7和螺纹传动压头18，丝杠二 17的一端与动力装置三13的动力输出轴连接，另一端与螺纹传动压头18 —端的长螺纹孔连接，螺纹传动压头18的另一端与垂直施压板8连接。
[0024]为便于按测试要求施加多级荷载，优选地，动力装置三13和动力装置四均采用减速步进电机。载荷的大小可通过减速步进电机控制螺纹传动加载机构传动螺母前进的距离来实现，传动螺母前进的距离可通过减速步进电机转过的圈数和传动螺母的螺距求得，该距离可视为垂直施压板和水平施压板的位移，免去为测量此位移的位移传感器的使用。
[0025]为便于观察和控制孔下测试环境，优选地，外壳7的靠近其下端的部分上安装有可视装置。该可视装置优选摄像头，与地面上的显示器配合使用。此外，还可考虑用光导纤维探头做可视装置。
[0026]为便于控制制样取样装置微扰动制样、取样，优选地，动力装置一采用减速步进电机。
[0027]优选地，所述信号电缆经外壳的顶部和侧壁穿出。
[0028]对应上述深孔岩/ 土体原位测试机器人，其相应的测试方法包括步骤:A、用钻机等打孔工具在待测岩/ 土体打孔；B、将深孔岩/ 土体原位测试机器人放入打好的孔的预定深度的待测量位置；C、由地面操作人员对控制装置下达制样指令，控制装置控制动力装置一驱动制样取样装置微扰动制样；D、制样完成后，地面操作人员对控制装置下达取样指令，控制装置控制动力装置一驱动制样取样装置在保持原位应力状态下静力下压取样；E、取样完成后，地面操作人员对控制装置下达固定指令，控制装置控制动力装置二驱动孔下固定装置打开，使深孔岩/ 土体原位测试机器人固定在孔下预定位置，处于稳定状态，以保证后续加载过程的稳定性及测试数据的准确性；F、由地面操作人员对控制装置下达加载指令，动力装置三驱动垂直加载机构，通过垂直施压板对试样施加垂直压力，控制装置控制动力装置四驱动水平加载机构，通过水平施压板对试样施加水平剪切力，自动逐步施加垂直和水平载荷，使岩土样保持轴心受压，确保不同垂直荷载作用下的剪切试验按标准进行；G、设置在垂直施压板和水平施压板上的压力传感器等传感器自动测量岩/土样剪切力和变形等数据，并通过信号线缆被信号采集及后处理系统采集和处理，得到所测岩/ 土样的抗剪强度和抗拉强度等指标。
[0029]所述抗剪强度指标具体为:根据各层岩/ 土样的应力-应变曲线、变形-时间曲线得到应力莫尔圆曲线，计算得到粘聚力、内摩擦角；所述抗拉强度指标具体为:根据各层岩/ 土样在静载荷作用下的压力-变形曲线，得到比例承载力、塑性承载力、极限承载力指标。
[0030]为保证测试结果的精确性，步骤C在充分考虑钻孔等产生的孔底扰动土的深度范围的基础上进行。
[0031]优选地，步骤B还包括将可视装置随深孔岩/ 土体原位测试机器人一起安放到被测岩/ 土体处，步骤C还包括通过可视装置观察、录制制样过程，并通过控制装置控制制样过程，步骤D还包括通过可视装置观察、录制取样过程，并通过控制装置控制取样过程。
[0032]为便于按测试要求施加多级荷载，优选地，步骤F所述的施压装置可施加多级垂直压力和多级水平剪切力。
[0033]本实用新型的深孔岩/ 土体原位测试机器人通过采用在原位应力状态下微扰动取样、制样、孔下设备固定、两向加载、测试数据自动处理等技术，使深孔岩/ 土体原位测试机器人可以在任意深度、各种岩/ 土体、各种含水率的孔下进行测试，并准确、快速地得到被测岩/ 土体的多项强度指标，克服了现有岩体抗剪强度测试技术测量结果不够准确、测试时间长的缺陷，充分满足了现场测试的各项指标的要求。
[0034]本实用新型具有集成度高、重量轻、便携、智能化程度高、操作灵活、测试准确、快速的优点，可广泛用于各种岩/ 土体的工程测试，为岩土工程、水利工程、隧道工程、采矿工程等设计提供基础数据，为数值模拟提供可靠的力学参数基础数据。
