本發(fā)明涉及地質(zhì)工程，具體而言，涉及一種用于模型試驗(yàn)的鉆孔孔壁加固裝置。

背景技術(shù)：

1、物理模型試驗(yàn)是滑坡監(jiān)測(cè)技術(shù)、演化機(jī)理分析，防治技術(shù)等多領(lǐng)域技術(shù)驗(yàn)證的重要手段。鉆孔是物理模型試驗(yàn)中常見(jiàn)的步驟，主要用于人工挖孔抗滑樁模擬，深部變形監(jiān)測(cè)技術(shù)驗(yàn)證、滑體內(nèi)部原位監(jiān)測(cè)傳感器布設(shè)技術(shù)驗(yàn)證等。由于模型體本身的尺寸限制，室內(nèi)模型試驗(yàn)中的鉆孔開(kāi)挖存在局限性：1、人工開(kāi)挖后，分層的模型土體沿鉆孔徑向的回彈量不同，造成后期變形監(jiān)測(cè)時(shí)，測(cè)斜管與模型體之間存在變形耦合，測(cè)斜技術(shù)驗(yàn)證受擾。2、壓實(shí)度不夠，鉆孔過(guò)程中孔壁坍塌以至鉆孔失敗，使得人工挖孔抗滑樁模擬、滑體內(nèi)部原位監(jiān)測(cè)傳感器布設(shè)驗(yàn)證等后續(xù)的工作不順，常常造成極大的人力物力資源浪費(fèi)。

2、原位的地下鉆孔結(jié)構(gòu)的加固方式主要包括靜壓注漿的方式和機(jī)械法兩類。靜壓注漿主要通過(guò)鉆孔內(nèi)噴射水泥漿，改良鉆孔側(cè)壁土體強(qiáng)度，從而實(shí)現(xiàn)鉆孔加固。此種方式需要改變鉆孔周?chē)馏w強(qiáng)度，其尺寸較大，不適用于小尺寸的模型試驗(yàn)。機(jī)械法包括針對(duì)性設(shè)計(jì)的保護(hù)裝置、鉆口加固、環(huán)狀保護(hù)結(jié)構(gòu)、充氣加壓法等，實(shí)現(xiàn)鉆孔的局部或整體的加固或保護(hù)，但同樣因?yàn)槌叽绲脑螂y于應(yīng)用于模型試驗(yàn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種用于模型試驗(yàn)的鉆孔孔壁加固裝置，以實(shí)現(xiàn)對(duì)模型試驗(yàn)中鉆孔孔壁的加固，減少鉆孔的變形耦合誤差，提高穩(wěn)定性。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于模型試驗(yàn)的鉆孔孔壁加固裝置，包括升降裝置、膨脹裝置和電氣盒，升降裝置和膨脹裝置連接，升降裝置控制膨脹裝置在鉆孔內(nèi)升降，電氣盒和膨脹裝置電連接以控制膨脹裝置；其中，膨脹裝置包括膨脹部和固定部，膨脹部包括膨脹板，膨脹板在鉆孔的徑向可伸縮地設(shè)置，以用于壓實(shí)鉆孔的孔壁，固定部包括伸縮桿，伸縮桿在鉆孔的徑向可伸縮地設(shè)置，伸縮桿可插入鉆孔的孔壁內(nèi)，以固定膨脹裝置在鉆孔深度方向的位置。

3、進(jìn)一步地，膨脹部還包括配合柱、活動(dòng)柱和連桿，活動(dòng)柱安裝于配合柱，活動(dòng)柱沿配合柱可上下移動(dòng)地設(shè)置，連桿的兩端分別和活動(dòng)柱、膨脹板鉸接，活動(dòng)柱在移動(dòng)時(shí)連桿和配合柱之間的夾角發(fā)生變化，連桿帶動(dòng)膨脹板在鉆孔的徑向移動(dòng)。

4、進(jìn)一步地，活動(dòng)柱套設(shè)于配合柱，膨脹部還包括電機(jī)和旋轉(zhuǎn)螺帽，旋轉(zhuǎn)螺帽和配合柱螺紋配合，電機(jī)驅(qū)動(dòng)聯(lián)軸器旋轉(zhuǎn)，聯(lián)軸器帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)螺帽上下移動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)活動(dòng)柱移動(dòng)；或活動(dòng)柱和配合柱螺紋配合，膨脹部還包括電機(jī)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)活動(dòng)柱和配合柱相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，以使活動(dòng)柱沿配合柱上下移動(dòng)。

