本發(fā)明涉及一種防水巖體位移測(cè)量裝置。

背景技術(shù)：

隧道是一種線性建筑物，需穿越山體及各種復(fù)雜地層，其具有跨越能力大、適應(yīng)深水施工、全天候運(yùn)營(yíng)，環(huán)保和經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)，目前在建的大斷面長(zhǎng)距離的隧道越來(lái)越多，由于地質(zhì)構(gòu)造的復(fù)雜多變，在施工過(guò)程中，隧道沿線圍巖的應(yīng)力場(chǎng)、位移場(chǎng)不斷調(diào)整并呈動(dòng)態(tài)變化，當(dāng)?shù)刭|(zhì)條件較差，圍巖容易變形，甚至坍塌。

隧道及巖體地下工程施工過(guò)程中，能預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)巖體的變形變化規(guī)律，保證隧道施工過(guò)程及后期運(yùn)營(yíng)安全具有重要的實(shí)踐意義。

傳統(tǒng)的巖體位移測(cè)量裝置不能適應(yīng)各種復(fù)雜惡劣的地址環(huán)境，當(dāng)位移計(jì)長(zhǎng)期埋藏賦存高壓水及具有腐蝕性環(huán)境的高應(yīng)力地質(zhì)體內(nèi)時(shí)，地下水及地質(zhì)體內(nèi)的有害粒子滲入測(cè)量裝置內(nèi)部，會(huì)引起儀器零部件的銹蝕，導(dǎo)致位移傳桿不能自由滑動(dòng)，致使無(wú)法獲取反映巖體內(nèi)部變形規(guī)律的位移，或者獲取的位移數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述之不足，本發(fā)明提供一種防水巖體位移測(cè)量裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種防水巖體位移測(cè)量裝置，包括同軸相套的位移傳遞桿和防水套管，且位移傳遞桿可沿軸向滑動(dòng)地設(shè)置在防水套管內(nèi)；位移傳遞桿與防水套管之間設(shè)有滾動(dòng)滑動(dòng)裝置，所述滾動(dòng)滑動(dòng)裝置包括可滾動(dòng)地設(shè)置在位移傳遞桿與防水套管之間的若干個(gè)滾珠，所述滾珠可滾動(dòng)地設(shè)置在內(nèi)襯管上，且所述內(nèi)襯管固定在防水套管的內(nèi)壁面上；

位移傳遞桿的兩端均氣密貫穿防水套管兩端的密封裝置，位移傳遞桿的外端具有用于抵觸在巖體待測(cè)點(diǎn)上的位移監(jiān)測(cè)頭，內(nèi)端連接有用于檢測(cè)位移傳遞桿的位移的激光位移傳感器，且激光位移傳感器通過(guò)數(shù)據(jù)線與控制器相連。

進(jìn)一步，所述密封裝置包括密封蓋，所述密封蓋通過(guò)螺帽和螺桿擰緊在防水套管的管口上，且密封蓋和所述防水套管之間設(shè)有防水密封環(huán)，密封蓋和防水密封環(huán)上均開(kāi)設(shè)有供位移傳遞桿貫穿的通孔。

進(jìn)一步，所述內(nèi)襯管為薄壁鋼管，所述內(nèi)襯管上開(kāi)設(shè)有若干個(gè)用于一一安裝滾珠的徑向通孔。

進(jìn)一步，滾珠均勻分布在內(nèi)襯管上。

進(jìn)一步，滾珠的直徑與位移傳遞桿的直徑之和大于內(nèi)襯管的內(nèi)徑。

進(jìn)一步，激光位移傳感器外罩設(shè)有保護(hù)箱，激光位移傳感器固定在保護(hù)箱內(nèi)，且保護(hù)箱面向位移傳遞桿的一面開(kāi)設(shè)有供位移傳遞桿穿入的第一通孔，另一面設(shè)有供激光位移傳感器的數(shù)據(jù)線穿出的第二通孔。

進(jìn)一步，位移監(jiān)測(cè)頭呈桿狀，且位移監(jiān)測(cè)頭與位移傳遞桿同軸設(shè)置，位移監(jiān)測(cè)頭的內(nèi)端固定在位移傳遞桿上，外端用于抵觸在巖體上，且外端上套設(shè)有用于增大連接面的圓板。

進(jìn)一步，防水套管沿軸向的兩頭的內(nèi)徑大于位移傳遞桿的直徑，防水套管中段的內(nèi)徑是位移傳遞桿的直徑與兩倍滾珠的直徑之和。

進(jìn)一步，本發(fā)明的安裝方法為：

步驟1，在巖體上預(yù)定的待檢測(cè)區(qū)域開(kāi)鑿巖壁鉆孔，

步驟2，在將位移監(jiān)測(cè)頭的外端端面上涂上高強(qiáng)度環(huán)氧樹脂，并將所述的防水巖體位移測(cè)量裝置放入巖壁鉆孔內(nèi)，且位移監(jiān)測(cè)頭的外端端面通過(guò)高強(qiáng)度環(huán)氧樹脂膠結(jié)在巖壁鉆孔的孔底；