[0035]虽然以上结合优选实施例对本实用新型进行了描述，但本领域的技术人员应该理解，本实用新型所述的方法和系统并不限于【具体实施方式】中所述的实施例，在不背离由所附权利要求书限定的本实用新型精神和范围的情况下，可对本实用新型作出各种修改、增加、以及替换。
【主权项】
1.一种深孔岩/ 土体原位测试机器人，其特征在于:包括控制装置、外壳、第一动力装置组、孔下固定装置、制样取样装置、第二动力装置组、垂直施压板、水平施压板、压力传感器、信号采集及后处理系统，所述孔下固定装置嵌入设置在外壳外，所述制样取样装置设置在外壳的下端，所述第一动力装置组、第二动力装置组、垂直施压板和水平施压板设置在外壳内，所述第一动力装置组包括动力装置一和动力装置二，动力装置一与制样取样装置传动连接，动力装置二与孔下固定装置传动连接，且可沿外壳的横向推出和收回孔下固定装置，所述孔下固定装置用于在其被横向推出时将整个原位测试机器人固定在深孔内的某一预定位置，所述第二动力装置组包括动力装置三和动力装置四，所述动力装置三通过垂直加载机构与垂直施压板连接，所述动力装置四通过水平加载机构与水平施压板接触，所述动力装置一、动力装置二、动力装置三和动力装置四均与控制装置连接且受控制装置控制，所述垂直施压板和水平施压板上均设置有至少包括压力传感器的传感器，所述传感器通过信号电缆与信号采集及后处理系统连接。
2.根据权利要求1所述的深孔岩/土体原位测试机器人，其特征在于:所述动力装置二通过丝杠一、传动螺母和连杆与孔下固定装置传动连接，所述丝杠一与动力装置二的动力输出轴连接，丝杠一上安装有两个传动螺母，每个传动螺母的两侧各设置有一个连接点，所述孔下固定装置由两个相对设置且结构相同的靠压件组成，每个靠压件由一竖直靠压部和两间隔一定距离的水平连接部组成，所述靠压部的外侧面呈波浪形，每个水平连接部上均设置有一个连接点，每个水平连接部的连接点与相邻传动螺母上对应侧的连接点通过连杆连接。
3.根据权利要求1所述的深孔岩/土体原位测试机器人，其特征在于:所述垂直加载机构包括丝杠二和螺纹传动压头，丝杠二的一端与动力装置三的动力输出轴连接，另一端与螺纹传动压头一端的长螺纹孔连接，螺纹传动压头的另一端与垂直施压板连接。
4.根据权利要求1所述的深孔岩/土体原位测试机器人，其特征在于:所述动力装置三和动力装置四均为减速步进电机。
5.根据权利要求1所述的深孔岩/土体原位测试机器人，其特征在于:所述外壳的靠近其下端的部分上安装有可视装置。
6.根据权利要求1所述的深孔岩/土体原位测试机器人，其特征在于:所述动力装置一为减速步进电机。
7.根据权利要求1所述的深孔岩/土体原位测试机器人，其特征在于:所述信号电缆经外壳的顶部和侧壁穿出。
【专利摘要】本实用新型公开了一种深孔岩/土体原位测试机器人，通过采用在原位应力状态下微扰动取样、制样、孔下设备固定、两向加载、测试数据自动处理等技术，使深孔岩/土体原位测试机器人可以在任意深度、各种岩/土体、各种含水率的孔下进行测试，并准确、快速地得到被测岩/土体的多项强度指标，克服了现有岩体抗剪强度测试技术测量结果不够准确、测试时间长的缺陷，充分满足了现场测试的各项指标的要求。本实用新型具有集成度高、重量轻、便携、智能化程度高、操作灵活、测试准确、快速的优点，可广泛用于各种岩/土体的工程测试，为岩土工程、水利工程、隧道工程、采矿工程等设计提供基础数据，为数值模拟提供可靠的力学参数基础数据。
【IPC分类】G01N3-24
【公开号】CN204314159
【申请号】CN201420775756
【发明人】郑梦雨, 孟达, 贾瑞清, 王乾, 马飞
【申请人】北京雷雨达科技有限公司
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2014年12月10日