锚杆钻孔检测装置及其使用方法与流程

本发明涉及锚杆钻孔的方向、深度、孔径等参数检查工程技术领域。更具体地说，本发明涉及锚杆钻孔检测装置及其使用方法。

背景技术：

在锚杆安装施工前，通常要对钻孔方向、钻孔深度、孔径等参数进行检测。常规检测过程中，锚杆打设方向检查主要采用目测，也可以采用地质罗盘检测；钻孔深度采用带刻度的塑料管或者木棍等插孔测量；孔径采用直尺或者游标卡尺测量。这些手段检测，存在测量结果精度较差，检测手续较多，检测设备多，不便携等特点。

技术实现要素：

本发明的一个目的是提供锚杆钻孔检测装置及其使用方法，其使用方便，可降低检测成本，提高作业效率。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，提供了锚杆钻孔检测装置，包括：测量杆体，其上标注有刻度形成深度计数尺；孔深孔径测量机构，其包括壳体、测孔径旋钮和位于壳体内的第一齿轮、第二齿轮、一对第三齿轮、一对带齿杆体、一对触杆；

所述壳体滑动套设于测量杆体上且所述壳体上表面沿其周向标注有一圈刻度形成孔径计数盘；

所述测孔径旋钮为环形且恰好套设于测量杆体上并位于所述壳体上方，所述测孔径旋钮的轴线与孔径计数盘的轴线重合；

所述第一齿轮的轴线与测量杆体的轴线重合，所述第一齿轮与所述测孔径旋钮通过套设于测量杆体上的套筒固定连接；

所述第二齿轮为柱体结构且一端与所述第一齿轮啮合；

一对带齿杆体平行且在竖直方向上间隔设置，所述壳体内设置有一对水平轨道，一对带齿杆体对应滑动配合于一对水平轨道上；

一对第三齿轮为轴线重合的齿轮柱和齿轮盘一体成型的结构，其中一个第三齿轮的齿轮柱一端与所述第二齿轮的另一端啮合、齿轮盘与其中一个带齿杆体啮合，另一个第三齿轮的齿轮柱一端与所述第一齿轮啮合、齿轮盘与另一个带齿杆体啮合；

一对触杆上端分别固定于一对带齿杆体上，且一对触杆的下端穿出所述壳体外。

优选的是，还包括至少一根杆体标准节，其一端连接有与其直径相同的套筒，所述套筒具有水平贯通的限位孔，所述杆体标准节另一端连接有恰好配合于套筒内的限位件，其具有与限位孔相配合的限位插销，所述测量杆体下端也具有套筒和限位孔。

优选的是，所述限位件具有沿其直径方向的凹孔，所述限位插销包括弹簧、限位板和限位柱，所述弹簧位于凹孔内，所述限位板紧贴弹簧并限位于凹孔内，所述限位柱一端固定于限位板上、另一端凸出于凹孔外并配合于所述限位孔内。

优选的是，所述测量杆体相对的两侧对称设置有一对凹槽通道，所述壳体内壁设置有一对凸缘并通过一对凸缘配合于一对凹槽通道内，使得壳体滑动套设于测量杆体外。

优选的是，所述测量杆体上端设置有手柄部，其上设置有指南针，所述手柄部上还设置有三维角度传感器和电池盒，所述电池盒给三维角度传感器供电。

优选的是，一对触杆均为l型，且触杆的竖直杆垂直固定于带齿杆体上，触杆的水平杆水平紧贴测量杆体外侧，一对触杆的水平杆相互平行并分别位于测量杆体的两侧。

优选的是，所述测孔径旋钮上设置有指针朝向孔径计数盘的指示针。

优选的是，所述限位柱具有竖直方向的贯通孔，所述测量杆体和杆体标准节的内部在限位孔的上方均设置有卡合机构，其包括：一对滑轨，其竖直相对设置；滑动板，其水平设置且两端部分别配合于一对滑轨中；卡合柱，其竖直设置且与所述贯通孔相配合，所述卡合柱的上端固定于所述滑动板的下底面中部；铰接杆，其下端铰接于所述滑动板的上底面中部；调节杆，其水平穿设于所述测量杆体和杆体标准节中且一端凸出于所述测量杆体和杆体标准节外，所述调节杆具有向内凹陷的凹槽，其沿所述调节杆的长度方向呈螺旋状形成螺旋槽，所述铰接杆的上端不脱离地滑动配合于螺旋槽内，所述铰接杆、调节杆和卡合柱位于同一竖直平面内。

