动，此时顶杆前端不从牵引板端部伸出，利用调整顶杆的伸出状态，实现与承载管的定位对接操作。
20、作为上述方案的进一步改进，两组所述存储管顶部之间滑动套接有u型结构的驱动架，驱动架顶部固接有与筒体顶部滑动套接的压杆，压板伸出筒体的一端顶部固接有按压板一，按压板一底部固接有与筒体顶部固接的弹簧四。
21、作为上述方案的进一步改进，所述监测组件包括固接在端板和固定板之间的加固杆和显示杆，加固杆和显示杆之间滑动连接有托板，托板远离固定板的一端转动连接有与端板螺纹套接的调节螺杆，托板靠近固定板的一端安装有弹簧拉力计，弹簧拉力计靠近固定板的一侧连接有与加固杆和显示杆滑动连接的保持板，保持板靠近固定板的一侧安装有挂钩，固定板贯穿有用于钢丝通过的穿插孔。
22、通过上述技术方案，钢丝穿过固定板上的穿插孔后与挂钩连接，通过调节螺杆调整弹簧拉力计的位置，开始进行拉力和位移监测，通过观察保持板位于显示杆上的位移变化判断位移量，通过弹簧拉力计的读数确定拉力变化。
23、相比现有技术，本发明的有益效果在于：
24、本发明采用预装辅助方式，实现洞室围岩内部孔内锚固的批量定点锚固加固操作，不需要在监测孔内部多次进行锚固点的安装操作，提高了孔内锚固点的安装效率和质量，降低监测人员安装操作难度。
25、本发明采用批量同步安装方式，使孔内锚固点加固连接强度一致，避免孔内各点加固强度不一致而导致监测精度不准确的情况发生。
26、本发明实现了监测孔多点独立监测操作，使监测孔内部锚固点相互不干扰，提高监测精度。
技术特征：
1.一种用于洞室围岩的位移监测系统，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种用于洞室围岩的位移监测系统，其特征在于，所述夹紧机构包括滑动套接在承载管外圈的滑移管，且滑移管与调节锁定机构连接，滑移管外圈铰接有阵列设置的拉杆一，拉杆一的另一端铰接有夹板，夹板靠近滑移管的一侧铰接有与滑移管外侧壁铰接的拉杆二。
3.如权利要求1所述的一种用于洞室围岩的位移监测系统，其特征在于，所述调节锁定机构包括两组开设在承载管内圈且沿其长度方向设置的引导槽，其中一个引导槽的一侧开设有位于承载管内壁上的转接槽，且转接槽与承载管同轴设置，转接槽远离引导槽的一端的一侧开设有与引导槽平行设置的调节槽，调节槽中间位置贯穿有承载管的伸出通道，伸出通道滑动连接有推拉板，且推拉板与夹紧机构固接，推拉板伸入至承载管的一端固接有收纳板，收纳板贯穿有沿其长度方向设置的滑道，滑道内部滑动连接有两组平行设置的抵触板，两组抵触板远离转接槽的一端均固接有锁定杆，两组抵触板之间固接有弹簧一。
4.如权利要求3所述的一种用于洞室围岩的位移监测系统，其特征在于，所述锁定杆的一端与其中一个抵触板固接，锁定杆的另一端贯穿另一个抵触板后与调节槽内侧壁卡接，两组抵触板相互靠近的一侧与对接机构之间以及锁定杆与调节槽内侧壁之间采用卡槽卡齿方式卡接。
5.如权利要求1所述的一种用于洞室围岩的位移监测系统，其特征在于，所述旋转调节机构包括与筒体顶部滑动连接的活动管，活动管内圈滑动套接有沿其长度方向滑动的推杆，且推杆与对接机构连接，推杆伸入筒体的一端滑动连接有与筒体底部内侧壁固接的保持管，活动管伸入筒体的一端底部固接有l型结构的推拉杆，推拉杆两侧固接有与对接机构滑动连接的梯形结构的挤压块，推拉杆的两侧设置有与筒体内侧壁固接的阻挡杆。
6.如权利要求5所述的一种用于洞室围岩的位移监测系统，其特征在于，所述活动管内圈横截面与推杆外圈横截面结构一致且均为正多边形结构，活动管伸出筒体顶部的一端外圈固接有按压盘，按压盘底部固接有与筒体顶部抵触的弹簧三。
7.如权利要求1所述的一种用于洞室围岩的位移监测系统，其特征在于，所述对接机构包括贯穿在筒体上的圆弧形结构的通道一以及固接在旋转调节机构上的安装座，且通道一与筒体同轴设置，通道一一端开设有沿筒体长度方向设置的通道二，通道一内部设置有两组对称分布的l型结构的对接板，安装座开设有滑槽，滑槽两侧内侧壁之间固接有与对接板滑动连接的限制杆，两组对接板相互靠近的一侧均开设有与旋转调节机构滑动连接的推动槽，两组对接板之间固接有弹簧二，对接板的一端从通道一伸出筒体。
8.如权利要求1所述的一种用于洞室围岩的位移监测系统，其特征在于，所述锁定机构包括两组固接在筒体底部内侧壁的存储管，存储管的一侧连接有沿其长度方向设置的气管，气管另一端连接有贯穿筒体的梯形结构的收纳孔，收纳孔滑动连接有t型结构的顶杆，顶杆伸出筒体的一端外圈滑动套接有与筒体固接的牵引板，且牵引板与调节锁定机构滑动连接。
9.如权利要求8所述的一种用于洞室围岩的位移监测系统，其特征在于，两组所述存储管顶部之间滑动套接有u型结构的驱动架，驱动架顶部固接有与筒体顶部滑动套接的压杆，压板伸出筒体的一端顶部固接有按压板一，按压板一底部固接有与筒体顶部固接的弹簧四。
10.如权利要求1所述的一种用于洞室围岩的位移监测系统，其特征在于，所述监测组件包括固接在端板和固定板之间的加固杆和显示杆，加固杆和显示杆之间滑动连接有托板，托板远离固定板的一端转动连接有与端板螺纹套接的调节螺杆，托板靠近固定板的一端安装有弹簧拉力计，弹簧拉力计靠近固定板的一侧连接有与加固杆和显示杆滑动连接的保持板，保持板靠近固定板的一侧安装有挂钩，固定板贯穿有用于钢丝通过的穿插孔。
技术总结
本发明涉及洞室围岩监测技术领域，公开了一种用于洞室围岩的位移监测系统，包括：孔口固定机构，设置在围岩的监测孔开口处并通过膨胀螺栓与围岩固定；孔内锚固系统，包括依次设置的锚固组件，锚固组件包括承载管，承载管外圈连接有用于与监测孔内壁抵触的夹紧机构，承载管内圈设置有用于调整夹紧机构状态的调节锁定机构，承载管外圈固接有用于监测连接的连接座。本发明实现洞室围岩内部孔内锚固的批量定点锚固加固操作，不需要在监测孔内部多次进行锚固点的安装操作，提高了孔内锚固点的安装效率和质量，降低监测人员安装操作难度，使孔内锚固点加固连接强度一致，避免孔内各点加固强度不一致而导致监测精度不准确的情况发生，提高监测精度。
技术研发人员：李干,田四明,陶志刚,马伟斌
受保护的技术使用者：宁波大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23