5、進(jìn)一步地，膨脹板為多個(gè)，多個(gè)膨脹板在鉆孔的周向分布。

6、進(jìn)一步地，膨脹部還包括配合盤(pán)和導(dǎo)軌，導(dǎo)軌和膨脹板固定連接，導(dǎo)軌和配合盤(pán)的凹槽滑動(dòng)配合，導(dǎo)軌對(duì)膨脹板進(jìn)行導(dǎo)向，以使膨脹板沿鉆孔的徑向移動(dòng)。

7、進(jìn)一步地，配合盤(pán)可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置，以調(diào)整膨脹板在鉆孔周向的位置，從而對(duì)鉆孔周向不同的位置進(jìn)行壓實(shí)。

8、進(jìn)一步地，膨脹部還包括壓力傳感器，壓力傳感器安裝于膨脹板，壓力傳感器用于檢測(cè)膨脹板和鉆孔的孔壁之間的壓力，以判斷孔壁是否被壓實(shí)。

9、進(jìn)一步地，固定部還包括彈簧，彈簧和活動(dòng)柱抵接，驅(qū)動(dòng)活動(dòng)柱向下移動(dòng)時(shí)膨脹板伸出，彈簧被活動(dòng)柱壓縮，在驅(qū)動(dòng)活動(dòng)柱向下的力消除后，彈簧向上頂起活動(dòng)柱，膨脹板縮回。

10、進(jìn)一步地，伸縮桿為齒條，固定部還包括第二直齒輪，第二直齒輪驅(qū)動(dòng)齒條往返移動(dòng)，以使齒條插入鉆孔的孔壁或從孔壁拔出。

11、進(jìn)一步地，升降裝置為線纜盤(pán)，線纜盤(pán)通過(guò)線纜和膨脹部的吊環(huán)連接，線纜盤(pán)通過(guò)收放線纜帶動(dòng)固定部升降。

12、應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，提供了一種用于模型試驗(yàn)的鉆孔孔壁加固裝置，包括升降裝置、膨脹裝置和電氣盒，升降裝置和膨脹裝置連接，升降裝置控制膨脹裝置在鉆孔內(nèi)升降，電氣盒和膨脹裝置電連接以控制膨脹裝置；其中，膨脹裝置包括膨脹部和固定部，膨脹部包括膨脹板，膨脹板在鉆孔的徑向可伸縮地設(shè)置，以用于壓實(shí)鉆孔的孔壁，固定部包括伸縮桿，伸縮桿在鉆孔的徑向可伸縮地設(shè)置，伸縮桿可插入鉆孔的孔壁內(nèi)，以固定膨脹裝置在鉆孔深度方向的位置。該方案中，先通過(guò)固定部固定膨脹裝置在鉆孔深度方向的位置，這樣不會(huì)出現(xiàn)位置偏差，然后通過(guò)膨脹部中膨脹板的伸縮對(duì)鉆孔的側(cè)壁進(jìn)行壓實(shí)，然后通過(guò)升降裝置將膨脹裝置移動(dòng)到不同的位置依次加固，從而實(shí)現(xiàn)了鉆孔孔壁在深度方向的加固，減少了鉆孔的變形耦合誤差，提高了鉆孔的穩(wěn)定性。

技術(shù)特征：

1.一種用于模型試驗(yàn)的鉆孔孔壁加固裝置，其特征在于，包括升降裝置、膨脹裝置(5)和電氣盒(3)，所述升降裝置和所述膨脹裝置(5)連接，所述升降裝置控制所述膨脹裝置(5)在鉆孔內(nèi)升降，所述電氣盒(3)和所述膨脹裝置(5)電連接以控制所述膨脹裝置(5)；其中，所述膨脹裝置(5)包括膨脹部和固定部，所述膨脹部包括膨脹板(506)，所述膨脹板(506)在鉆孔的徑向可伸縮地設(shè)置，以用于壓實(shí)鉆孔的孔壁，所述固定部包括伸縮桿，所述伸縮桿在鉆孔的徑向可伸縮地設(shè)置，所述伸縮桿可插入鉆孔的孔壁內(nèi)，以固定所述膨脹裝置(5)在鉆孔深度方向的位置。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于模型試驗(yàn)的鉆孔孔壁加固裝置，其特征在于，所述膨脹部還包括配合柱、活動(dòng)柱(515)和連桿(505)，所述活動(dòng)柱(515)安裝于所述配合柱，所述活動(dòng)柱(515)沿所述配合柱可上下移動(dòng)地設(shè)置，所述連桿(505)的兩端分別和所述活動(dòng)柱(515)、所述膨脹板(506)鉸接，所述活動(dòng)柱(515)在移動(dòng)時(shí)所述連桿(505)和所述配合柱之間的夾角發(fā)生變化，所述連桿(505)帶動(dòng)所述膨脹板(506)在鉆孔的徑向移動(dòng)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于模型試驗(yàn)的鉆孔孔壁加固裝置，其特征在于，

