本實(shí)用新型涉及地質(zhì)測量領(lǐng)域，特別是涉及一種能夠分拆并組裝成不同長度輪距的、測量鉆孔傾角和方向的測斜儀。

背景技術(shù)：

測斜儀是一種測定鉆孔傾角和方位角的儀器。用于檢測鉆孔的傾斜度和走向，在變形監(jiān)測領(lǐng)域，則通過不同時間的多次測量，來計(jì)算鉆孔的變形量。

測量時，在已成形的鉆孔內(nèi)安裝測斜管，測斜管內(nèi)徑上有兩組互成90°的軸向?qū)虿?，測斜儀的導(dǎo)輪放入某一組導(dǎo)向槽內(nèi)可上下自由活動。通過逐段測量鉆孔傾斜度即可繪制出鉆孔的形狀。

為了提高測量速度，就要加大輪距，減少測量點(diǎn)數(shù)，但傳統(tǒng)的測斜儀均為一體式，輪距在出廠時已經(jīng)固定，不可調(diào)節(jié)，導(dǎo)致有大輪距測量需求時需要定制購買。再者，對于輪距經(jīng)常變化的實(shí)際應(yīng)用需求，則需要購買多個不同輪距規(guī)格的測斜儀，攜帶不便，費(fèi)用增加。

此外，在獲取測斜儀數(shù)據(jù)方面，通常是由人工利用采集儀根據(jù)測斜儀的進(jìn)度，逐步記錄，耗時費(fèi)力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是要提供一種能夠分拆并組裝成不同長度輪距的、測量鉆孔傾角和方向的測斜儀。

特別地，本實(shí)用新型提供一種可調(diào)輪距的分體式測斜儀，包括內(nèi)部管壁帶有十字形軸向分布凹槽的測斜管，和用于安裝在所述測斜管內(nèi)部的：

輪距調(diào)節(jié)桿，由多節(jié)可相互固定連接的子桿組成；

導(dǎo)輪組，包括分別安裝在所述輪距調(diào)節(jié)桿兩端的前導(dǎo)輪和后導(dǎo)輪，所述前導(dǎo)輪和所述后導(dǎo)輪分別卡入所述測斜管內(nèi)壁上相對的兩個凹槽中，以自動調(diào)節(jié)所述輪距調(diào)節(jié)桿的位置；

傳感頭，安裝在所述輪距調(diào)節(jié)桿與所述前導(dǎo)輪連接的一端，用于通過傳感器獲取各種地質(zhì)信息并通過線纜傳送至地面；以及

數(shù)據(jù)接收裝置，用于接收和記錄所述傳感頭發(fā)送的數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步地，所述子桿的相互連接結(jié)構(gòu)為：在每根所述子桿的兩端分別設(shè)置截面為半圓形的固定臺，相鄰所述子桿通過同時徑向穿過兩個扣合后固定臺的螺栓進(jìn)行固定，在兩個所述固定臺相互接觸的連接面上，分別設(shè)置有限制所述子桿軸向移動的卡合結(jié)構(gòu)。

進(jìn)一步地，所述子桿的長度相同或不同。

進(jìn)一步地，所述卡合結(jié)構(gòu)包括設(shè)置在其中一個連接面上的凸柱，和設(shè)置在另一個連接面上可容納所述凸柱的凹坑。

進(jìn)一步地，所述卡合結(jié)構(gòu)包括分別設(shè)置在兩個連接面上且形成交錯咬合的鋸齒狀橫條。

進(jìn)一步地，所述螺栓的螺帽為圓錐形，所述固定臺上設(shè)置有容納所述螺帽的錐形凹坑。

進(jìn)一步地，所述傳感頭內(nèi)安裝有測量傾斜角度的角度傳感器、測量地下壓力的壓力傳感器、測量地下溫度的溫度傳感器、和測量地下水壓的水壓傳感器、以及指示當(dāng)前方位的電子羅盤。

