一种防水岩体位移测量装置的制作方法

本发明涉及一种防水岩体位移测量装置。

背景技术：

隧道是一种线性建筑物，需穿越山体及各种复杂地层，其具有跨越能力大、适应深水施工、全天候运营，环保和经济性好等优点，目前在建的大断面长距离的隧道越来越多，由于地质构造的复杂多变，在施工过程中，隧道沿线围岩的应力场、位移场不断调整并呈动态变化，当地质条件较差，围岩容易变形，甚至坍塌。

隧道及岩体地下工程施工过程中，能预测预报岩体的变形变化规律，保证隧道施工过程及后期运营安全具有重要的实践意义。

传统的岩体位移测量装置不能适应各种复杂恶劣的地址环境，当位移计长期埋藏赋存高压水及具有腐蚀性环境的高应力地质体内时，地下水及地质体内的有害粒子渗入测量装置内部，会引起仪器零部件的锈蚀，导致位移传杆不能自由滑动，致使无法获取反映岩体内部变形规律的位移，或者获取的位移数据不准确。

技术实现要素：

为了克服上述之不足，本发明提供一种防水岩体位移测量装置。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种防水岩体位移测量装置，包括同轴相套的位移传递杆和防水套管，且位移传递杆可沿轴向滑动地设置在防水套管内；位移传递杆与防水套管之间设有滚动滑动装置，所述滚动滑动装置包括可滚动地设置在位移传递杆与防水套管之间的若干个滚珠，所述滚珠可滚动地设置在内衬管上，且所述内衬管固定在防水套管的内壁面上；

位移传递杆的两端均气密贯穿防水套管两端的密封装置，位移传递杆的外端具有用于抵触在岩体待测点上的位移监测头，内端连接有用于检测位移传递杆的位移的激光位移传感器，且激光位移传感器通过数据线与控制器相连。

进一步，所述密封装置包括密封盖，所述密封盖通过螺帽和螺杆拧紧在防水套管的管口上，且密封盖和所述防水套管之间设有防水密封环，密封盖和防水密封环上均开设有供位移传递杆贯穿的通孔。

进一步，所述内衬管为薄壁钢管，所述内衬管上开设有若干个用于一一安装滚珠的径向通孔。

进一步，滚珠均匀分布在内衬管上。

进一步，滚珠的直径与位移传递杆的直径之和大于内衬管的内径。

进一步，激光位移传感器外罩设有保护箱，激光位移传感器固定在保护箱内，且保护箱面向位移传递杆的一面开设有供位移传递杆穿入的第一通孔，另一面设有供激光位移传感器的数据线穿出的第二通孔。

进一步，位移监测头呈杆状，且位移监测头与位移传递杆同轴设置，位移监测头的内端固定在位移传递杆上，外端用于抵触在岩体上，且外端上套设有用于增大连接面的圆板。

进一步，防水套管沿轴向的两头的内径大于位移传递杆的直径，防水套管中段的内径是位移传递杆的直径与两倍滚珠的直径之和。

进一步，本发明的安装方法为：

步骤1，在岩体上预定的待检测区域开凿岩壁钻孔，

步骤2，在将位移监测头的外端端面上涂上高强度环氧树脂，并将所述的防水岩体位移测量装置放入岩壁钻孔内，且位移监测头的外端端面通过高强度环氧树脂胶结在岩壁钻孔的孔底；

步骤3，在防水套管的外壁面与岩壁钻孔的内壁面之间填充砂浆，使得防水套管与岩体连接为一个整体；

步骤4，将保护箱通过砂浆与岩壁钻孔连接为一体；

步骤5，将数据线与控制器相连。

本发明的有益效果主要表现在：

1、本发明可以全程监控隧道施工，为正常运营阶段围岩变形预测预报及时提供精确数据，避免了施工过程的灾害事故，保证了隧道的长期安全运营。

2、本发明具有防水功能，能够防止岩体地下水及有害粒子的侵入，深部高压地下水对测量结果没有影响，能适应各种不良的地质条件。

附图说明

图1是激光位移传感器、位移传递杆和滚珠的结构示意图；

图2是本发明的结构示意图；

图3是防水装置的结构示意图；

图4是位移传递杆的结构示意图；

图5是衬管与滚珠的结构示意图；

图6是图5的横截面示意图；

图7是本发明的安装示意图。

具体实施方式

参照附图，一种防水岩体位移测量装置，包括同轴相套的位移传递杆10和防水套管9，且位移传递杆10可沿轴向滑动地设置在防水套管9内；位移传递杆10与防水套管9之间设有用于减少摩擦的滚动滑动装置，所述滚动滑动装置包括可滚动地设置在位移传递杆10与防水套管9之间的若干个滚珠7，所述滚珠7可滚动地设置在内衬管8上，且所述内衬管8固定在防水套管9的内壁面上；

位移传递杆10的两端均气密贯穿防水套管9两端的密封装置，位移传递杆10的外端具有用于抵触在岩体待测点上的位移监测头11，内端连接有用于检测位移传递杆的位移的激光位移传感器2，且激光位移传感器2通过数据线1与控制器相连。