优选的是，所述卡合机构还包括连接件，其为工字型，所述铰接杆的上端铰接于连接件工字型上端中部，所述螺旋槽在其槽底设置有倒t型的滑槽，所述连接件工字型的下部配合于倒t型的滑槽中并设置为沿滑槽滑动。

本发明还提供一种锚杆钻孔检测装置的使用方法，包括如下步骤：

s1：连接杆体标准节与测量杆体以及两根杆体标准节；

s2：将最下方的杆体标准节下端伸到钻孔底部，并移动孔深孔径测量机构使其壳体下底面紧贴至钻孔外表面；

s3：旋转测孔径旋钮，使得一对触杆分别远离测量杆体移动，直至其不能再向外移动，此时一对触杆分别接触钻孔直径两点；

s4：记录此时孔径计数盘的读数、测量杆体与测孔径旋钮交界处深度计数尺的读数、三维角度传感器显示的读数以及指南针的读数。

本发明至少包括以下有益效果：

1、本发明可以在隧道锚杆安装前，借助本发明的装置将钻孔的方向、深度、孔径等参数一次测完，从而简化钻孔测量手续、装备便携，提高检测作业效率；另外使用本发明的装置检测代替目测等，提高测量作业精度。

2、本发明的检测装置具有使用方便，降低检测成本，提高作业效率等优点，可广泛用于锚杆钻孔的方向、深度、孔径等参数检查的工程技术领域。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明检测装置总体结构图；

图2为本发明检测装置的杆体标准节结构图；

图3为本发明检测装置的孔深孔径测量机构结构布置图；

图4为本发明检测装置的孔深孔径测量机构a-a断面结构布置图；

图5为本发明检测装置的孔深孔径测量机构b-b断面结构布置图；

图6为本发明检测装置的孔深孔径测量机构c-c断面结构布置图；

图7为本发明检测装置的孔深孔径测量机构d-d断面结构布置图；

图8为本发明检测装置的孔深孔径测量机构e-e断面结构布置图；

图9为本发明检测装置的测量杆体与杆体标准节相配合的结构布置图；

图10为本发明检测装置的卡合机构与限位柱相配合的结构布置图；

图11为本发明检测装置的卡合机构的侧视图。

附图标记说明：

1、指南针，2、三维角度传感器，3、测量杆体，4、测孔径旋钮，5、第一齿轮，6、第二齿轮，7、带齿杆体，8、第三齿轮，9、触杆，10、限位孔，11、限位插销，12、孔径计数盘，13、深度计数尺，14、电池盒，15、凹槽通道，16、弹簧，17、限位板，18、限位柱，19、滑轨，20、滑动板，21、卡合柱，22、铰接杆，23、调节杆。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

需要说明的是，下述实施方案中所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法，所述试剂和材料，如无特殊说明，均可从商业途径获得；在本发明的描述中，术语“横向”、“纵向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，并不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

如图1至8所示，本发明提供一种锚杆钻孔检测装置，包括：测量杆体3，其在高度方向上标注有刻度形成深度计数尺13；孔深孔径测量机构，其包括壳体、测孔径旋钮4和位于壳体内的第一齿轮5、第二齿轮6、一对第三齿轮8、一对带齿杆体7、一对触杆9；

所述壳体中心具有通孔并通过通孔滑动套设于测量杆体3上且所述壳体上表面沿其周向标注有一圈刻度形成孔径计数盘12；通孔和孔径计数盘12的轴线均与测量杆体3轴线重合；

所述测孔径旋钮4为环形且恰好套设于测量杆体3上并位于所述壳体上方，所述测孔径旋钮4的轴线与孔径计数盘12的轴线重合；所述测孔径旋钮4上设置有指针朝向孔径计数盘12的指示针，通过指示针可方便准确读数；

所述第一齿轮5的轴线与测量杆体3的轴线重合，所述第一齿轮5与所述测孔径旋钮4通过套设于测量杆体3上的套筒固定连接；

所述第二齿轮6为柱体结构且一端与所述第一齿轮5啮合；

一对带齿杆体7平行且在竖直方向上间隔设置，所述壳体内设置有一对水平轨道，一对带齿杆体7对应滑动配合于一对水平轨道上；一对带齿杆体7分别限制于仅在水平方向移动，从而带动一对触杆9在水平方向相向而行；一对带齿杆体7在竖直方向上错开设置，从而防止下方的带齿杆体7干涉上方的带齿杆体7上的触杆9向下伸出；

一对第三齿轮8为轴线重合的齿轮柱和齿轮盘一体成型的结构，其中一个第三齿轮8的齿轮柱一端与所述第二齿轮6的另一端啮合、齿轮盘与其中一个带齿杆体7啮合，另一个第三齿轮8的齿轮柱一端与所述第一齿轮5啮合、齿轮盘与另一个带齿杆体7啮合；第三齿轮8为齿轮柱和齿轮盘一体成型构成的结构，是为了防止一对第三齿轮8分别啮合一对带齿杆体7时相互之间干涉；