進(jìn)一步地，所述傳感頭的外圓周表面設(shè)置有磁感應(yīng)裝置，所述磁感應(yīng)裝置包括兩個分別位于所述傳感頭軸向上不同位置處的磁感應(yīng)彈片，所述磁感應(yīng)彈片的一端與磁感開關(guān)連接，另一端分別與所述測斜管連接，在所述測斜管的外管壁上軸向間隔設(shè)置有磁環(huán)，所述磁感開關(guān)通過線路與所述傳感頭內(nèi)的控制單元連接。

進(jìn)一步地，所述前導(dǎo)輪和所述后導(dǎo)輪分別通過導(dǎo)輪安裝桿與所述輪距調(diào)節(jié)桿連接，所述導(dǎo)輪安裝桿上沿軸心線設(shè)置有貫穿槽，所述前導(dǎo)輪和所述后導(dǎo)輪分別包括通過滑輪連接桿連接的兩個滑輪，所述滑輪連接桿通過垂直穿過中心的軸桿可轉(zhuǎn)動地安裝在所述貫穿槽內(nèi)，在所述軸桿上設(shè)置有使所述滑輪連接桿與所述導(dǎo)輪安裝桿保持預(yù)定角度的扭力彈簧。

進(jìn)一步地，所述數(shù)據(jù)接收裝置根據(jù)所述磁感應(yīng)彈片與所述磁環(huán)接觸時產(chǎn)生的觸發(fā)信號，作為開始記錄當(dāng)前測量數(shù)據(jù)的觸發(fā)條件；所述數(shù)據(jù)接收裝置包括手機(jī)、平板、個人電腦和讀數(shù)儀，所述數(shù)據(jù)接收裝置通過數(shù)據(jù)接口與所述傳感頭的數(shù)據(jù)輸出線連接，通過內(nèi)部預(yù)置控制軟件實(shí)現(xiàn)接收數(shù)據(jù)的保存、分析和轉(zhuǎn)發(fā)。

本實(shí)用新型中連接前導(dǎo)輪和后導(dǎo)輪的輪距調(diào)節(jié)桿，可以根據(jù)不同的輪距需要進(jìn)行長度調(diào)節(jié)，從而使一套分體式側(cè)斜儀可以應(yīng)用于多個不同輪距要求的測量場合，大大提高了分體式測斜儀的應(yīng)用范圍。此外，采用組合式的結(jié)構(gòu)，也可以降低分本式測斜儀攜帶時的整體尺寸，使提供更方便。

附圖說明

圖1是根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的分體式測斜儀的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的測斜管的截面示意圖；

圖3是根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例的子桿連接結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是根據(jù)本實(shí)用新型另一個實(shí)施例的子桿連接結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是根據(jù)本實(shí)用新型又一個實(shí)施例的子桿連接結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是根據(jù)本實(shí)用新型一個實(shí)施例中磁感應(yīng)裝置結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1、2所示，本實(shí)用新型的分體式測斜儀100一般性地包括內(nèi)部管壁帶有十字形軸向分布凹槽72的測斜管70，和用于安裝在測斜管70內(nèi)部的輪距調(diào)節(jié)桿10、導(dǎo)輪組40、傳感頭20和數(shù)據(jù)接收裝置。

該輪距調(diào)節(jié)桿10由多節(jié)可相互固定連接的子桿11組成。

該導(dǎo)輪組40包括分別安裝在輪距調(diào)節(jié)桿10兩端的前導(dǎo)輪41和后導(dǎo)輪42，前導(dǎo)輪41和后導(dǎo)輪42用于分別卡入測斜管70內(nèi)壁上相對的兩個凹槽72中，以自動調(diào)節(jié)輪距調(diào)節(jié)桿10在測斜管70中的位置。