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于模型試驗(yàn)的鉆孔孔壁加固裝置，其特征在于，所述膨脹板(506)為多個(gè)，多個(gè)所述膨脹板(506)在鉆孔的周向分布。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于模型試驗(yàn)的鉆孔孔壁加固裝置，其特征在于，所述膨脹部還包括配合盤(pán)(513)和導(dǎo)軌，所述導(dǎo)軌和所述膨脹板(506)固定連接，所述導(dǎo)軌和所述配合盤(pán)(513)的凹槽滑動(dòng)配合，所述導(dǎo)軌對(duì)所述膨脹板(506)進(jìn)行導(dǎo)向，以使所述膨脹板(506)沿鉆孔的徑向移動(dòng)。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于模型試驗(yàn)的鉆孔孔壁加固裝置，其特征在于，所述配合盤(pán)(513)可轉(zhuǎn)動(dòng)地設(shè)置，以調(diào)整所述膨脹板(506)在鉆孔周向的位置，從而對(duì)鉆孔周向不同的位置進(jìn)行壓實(shí)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于模型試驗(yàn)的鉆孔孔壁加固裝置，其特征在于，所述膨脹部還包括壓力傳感器(507)，所述壓力傳感器(507)安裝于所述膨脹板(506)，所述壓力傳感器(507)用于檢測(cè)所述膨脹板(506)和鉆孔的孔壁之間的壓力，以判斷孔壁是否被壓實(shí)。

8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用于模型試驗(yàn)的鉆孔孔壁加固裝置，其特征在于，所述固定部還包括彈簧(514)，所述彈簧(514)和所述活動(dòng)柱(515)抵接，驅(qū)動(dòng)所述活動(dòng)柱(515)向下移動(dòng)時(shí)所述膨脹板(506)伸出，所述彈簧(514)被所述活動(dòng)柱(515)壓縮，在驅(qū)動(dòng)所述活動(dòng)柱(515)向下的力消除后，所述彈簧(514)向上頂起所述活動(dòng)柱(515)，所述膨脹板(506)縮回。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于模型試驗(yàn)的鉆孔孔壁加固裝置，其特征在于，所述伸縮桿為齒條(510)，所述固定部還包括第二直齒輪(512)，所述第二直齒輪(512)驅(qū)動(dòng)所述齒條(510)往返移動(dòng)，以使所述齒條(510)插入鉆孔的孔壁或從孔壁拔出。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于模型試驗(yàn)的鉆孔孔壁加固裝置，其特征在于，所述升降裝置為線纜盤(pán)(2)，所述線纜盤(pán)(2)通過(guò)線纜(7)和所述膨脹部的吊環(huán)(501)連接，所述線纜盤(pán)(2)通過(guò)收放線纜(7)帶動(dòng)所述固定部升降。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供了一種用于模型試驗(yàn)的鉆孔孔壁加固裝置，包括升降裝置、膨脹裝置和電氣盒，升降裝置和膨脹裝置連接，升降裝置控制膨脹裝置在鉆孔內(nèi)升降，電氣盒和膨脹裝置電連接以控制膨脹裝置；其中，膨脹裝置包括膨脹部和固定部，膨脹部包括膨脹板，膨脹板在鉆孔的徑向可伸縮地設(shè)置，以用于壓實(shí)鉆孔的孔壁，固定部包括伸縮桿，伸縮桿在鉆孔的徑向可伸縮地設(shè)置，伸縮桿可插入鉆孔的孔壁內(nèi)，以固定膨脹裝置在鉆孔深度方向的位置。該方案中，先通過(guò)固定部固定膨脹裝置在鉆孔深度方向的位置，然后通過(guò)膨脹部中膨脹板的伸縮對(duì)鉆孔的側(cè)壁進(jìn)行壓實(shí)，從而實(shí)現(xiàn)了鉆孔孔壁在深度方向的加固，減少了鉆孔的變形耦合誤差，提高了鉆孔的穩(wěn)定性。

技術(shù)研發(fā)人員：劉海東,茍星奎,梁凱,馬統(tǒng)師,張銳,張軍剛,方鵬,張剛,陳國(guó)平,趙雪鋒,楊永平,趙建國(guó)
受保護(hù)的技術(shù)使用者：國(guó)家能源集團(tuán)烏海能源有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6