步驟3，在防水套管的外壁面與巖壁鉆孔的內(nèi)壁面之間填充砂漿，使得防水套管與巖體連接為一個(gè)整體；

步驟4，將保護(hù)箱通過(guò)砂漿與巖壁鉆孔連接為一體；

步驟5，將數(shù)據(jù)線與控制器相連。

本發(fā)明的有益效果主要表現(xiàn)在：

1、本發(fā)明可以全程監(jiān)控隧道施工，為正常運(yùn)營(yíng)階段圍巖變形預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)及時(shí)提供精確數(shù)據(jù)，避免了施工過(guò)程的災(zāi)害事故，保證了隧道的長(zhǎng)期安全運(yùn)營(yíng)。

2、本發(fā)明具有防水功能，能夠防止巖體地下水及有害粒子的侵入，深部高壓地下水對(duì)測(cè)量結(jié)果沒(méi)有影響，能適應(yīng)各種不良的地質(zhì)條件。

附圖說(shuō)明

圖1是激光位移傳感器、位移傳遞桿和滾珠的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是防水裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是位移傳遞桿的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是襯管與滾珠的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是圖5的橫截面示意圖；

圖7是本發(fā)明的安裝示意圖。

具體實(shí)施方式

參照附圖，一種防水巖體位移測(cè)量裝置，包括同軸相套的位移傳遞桿10和防水套管9，且位移傳遞桿10可沿軸向滑動(dòng)地設(shè)置在防水套管9內(nèi)；位移傳遞桿10與防水套管9之間設(shè)有用于減少摩擦的滾動(dòng)滑動(dòng)裝置，所述滾動(dòng)滑動(dòng)裝置包括可滾動(dòng)地設(shè)置在位移傳遞桿10與防水套管9之間的若干個(gè)滾珠7，所述滾珠7可滾動(dòng)地設(shè)置在內(nèi)襯管8上，且所述內(nèi)襯管8固定在防水套管9的內(nèi)壁面上；

位移傳遞桿10的兩端均氣密貫穿防水套管9兩端的密封裝置，位移傳遞桿10的外端具有用于抵觸在巖體待測(cè)點(diǎn)上的位移監(jiān)測(cè)頭11，內(nèi)端連接有用于檢測(cè)位移傳遞桿的位移的激光位移傳感器2，且激光位移傳感器2通過(guò)數(shù)據(jù)線1與控制器相連。

所述密封裝置包括密封蓋4，所述密封蓋4通過(guò)螺帽6和螺桿3擰緊在防水套管9的管口上(所述防水套管9的管口上設(shè)有用于安裝密封蓋4的擴(kuò)大段，密封蓋4通過(guò)螺帽6和螺桿3擰緊在所述擴(kuò)大段的端面上)，且密封蓋4和所述防水套管9之間設(shè)有防水密封環(huán)5，密封蓋4和防水密封環(huán)5上均開(kāi)設(shè)有供位移傳遞桿10貫穿的通孔。通過(guò)螺桿螺帽使得密封蓋4與防水套管9能夠緊密相連，密封裝置與防水套管9緊密擠壓為一體。

所述內(nèi)襯管8為薄壁鋼管，所述內(nèi)襯管8上開(kāi)設(shè)有若干個(gè)用于一一安裝滾珠7的徑向通孔。

滾珠7均勻分布在內(nèi)襯管8上。

滾珠7的直徑與位移傳遞桿10的直徑之和大于內(nèi)襯管8的內(nèi)徑，以確保滾珠7不掉落，且能自由滑動(dòng)，并與位移傳遞桿10接觸且無(wú)過(guò)大擠壓，內(nèi)襯管8厚度略大于滾珠7的半徑。

激光位移傳感器2外罩設(shè)有保護(hù)箱，激光位移傳感器2固定在保護(hù)箱內(nèi)，且保護(hù)箱面向位移傳遞桿10的一面開(kāi)設(shè)有供位移傳遞桿10穿入的第一通孔，另一面設(shè)有供激光位移傳感器2的數(shù)據(jù)線1穿出的第二通孔。

位移監(jiān)測(cè)頭11呈桿狀，且位移監(jiān)測(cè)頭11與位移傳遞桿10同軸設(shè)置，位移監(jiān)測(cè)頭11的內(nèi)端固定在位移傳遞桿10上，外端用于抵觸在巖體上，且外端上套設(shè)有用于增大連接面的圓板。

防水套管9沿軸向的兩頭的內(nèi)徑大于位移傳遞桿10的直徑，防水套管9中段的內(nèi)徑是位移傳遞桿10的直徑與兩倍滾珠7的直徑之和。

本發(fā)明的安裝方法為：

步驟1，在隧道c巖體上預(yù)定的待檢測(cè)區(qū)域開(kāi)鑿巖壁鉆孔，

步驟2，在將位移監(jiān)測(cè)頭11的外端端面上涂上高強(qiáng)度環(huán)氧樹脂b，并將所述的防水巖體位移測(cè)量裝置放入巖壁鉆孔內(nèi)，且位移監(jiān)測(cè)頭11的外端端面通過(guò)高強(qiáng)度環(huán)氧樹脂b膠結(jié)在巖壁鉆孔的孔底；