該傳感頭20安裝在輪距調(diào)節(jié)桿10與前導(dǎo)輪40連接的一端，用于通過傳感器獲取各種地質(zhì)信息，并通過線纜60傳送至地面。

該數(shù)據(jù)接收裝置用于接收和記錄傳感頭20發(fā)送的數(shù)據(jù)。

使用時，整個分體式測斜儀100放入待測量的鉆孔內(nèi)，輪距調(diào)節(jié)桿10在前導(dǎo)輪41和后導(dǎo)輪42的支撐下位于測斜管70內(nèi)，傳感頭20位于分體式測斜儀100的前進(jìn)方向一端。分體式測斜儀100達(dá)到預(yù)定的測量地點(diǎn)后，傳感頭20根據(jù)預(yù)定的測量距離，分階段的采集當(dāng)前鉆孔處的地質(zhì)信息，并通過與分體式測斜儀100連接的線纜60發(fā)送至位于地面的數(shù)據(jù)接收裝置。

本實(shí)施例中，具體子桿11相互連接的結(jié)構(gòu)，可以是相互螺接、扣合、插接等固定方式，只需要使連接后的子桿11軸心線相互重合即可。傳感頭20中安裝的傳感器數(shù)量和種類，除基本的角度傳感器外，其它的可以根據(jù)當(dāng)前需要獲取的測量目的確定。

為方便控制分體式測斜儀100，可以在輪距調(diào)節(jié)桿10的尾端安裝方便線纜60或鋼絲繩21連接的索環(huán)30。索環(huán)30可以采用固定結(jié)構(gòu)，也可以采用活動連接的方式與輪距調(diào)節(jié)桿10連接。當(dāng)需要同時依次連接多個分體式測斜儀100時，也可以在分體式測斜儀100的首端也連接一個同樣的索環(huán)30。

本實(shí)施例中，分體式測斜儀100的工作方式與一般的測斜儀工作方式相同。但本實(shí)施例中連接前導(dǎo)輪41和后導(dǎo)輪42的輪距調(diào)節(jié)桿10，可以根據(jù)不同的輪距需要進(jìn)行長度調(diào)節(jié)，從而使一套分體式側(cè)斜儀100可以應(yīng)用于多個不同輪距要求的測量場合，大大提高了分體式測斜儀100的應(yīng)用范圍。此外，采用組合式的結(jié)構(gòu)，也可以降低分本式測斜儀攜帶時的整體尺寸，使提供更方便。如攜帶箱的長度可由現(xiàn)有技術(shù)中的1.3～1.5米降為0.3米左右。

本實(shí)施例中分體式測斜儀100的測量公式如下：

根據(jù)每一段的傾斜角度值和輪距長度，即可計(jì)算出本段的水平偏移量，

ΔS_i＝sinθ_i×L

其中，ΔS_i是當(dāng)前測量段的水平偏移量，θ_i是當(dāng)前分體式測斜儀100在鉛垂方向上的角度，L是步進(jìn)長度(輪距，一般為0.5米)。

通過上式得到的每段水平偏移量的值，代入下式，即可得到整個鉆孔的水平偏移量，

$\mathrm{\Δ}S=\underset{i=1}{\overset{n}{\Σ}}{\mathrm{\ΔS}}_i$

進(jìn)一步地，由于分體式測斜儀100測量的是以前導(dǎo)輪41和后導(dǎo)輪42為支點(diǎn)的輪距調(diào)節(jié)桿10的傾斜度，當(dāng)采用支桿11的組合結(jié)構(gòu)后，為保證前導(dǎo)輪41和后導(dǎo)輪42體位的一致性，如圖3所示，在本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，該子桿11相互連接的結(jié)構(gòu)可以是：在每根子桿11的兩端分別設(shè)置截面為半圓形的固定臺111，相鄰子桿11通過同時徑向穿過兩個扣合后固定臺111的螺栓115進(jìn)行固定，在兩個固定臺111相互接觸的連接面112上，分別設(shè)置限制子桿11軸向移動的卡合結(jié)構(gòu)。