一对触杆9上端分别固定于一对带齿杆体7上，且一对触杆9的下端穿出所述壳体外，壳体下端可设置为开口，不干涉触杆9的水平移动。

在上述技术方案中，测孔径旋钮4用于孔深孔径测量机构移动至孔口时，旋转测孔径旋钮4，通过齿轮组传动触杆9移动接触钻孔直径点，读取测孔径旋钮4指示针的指针处对应的孔径计数盘12刻度值即为孔径，读取测孔径旋钮4与测量杆体3交界处读数再加上杆体标准节长度即为孔深，在测量杆体3进行刻度值标定时，将孔深孔径测量机构的高度也计算进去，从而可直接读出孔深。所述孔径计数盘12位于孔深孔径测量机构表面，用于测量孔深时读数。所述深度计数尺13位于测量杆体3表面，用于测量孔深时读数。第一齿轮5与测孔径旋钮4刚性连接，转动测孔径旋钮4，第一齿轮5带动第二齿轮6和其中一个第三齿轮8转动；第二齿轮6带动另一第三齿轮8转动，实现一对第三齿轮8带动一对带齿杆体7分别向两侧移动，带齿杆体7相当于是刚性的齿条；一对触杆9分别与一对带齿杆体7固定连接，触杆9采用刚度较高的金属杆，确保在测量过程中触杆9不会变形，保证测量精度，一对触杆9方向为沿着竖直方向且分别水平向两侧移动，直至不能再移动时，因为直径最长，因此此时一对触杆9即接触钻孔的直径点，此时测孔径旋钮4的读数即为孔径。

在另一种技术方案中，还包括至少一根杆体标准节，其一端连接有与其直径相同的套筒，所述套筒具有水平贯通的限位孔10，所述杆体标准节另一端连接有恰好配合于套筒内的限位件，其具有与限位孔相配合的限位插销11，所述测量杆体3下端也具有套筒和限位孔10。

在上述技术方案中，所述限位孔10在测量杆体3和杆体标准节上均设置，根据孔深的大概范围，合理使用杆体标准节的根数，杆体标准节的长度是标准固定的。所述限位插销11位于杆体标准节的限位件上，用于连接测量杆体3和杆体标准节及杆体标准节间的连接。连接时，限位件卡合于套筒中，限位插销11恰好卡于限位孔10中，实现测量杆体3的加长，适应钻孔的深度。杆体标准节和测量杆体3的直径可设置为相同，而限位件的直径较小，可配合于套筒中，限位件配合于套筒中时，杆体标准节和测量杆体3的轴线重合。限位孔10为水平贯通套筒内部的孔，其恰好配合限位插销11插入。

在另一种技术方案中，所述限位件具有沿其直径方向的凹孔，所述限位插销11包括弹簧16、限位板17和限位柱18，所述弹簧16位于凹孔内，所述限位板17紧贴弹簧16并限位于凹孔内，所述限位柱18一端固定于限位板17上、另一端凸出于凹孔外并配合于所述限位孔10内。

在上述技术方案中，如图9所示，限位板17和弹簧16位于凹孔内，限位板17的外缘均凸出于限位柱18的外缘，而凹孔在杆体标准节的限位件外壁上的开口恰好容纳限位柱18穿过即可，从而限位板17和弹簧16可限位于凹孔中，通过限位柱18卡合于限位孔10中，实现测量杆体3的加长，当需要拆除时，只需要按压限位柱18，压缩弹簧16，即可将限位柱18从限位孔10中顺利拆除。

在另一种技术方案中，所述测量杆体3相对的两侧对称设置有一对凹槽通道15，所述壳体内壁设置有一对凸缘并通过一对凸缘配合于一对凹槽通道15内，使得壳体滑动套设于测量杆体3外。测量杆体3采用刚度较高金属杆，两侧对称设置有一对凹槽通道15，方便孔深孔径测量机构通过壳体通孔内壁上设置的一对凸缘配合在测量杆体3上实现平顺无翻转地上下移动。

在另一种技术方案中，所述测量杆体3上端设置有手柄部，其上设置有指南针1，指南针1用于测量时方向定位，岩层走向等功能。所述手柄部上还设置有三维角度传感器2和电池盒14，所述电池盒14给三维角度传感器2供电，结合液晶显示面板使用，用于测量锚杆钻孔三个方向的倾斜。