所述密封装置包括密封盖4，所述密封盖4通过螺帽6和螺杆3拧紧在防水套管9的管口上(所述防水套管9的管口上设有用于安装密封盖4的扩大段，密封盖4通过螺帽6和螺杆3拧紧在所述扩大段的端面上)，且密封盖4和所述防水套管9之间设有防水密封环5，密封盖4和防水密封环5上均开设有供位移传递杆10贯穿的通孔。通过螺杆螺帽使得密封盖4与防水套管9能够紧密相连，密封装置与防水套管9紧密挤压为一体。

所述内衬管8为薄壁钢管，所述内衬管8上开设有若干个用于一一安装滚珠7的径向通孔。

滚珠7均匀分布在内衬管8上。

滚珠7的直径与位移传递杆10的直径之和大于内衬管8的内径，以确保滚珠7不掉落，且能自由滑动，并与位移传递杆10接触且无过大挤压，内衬管8厚度略大于滚珠7的半径。

激光位移传感器2外罩设有保护箱，激光位移传感器2固定在保护箱内，且保护箱面向位移传递杆10的一面开设有供位移传递杆10穿入的第一通孔，另一面设有供激光位移传感器2的数据线1穿出的第二通孔。

位移监测头11呈杆状，且位移监测头11与位移传递杆10同轴设置，位移监测头11的内端固定在位移传递杆10上，外端用于抵触在岩体上，且外端上套设有用于增大连接面的圆板。

防水套管9沿轴向的两头的内径大于位移传递杆10的直径，防水套管9中段的内径是位移传递杆10的直径与两倍滚珠7的直径之和。

本发明的安装方法为：

步骤1，在隧道c岩体上预定的待检测区域开凿岩壁钻孔，

步骤2，在将位移监测头11的外端端面上涂上高强度环氧树脂b，并将所述的防水岩体位移测量装置放入岩壁钻孔内，且位移监测头11的外端端面通过高强度环氧树脂b胶结在岩壁钻孔的孔底；

步骤3，在防水套管9的外壁面与岩壁钻孔的内壁面之间填充砂浆a，使得防水套管9与岩体连接为一个整体；

步骤4，将保护箱通过砂浆a与岩壁钻孔连接为一体；

步骤5，将数据线1与控制器相连。

当岩体中的待测点发生位移时，位移监测头11会跟随待测点同步位移，并通过位移传递杆10传递给激光位移传感器2计量。激光位移传感器2水平放置，并与位移传递杆10的中心轴保持水平，其可将采集到的位移数据转换为电流形式，然后将电流形式的信号传递给控制器，以实时监控岩体位移变化。

防水套管10放置于岩体内预先钻好的岩壁钻孔内，防水套管外壁面与岩壁钻孔内以高强度特制的砂浆a连接，防水套管10与岩体连接为一个整体；一方面防止了腐蚀性介质进入防水套管内，保证了滚珠7的自由滚动及位移传递杆10的自由滑动；另一方面，密封装置防止高压水从两端进入防水套管10内。

每十个滚珠7等间距绕内衬管8的轴向一周。滚珠7在内衬管8上的径向通孔且能自由滚动，以保证位移传递杆10能自由滑动。

防水套管9两头的内径比位移传递杆10直径略大，位移传递杆10能在防水套管9内自由滑动，同时又不会有水及有害介质侵入，避免了内衬管8、滚珠7、位移传递杆10锈蚀。防水套管9中段的内径是位移传递杆10的直径与两倍滚珠7的直径之和，滚珠7能自由滚动，保证了位移传递杆10在受到很小的扰动及轴向力作用时，即发生滑移，保证了仪器的灵敏度及数据采集的精确度。

防水套管9两端头设置圆环形防水止水的密封垫5，密封垫5具有弹性，其内径与位移传递杆10的直径相同，其主要作用是保证端头的间隙被密封，阻止高压水及有害介质的侵入。防水套管9两端头设有的密封盖，其内径比位移传递杆10略大。

位移监测头11呈与位移传递杆10同轴设置的杆状，且位移监测头11与位移传递杆10的材料均为不锈钢，位移监测头11的内端固定在位移传递杆10上，外端抵触在岩体上，且外端上设有一个较薄的圆形钢板，以加强外端与岩体的连接强度。位移监测头11的外端端面以高强度环氧树脂b紧密粘合在岩体上。

围岩衬砌包括初衬和二衬，初衬一般由锚杆、挂网和喷浆组成，二次衬砌一般为一定厚度的钢筋混凝土。初衬中锚杆的长度和直径，喷浆层的厚度；二衬中钢筋混凝土的标号，混凝土拱圈的厚度等支护参数与围岩的应力、位移密切相关。设计中支护参数的选取依赖于围岩的塑性区的分布范围，通过本发明可以准确确定隧道c围岩塑性区的范围，进而为准确给出支护参数的设计值提供支持。本发明能准确预测深部地下水赋存的隧道围岩体变形规律，对及时采取各种支护措施，防止围岩大变形甚至坍塌，保证隧道施工过程安全具有重要意义。

本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。