兩個子桿11的固定臺111相互扣合后，其直徑與子桿11的直徑相同，螺栓115可以使兩個固定臺111形成穩(wěn)定的連接關(guān)系，而卡合結(jié)構(gòu)可以進(jìn)一步提高這種連接的穩(wěn)定性。這里的卡合結(jié)構(gòu)可以是任意一種可以在兩個連接面112之間形成穩(wěn)定接觸關(guān)系的結(jié)構(gòu)。如圖4所示，在一個實(shí)施例中，該卡合結(jié)構(gòu)可以包括設(shè)置在其中一個連接面112上的凸柱113，以及同時設(shè)置在另一個連接面112上可容納前述凸柱113的凹坑114。當(dāng)兩個固定臺111扣合后，兩個連接面112上的凸柱113和凹坑114相互卡合，使得相接觸的兩個連接面112不能水平移動，再利用螺栓115對其進(jìn)一步固定，使兩個子桿11的連接更緊密。如圖5所示，在另一個實(shí)施例中，該卡合結(jié)構(gòu)還可以是分別設(shè)置在兩個連接面112上，且可形成交錯咬合關(guān)系的鋸齒狀橫條116。即在兩個連接面112上間隔設(shè)置與子桿11軸向垂直的截面為三角形或矩形的條狀凸起，兩個連接面112相互接觸后，兩者的橫條116交錯咬合，再通過螺栓115進(jìn)行固定。

為避免螺栓115的螺帽影響子桿11，可以在子桿11的固定臺111上設(shè)置容納螺帽的凹坑，為避免影響螺栓的堅(jiān)固，該凹坑可以是圓錐形凹坑117，而螺帽的外形是與該圓錐形凹坑117相吻合的圓錐形螺帽118。

上述幾個方案可以同時應(yīng)用在一個分體式測斜儀100的不同子桿11之間，也可以應(yīng)用在不同的分體式測斜儀100的子桿11上。

進(jìn)一步地，為方便調(diào)節(jié)出任意需要的輪距，在本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，該輪距調(diào)節(jié)桿10中各子桿111的長度可以相同，也可以不同。在保證子桿11兩端連接結(jié)構(gòu)相對應(yīng)的情況下，子桿11可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)的距離任意設(shè)置長短。

如圖6所示，為提高數(shù)據(jù)測量效率，降低人工測量勞動量，在本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，可以在傳感頭20的外圓周表面設(shè)置磁感應(yīng)裝置50，該磁感應(yīng)裝置50包括兩個分別位于傳感頭20軸向上不同位置處的磁感應(yīng)彈片51，兩個磁感應(yīng)彈片51的一端通過線路與磁感開關(guān)連接，另一端分別與測斜管70內(nèi)壁接觸，在測斜管70的外管壁上軸向間隔設(shè)置有磁環(huán)71。

工作時，當(dāng)位于前端的磁感應(yīng)彈片51先感應(yīng)到磁環(huán)71，與其連接的磁感開關(guān)閉合，進(jìn)而向數(shù)據(jù)接收裝置發(fā)送一個信號，此時，根據(jù)觸發(fā)磁環(huán)71的順序即可確認(rèn)，當(dāng)前分體式測斜儀100為下行。當(dāng)位于后端的磁感應(yīng)彈片51的磁感開關(guān)先發(fā)出閉合信號，則表明此時分體式測斜儀100為上行。根據(jù)每次輪距測量的長度，可以將磁環(huán)71分別安裝在測斜管70的每次輪距轉(zhuǎn)換的位置處，當(dāng)分體式測斜儀100下行或上行時，每經(jīng)過一個磁環(huán)71都會產(chǎn)生一個開關(guān)信號，傳感頭20根據(jù)該開關(guān)信號向數(shù)據(jù)接收裝置發(fā)出采集信號，數(shù)據(jù)采集裝置則根據(jù)該采集信號對當(dāng)前傳感頭20的數(shù)據(jù)進(jìn)行一次采集并保存。傳感頭20繼續(xù)上行或下行，遇到下一個位置上的磁環(huán)71時，再次發(fā)出一個采集信號，數(shù)據(jù)接收裝置則再次采集并保存，通過重復(fù)上述過程，本實(shí)施例采集數(shù)據(jù)的時間可以大大提高，僅相當(dāng)于現(xiàn)有采集數(shù)據(jù)時間的五分之一，而且中間不需要人員操控，完全可以實(shí)現(xiàn)自動采集，自動存儲和自動上傳。