在另一种技术方案中，一对触杆9均为l型，且触杆9的竖直杆垂直固定于带齿杆体7上，触杆9的水平杆水平紧贴测量杆体3外侧，一对触杆9的水平杆相互平行并分别位于测量杆体3的两侧。

在上述技术方案中，触杆9设计成“l”形状，使一对触杆9水平杆的触头刚好在测量杆体3的直径方向，此时是为了保证测量时，测量杆体3与钻孔保持方向一致，方向一致的情形下，三维角度传感器2才能准确测量钻孔三个方向的倾斜。一对触杆9水平杆沿着触杆9水平移动方向，保证一对触杆9水平杆始终位于测量杆体3的直径方向。

在另一种技术方案中，所述限位柱18具有竖直方向的贯通孔，所述测量杆体和杆体标准节的内部在限位孔的上方均设置有卡合机构，其包括：一对滑轨19，其竖直相对设置；滑动板20，其水平设置且两端部分别配合于一对滑轨19中；卡合柱21，其竖直设置且与所述贯通孔相配合，所述卡合柱21的上端固定于所述滑动板20的下底面中部；铰接杆22，其下端铰接于所述滑动板20的上底面中部；调节杆23，其水平穿设于所述测量杆体和杆体标准节中且一端凸出于所述测量杆体和杆体标准节外，所述调节杆23具有向内凹陷的凹槽，其沿所述调节杆23的长度方向呈螺旋状形成螺旋槽，所述铰接杆22的上端不脱离地滑动配合于螺旋槽内，所述铰接杆22、调节杆23和卡合柱21位于同一竖直平面内。所述卡合机构还包括连接件，其为工字型，所述铰接杆22的上端铰接于连接件工字型上端中部，所述螺旋槽在其槽底设置有倒t型的滑槽，所述连接件工字型的下部配合于倒t型的滑槽中并设置为沿滑槽滑动。

在上述技术方案中，如图10和图11所示，为了使得限位柱18卡合于限位孔10中时，保证测量过程不会自动脱离，因此设置了卡合机构，从而可保证限位柱18连接的稳定性。图10所示为测量杆体3和杆体标准节间连接或杆体标准节间连接的状态图，限位柱18卡合于限位孔10中，通过卡合柱21卡合于限位柱18的贯通孔中，实现连接的牢固且方便拆卸。具体操作为：限位柱18水平卡合于限位孔10中，此时限位柱18上的贯通孔恰好位于卡合柱21的正下方，铰接杆22只在调节杆23和卡合柱21所在的竖直平面内转动，滑槽即为螺旋槽的槽底向内继续凹槽形成凹通道，然后凹通道向两侧水平凹陷，从而形成剖面为倒t型的滑槽，而连接件的工字型下部恰好配合于滑槽中，并设置为沿滑槽螺旋滑动，初始状态时，铰接杆22倾斜设置，由于螺旋槽的设置，转动调节杆23，铰接杆22不脱离地只能左右转动，螺旋槽向右侧螺旋上升，从而铰接杆22的上端只能向右移动，进而推动滑动板20向下滑动，带动卡合柱21向下卡合于贯通孔中，实现限位柱18不脱离位于限位孔10内，当需要拆除时，只需要沿相反的方向转动调节杆23，实现卡合柱21向上移动，从贯通孔中脱离。

本发明还提供一种锚杆钻孔检测装置的使用方法，包括如下步骤：

s1：连接杆体标准节与测量杆体以及两根杆体标准节；装置的组装：测量杆体3和杆体标准节间连接，杆体标准节间连接，实现杆体加长，准备测量孔深；电池盒14中配置电池，准备测量锚杆钻孔三个方向的倾斜。

s2：将最下方的杆体标准节下端伸到钻孔底部，并移动孔深孔径测量机构使其壳体下底面紧贴至钻孔外表面；

s3：旋转测孔径旋钮，使得一对触杆分别远离测量杆体移动，直至其不能再向外移动，此时一对触杆分别接触钻孔直径两点；

s4：记录此时孔径计数盘的读数、测量杆体与测孔径旋钮交界处深度计数尺的读数、三维角度传感器显示的读数以及指南针的读数。

测量：将杆体标准节端伸到钻孔底部，移动孔深孔径测量机构至钻孔外表面，旋转测孔径旋钮4，使得一对触杆9接触钻孔直径点，通过孔径计数盘12读取钻孔孔径，测量杆体3与测孔径旋钮4交界处读数再加上杆体标准节长度即为孔深，通过三维角度传感器2的液晶面板读取锚杆钻孔三个方向的倾斜值，指南针1用于测量时方向定位，岩层走向等功能。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。