步驟3，在防水套管9的外壁面與巖壁鉆孔的內(nèi)壁面之間填充砂漿a，使得防水套管9與巖體連接為一個(gè)整體；

步驟4，將保護(hù)箱通過(guò)砂漿a與巖壁鉆孔連接為一體；

步驟5，將數(shù)據(jù)線1與控制器相連。

當(dāng)巖體中的待測(cè)點(diǎn)發(fā)生位移時(shí)，位移監(jiān)測(cè)頭11會(huì)跟隨待測(cè)點(diǎn)同步位移，并通過(guò)位移傳遞桿10傳遞給激光位移傳感器2計(jì)量。激光位移傳感器2水平放置，并與位移傳遞桿10的中心軸保持水平，其可將采集到的位移數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電流形式，然后將電流形式的信號(hào)傳遞給控制器，以實(shí)時(shí)監(jiān)控巖體位移變化。

防水套管10放置于巖體內(nèi)預(yù)先鉆好的巖壁鉆孔內(nèi)，防水套管外壁面與巖壁鉆孔內(nèi)以高強(qiáng)度特制的砂漿a連接，防水套管10與巖體連接為一個(gè)整體；一方面防止了腐蝕性介質(zhì)進(jìn)入防水套管內(nèi)，保證了滾珠7的自由滾動(dòng)及位移傳遞桿10的自由滑動(dòng)；另一方面，密封裝置防止高壓水從兩端進(jìn)入防水套管10內(nèi)。

每十個(gè)滾珠7等間距繞內(nèi)襯管8的軸向一周。滾珠7在內(nèi)襯管8上的徑向通孔且能自由滾動(dòng)，以保證位移傳遞桿10能自由滑動(dòng)。

防水套管9兩頭的內(nèi)徑比位移傳遞桿10直徑略大，位移傳遞桿10能在防水套管9內(nèi)自由滑動(dòng)，同時(shí)又不會(huì)有水及有害介質(zhì)侵入，避免了內(nèi)襯管8、滾珠7、位移傳遞桿10銹蝕。防水套管9中段的內(nèi)徑是位移傳遞桿10的直徑與兩倍滾珠7的直徑之和，滾珠7能自由滾動(dòng)，保證了位移傳遞桿10在受到很小的擾動(dòng)及軸向力作用時(shí)，即發(fā)生滑移，保證了儀器的靈敏度及數(shù)據(jù)采集的精確度。

防水套管9兩端頭設(shè)置圓環(huán)形防水止水的密封墊5，密封墊5具有彈性，其內(nèi)徑與位移傳遞桿10的直徑相同，其主要作用是保證端頭的間隙被密封，阻止高壓水及有害介質(zhì)的侵入。防水套管9兩端頭設(shè)有的密封蓋，其內(nèi)徑比位移傳遞桿10略大。

位移監(jiān)測(cè)頭11呈與位移傳遞桿10同軸設(shè)置的桿狀，且位移監(jiān)測(cè)頭11與位移傳遞桿10的材料均為不銹鋼，位移監(jiān)測(cè)頭11的內(nèi)端固定在位移傳遞桿10上，外端抵觸在巖體上，且外端上設(shè)有一個(gè)較薄的圓形鋼板，以加強(qiáng)外端與巖體的連接強(qiáng)度。位移監(jiān)測(cè)頭11的外端端面以高強(qiáng)度環(huán)氧樹脂b緊密粘合在巖體上。

圍巖襯砌包括初襯和二襯，初襯一般由錨桿、掛網(wǎng)和噴漿組成，二次襯砌一般為一定厚度的鋼筋混凝土。初襯中錨桿的長(zhǎng)度和直徑，噴漿層的厚度；二襯中鋼筋混凝土的標(biāo)號(hào)，混凝土拱圈的厚度等支護(hù)參數(shù)與圍巖的應(yīng)力、位移密切相關(guān)。設(shè)計(jì)中支護(hù)參數(shù)的選取依賴于圍巖的塑性區(qū)的分布范圍，通過(guò)本發(fā)明可以準(zhǔn)確確定隧道c圍巖塑性區(qū)的范圍，進(jìn)而為準(zhǔn)確給出支護(hù)參數(shù)的設(shè)計(jì)值提供支持。本發(fā)明能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)深部地下水賦存的隧道圍巖體變形規(guī)律，對(duì)及時(shí)采取各種支護(hù)措施，防止圍巖大變形甚至坍塌，保證隧道施工過(guò)程安全具有重要意義。

本說(shuō)明書實(shí)施例所述的內(nèi)容僅僅是對(duì)發(fā)明構(gòu)思的實(shí)現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護(hù)范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實(shí)施例所陳述的具體形式，本發(fā)明的保護(hù)范圍也及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。