在本實(shí)施例中，該磁感開關(guān)可以安裝在磁感應(yīng)彈片51上，靠近與測斜管70接觸的位置，磁感開關(guān)的閉合信息可以通過線路與傳感頭20內(nèi)的控制單元連接，該結(jié)構(gòu)適合地下磁場影響大的鉆孔。在其它的實(shí)施例中，該磁感應(yīng)彈片51可以采用導(dǎo)磁材料制作，此時磁感開關(guān)安裝在傳感頭20內(nèi)，磁環(huán)71的磁信號由磁感應(yīng)彈片51傳導(dǎo)至傳感頭20內(nèi)的感磁開關(guān)處，使其產(chǎn)生相應(yīng)閉合信號。本實(shí)施例適于地下磁場影響較小的鉆孔。此外，也可以根據(jù)導(dǎo)磁材料的靈敏性來避免外界磁場的影響，如具體的導(dǎo)磁材料可以與磁環(huán)71的磁性配對，使構(gòu)成磁感應(yīng)彈片51的導(dǎo)磁材料只接收磁環(huán)71范圍內(nèi)磁性。

為獲取不同的地質(zhì)信息，本實(shí)用新型一個實(shí)施例的傳感頭20內(nèi)安裝有測量傾斜角度的角度傳感器、測量地下壓力的壓力傳感器、測量地下溫度的溫度傳感器、和測量地下水壓的水壓傳感器、以及指示當(dāng)前方位的電子羅盤。各傳感器通過數(shù)據(jù)線與連接到地面的線纜60連接，將當(dāng)前位置的地質(zhì)信息發(fā)送出去。其中的水壓傳感器是通過設(shè)置在傳感頭側(cè)壁上的壓力感知孔實(shí)現(xiàn)水壓測量。

本實(shí)施例中的分體測斜儀100還可以作為鉆孔分層沉降儀來測量地下分層沉降信息，具體過程如下：

1.將數(shù)據(jù)接收裝置設(shè)置為沉降測量模式；

2.將測斜管70放入鉆孔，再將分體式測斜儀100緩緩放入測斜管70；

3.當(dāng)分體式測斜儀100運(yùn)行到預(yù)裝的磁環(huán)71位置時，輸出脈沖信號；

4.數(shù)據(jù)接收裝置接到脈沖信號后，立即停止下放，然后讀取此時數(shù)據(jù)線與鉆孔平齊處的刻度值(線纜60的全程表面設(shè)置有標(biāo)示長度的數(shù)值)；

5.繼續(xù)下放，在下一個磁環(huán)71處接到脈沖信號時再次停止下放，讀取線纜60上的刻度值；

6.根據(jù)預(yù)先安裝的磁環(huán)71數(shù)量，完成對應(yīng)數(shù)量的刻度讀取并記錄，做為一次測量的結(jié)果。

7.在不同時間段重復(fù)上述測量過程，所得測量結(jié)果的刻度值之差即為某個磁環(huán)71的沉降量，磁環(huán)71沉降是由于周圍土體沉降帶動的，所以此差值即是土體的分層沉降量。

進(jìn)一步地，在本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，為簡化和方便數(shù)據(jù)的接收和處理，該數(shù)據(jù)接收裝置可以包括手機(jī)、平板、個人電腦和讀數(shù)儀，各裝置可以通過數(shù)據(jù)接口與傳感頭20的輸出線纜60連接，通過內(nèi)部預(yù)置控制軟件實(shí)現(xiàn)接收數(shù)據(jù)的保存、分析和轉(zhuǎn)發(fā)。

