一种孔内瞬态横波激振装置的制作方法

本实用新型涉及岩土工程技术领域，特别是一种孔内瞬态横波激振装置。

背景技术：

弹性波分为纵波和横波，纵波是质点的振动方向与传播方向同轴的波，横波的特点是质点的振动方向与波的传播方向垂直。横波波速是反映介质对横波传播能力和岩土体动力特性的一个重要参数，岩土层的横波波速度指标在工程实践中得到了广泛的应用。单孔法波速测试是岩土勘察中测试岩土体横波速度的重要手段。

目前，单孔法剪切波速测试多采用地表瞬态激振，使用大锤在孔口水平方向敲击上压重物的剪切板激发剪切波成分占比高的地震波，利用放置在孔内指定深度的三分量检波器和波速测试仪器接收地面激振、由地层介质传递至孔内的地震波，利用波在震源和检波器之间的距离和传播时间计算地层剪切波速。一是单次激发到接收点拉时间，减去相邻点横波初至时间得到时差，求取的波速，在激发接收间距较大时，波传波有可能不是完全相同路径。二是这种采用地表瞬态激振方式，当孔深较大或岩土层较硬，地表激振的能量可能无法满足深部测点的测试要求，或者当钻孔位于水域，无法通过地表敲击激发剪切波，导致无法进行剪切波的测试。

技术实现要素：

为了克服现有瞬态激振装置的不足，本实用新型提供一种孔内瞬态横波激振装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种孔内瞬态横波激振装置，包括，激振装置外壳、上气动敲击锤、下气动敲击锤、气动锤固定支架、上活动支杆、下活动支杆、上气缸、下气缸、上支撑杆、下支撑杆、上气动敲击锤气管、下气动敲击锤气管、气缸气管、推送杆、震动传感器和传感器线缆接口；

所述的激振装置外壳中间为圆柱形、两端呈半球形，在激振装置外壳内腔的中部安装有气动锤固定支架，所述的上气动敲击锤和下气动敲击锤呈方向相反、上下对称安装在气动锤固定支架上；

所述的上气缸安装在激振装置外壳内腔上部，三个呈l形上活动支杆下端通过铰链安装在气动锤固定支架顶部，上气缸的活塞杆上设有上铰座，三个上支撑杆的一端连接在上铰座上，另一端通过铰链分别连接在三个上活动支杆的中部；所述的激振装置外壳上部的侧壁上开设有三个用于上活动支杆伸缩的上条形孔；

所述的下气缸安装在激振装置外壳内腔下部，三个呈l形下活动支杆上端通过铰链安装在气动锤固定支架底部，下气缸的活塞杆上设有下铰座，三个下支撑杆的一端连接在下铰座上，另一端通过铰链分别连接在三个下活动支杆的中部；所述的激振装置外壳下部的侧壁上开设有三个用于下活动支杆伸缩的下条形孔；

用于控制上气缸和下气缸伸缩动作的气缸气管为两根，两根气缸气管分别都与上气缸和下气缸相连接，气缸气管从激振装置外壳的顶部伸出；

所述的上气动敲击锤气管连接上气动敲击锤，下气动敲击锤气管连接下气动敲击锤，上气动敲击锤气管和下气动敲击锤气管从激振装置外壳的顶部伸出；

所述的气动锤固定支架上设有震动传感器，震动传感器与设于激振装置外壳顶部设有的传感器线缆接口连接；

所述的激振装置外壳顶部的外壁上设有推送杆螺母，所述的推送杆与推送杆螺母螺纹连接。

进一步，所述的上活动支杆和下活动支杆的端部设有向外翻折的锯齿，使装置与孔壁内支撑牢固可靠。

所述的上活动支杆和下活动支杆的形状和长度均相同，实现装置可稳定支撑固定在钻孔壁内。

所述的三个上活动支杆呈向上放射形等距排布，所述的三个下活动支杆呈向下放射形等距排布，使装置在孔壁内接触支撑点均匀对称，可保持装置在工作过程中的稳定。

所述的激振装置外壳为不锈钢材料制成，其材料耐腐蚀、可适应野外各种恶劣环境。

所述的上气缸和下气缸为双向伸缩式气缸，动作可靠。

所述的气缸气管与上气缸通过t形气管接头连接，适应野外环境快速拆卸和安装。

本实用新型具有的有益效果是：本装置可使用推送杆将装置安放在钻孔内的一定深度，通过装置内的上气动敲击锤和下气动敲击锤敲击激发剪切横波，解决现有技术中存在的采用地表瞬态激振，当孔深较大或岩土层较硬，地表激振的能量可能无法满足深部测点的测试要求，或者当钻孔位于水域，无法通过地表敲击激发剪切波，导致无法进行剪切波的测试的技术问题。

通过上气缸、下气缸动作，在三个上支撑杆和三个下支撑杆同步撑开上活动支杆和下活动支杆，呈放射形张开，可实现装置与孔壁可靠固定，保持气动敲击锤稳定工作。

本装置三个上下支撑杆的一端连接在铰座上，另一端设有的铰链连接上活动支杆、下活动支杆的中部，配合上下气缸的活塞杆动作，联动上下活动支杆伸缩，实现装置与孔壁可靠固定。