本實(shí)施例中的讀數(shù)儀內(nèi)安裝有感光裝置，該感光裝置可以根據(jù)環(huán)境光變化，自動啟閉屏幕背景光，使數(shù)據(jù)讀取更方便。讀數(shù)儀上蓋處安裝有磁鐵，下部安裝有霍爾感應(yīng)器，通過霍爾感應(yīng)器的感應(yīng)信號，可檢測到蓋子開、閉動作，實(shí)現(xiàn)自動關(guān)機(jī)功能。讀數(shù)儀包括多測區(qū)數(shù)據(jù)管理功能，以對不同測量數(shù)據(jù)進(jìn)行分別處理，使一臺設(shè)備可同時在多個測區(qū)(工地)使用，數(shù)據(jù)不會混亂。通過內(nèi)置GPS可以在現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)的同時將該測點(diǎn)的坐標(biāo)信息同時保存在一起，以便于區(qū)分測點(diǎn)位置。讀數(shù)儀的數(shù)據(jù)發(fā)送采用多網(wǎng)絡(luò)模式，包括藍(lán)牙、GSM/GPRS、射頻，可直接設(shè)置為全自動監(jiān)測儀，永久放置于現(xiàn)場成為無線監(jiān)測儀。可通過藍(lán)牙與手機(jī)、平板連接，以下載監(jiān)測數(shù)據(jù)、修改參數(shù)。還可通過無線網(wǎng)絡(luò)向遠(yuǎn)程發(fā)送預(yù)警信息。在讀數(shù)儀內(nèi)還安裝有振弦讀數(shù)模塊，該振弦讀數(shù)模塊可用于工程上廣泛使用的各種振弦類傳感器的讀數(shù)，是一臺完整的振弦讀數(shù)儀。讀數(shù)儀可通過內(nèi)置的電壓、電流類傳感器接口和RS485接口，與多種類型工程現(xiàn)場傳感器連接。

為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)永久無人值守，讀數(shù)儀還可以安裝太陽能充電接口以及讀數(shù)儀內(nèi)的充電管理模塊。

進(jìn)一步地，在本實(shí)用新型的一個實(shí)施例中，該前導(dǎo)輪41和后導(dǎo)輪42可以分別通過導(dǎo)輪安裝桿43與子桿11連接，在導(dǎo)輪安裝桿43上沿軸心線設(shè)置有貫穿槽，該前導(dǎo)輪41和后導(dǎo)輪42分別包括兩個滑輪45和連接兩個滑輪45的滑輪連接桿44，滑輪連接桿44通過垂直穿過中心的軸桿可轉(zhuǎn)動地安裝在貫穿槽內(nèi)，在軸桿上設(shè)置有使滑輪連接桿44與導(dǎo)輪安裝桿43保持預(yù)定角度的扭力彈簧，安裝后的前導(dǎo)輪41和后導(dǎo)輪42的兩個滑輪45分別伸出貫穿槽外。

輪距調(diào)節(jié)桿10放入測斜管70內(nèi)時，前導(dǎo)輪41和后導(dǎo)輪42的兩個滑輪45分別卡入相對的兩個凹槽72內(nèi)，并使輪距調(diào)節(jié)桿10沿凹槽72前進(jìn)或后退。輪距調(diào)節(jié)桿10在行進(jìn)過程中，扭力彈簧始終對滑輪連接桿44施加一個彈力，使其兩端的滑輪45始終緊貼在凹槽72內(nèi)。當(dāng)測斜管70出現(xiàn)收縮變形時，測斜管70施加到兩個滑輪45上的壓力，會使扭力彈簧控制的滑輪連接桿44與輪距調(diào)節(jié)桿10的夾角縮小。當(dāng)測斜管70出現(xiàn)擴(kuò)張變形時，測斜管70施加到兩個滑輪45上的壓力減小，此時，扭力彈簧控制的滑輪連接桿44與輪距調(diào)節(jié)桿10的夾角會增大。

本實(shí)施例中的導(dǎo)輪安裝桿43可以是子桿11的一種，其連接方式也與子桿11的連接方式相同。

至此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識到，雖然本文已詳盡示出和描述了本實(shí)用新型的多個示例性實(shí)施例，但是，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的情況下，仍可根據(jù)本實(shí)用新型公開的內(nèi)容直接確定或推導(dǎo)出符合本實(shí)用新型原理的許多其他變型或修改。因此，本實(shí)用新型的范圍應(yīng)被理解和認(rèn)定為覆蓋了所有這些其他變型或修改。