本装置气动锤固定支架上设有震动传感器，震动传感器通过传感器线缆接口连接地面工程地震仪；震动产生的脉冲信号，触发地面工程地震仪进行计时和监测记录。

本装置气缸气管与上气缸通过t形气管接头连接，在野外环境实现模块化快速拆卸和安装，大大提高工作效率。

本实用新型设计巧妙、操作方便，能实现在孔深较大或岩土层较硬，地表激振的能量可能无法满足深部测点的测试要求，同时也能实现当钻孔位于水域，无法通过地表敲击激发剪切波的地形监测，具有很好的实用价值。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的上下活动支杆收缩时结构示意图；

图3是本实用新型的上下活动支杆张开时结构示意图；

图4是本实用新型实施过程上下活动支杆回缩示意图；

图5是本实用新型实施过程上下活动支杆张开示意图。

图中零部件及编号：

1-激振装置外壳；2-上气动敲击锤；21-上气动敲击锤气管；3-下气动敲击锤；31-下气动敲击锤气管；4-气动锤固定支架；5-上活动支杆；6-下活动支杆；7-上气缸；71-上铰座；8-下气缸；81-下铰座；9-上支撑杆；10-下支撑杆；11-气缸气管；12-推送杆；13-震动传感器；14-传感器线缆接口；15-上条形孔；16-下条形孔；17-推送杆螺母。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1～图5所示，一种孔内瞬态横波激振装置，包括，激振装置外壳1、上气动敲击锤2、下气动敲击锤3、气动锤固定支架4、上活动支杆5、下活动支杆6、上气缸7、下气缸8、上支撑杆9、下支撑杆10、上气动敲击锤气管21、下气动敲击锤气管31、气缸气管11、推送杆12、震动传感器13和传感器线缆接口14；

所述的激振装置外壳1中间为圆柱形、两端呈半球形，在激振装置外壳1内腔的中部安装有气动锤固定支架4，所述的上气动敲击锤2和下气动敲击锤3呈方向相反、上下对称安装在气动锤固定支架4上；

所述的上气缸7安装在激振装置外壳1内腔上部，三个呈l形上活动支杆5下端通过铰链安装在气动锤固定支架4顶部，上气缸7的活塞杆上设有上铰座71，三个上支撑杆9的一端连接在上铰座71上，另一端通过铰链分别连接在三个上活动支杆5的中部；所述的激振装置外壳1上部的侧壁上开设有三个用于上活动支杆5伸缩的上条形孔15；

所述的下气缸8安装在激振装置外壳1内腔下部，三个呈l形下活动支杆6上端通过铰链安装在气动锤固定支架4底部，下气缸8的活塞杆上设有下铰座81，三个下支撑杆10的一端连接在下铰座81上，另一端通过铰链分别连接在三个下活动支杆6的中部；所述的激振装置外壳1下部的侧壁上开设有三个用于下活动支杆6伸缩的下条形孔16；

用于控制上气缸7和下气缸8伸缩动作的气缸气管11为两根，两根气缸气管11分别都与上气缸7和下气缸8相连接，气缸气管11从激振装置外壳1的顶部伸出；

所述的上气动敲击锤气管21连接上气动敲击锤2，下气动敲击锤气管31连接下气动敲击锤3，上气动敲击锤气管21和下气动敲击锤气管31从激振装置外壳1的顶部伸出；

所述的气动锤固定支架4上设有震动传感器13，震动传感器13与设于激振装置外壳1顶部设有的传感器线缆接口14连接；

所述的激振装置外壳1顶部的外壁上设有推送杆螺母17，所述的推送杆12与推送杆螺母17螺纹连接。

为了使装置与孔壁内支撑牢固可靠，所述的上活动支杆5和下活动支杆6的端部设有向外翻折的锯齿。

为了实现装置可上下对称稳定支撑固定在钻孔壁内，所述的上活动支杆5和下活动支杆6的形状和长度均相同。

为了可保持装置在敲击工作过程中的稳定。所述的三个上活动支杆5呈向上放射形等距排布，所述的三个下活动支杆6呈向下放射形等距排布，使装置在孔壁内接触支撑点均匀对称。

所述的激振装置外壳1为不锈钢材料制成，其材料耐腐蚀、可适应野外各种恶劣环境。

为上活动支杆5和下活动支杆6伸缩动作可靠一致，所述的上气缸7和下气缸8采用双向伸缩式气缸。

所述的气缸气管11与上气缸7通过t形气管接头连接，适应野外环境快速拆卸和安装。

实施过程：如图4～图5所示，地面的工程地震仪通过激振装置外壳1上的传感器线缆接口14连接震动传感器13，气缸气管11、上气动敲击锤气管21、下气动敲击锤气管31分别连接地面的加压控制装置，上活动支杆5和下活动支杆6收缩于激振装置外壳1内，推送杆12与推送杆螺母17螺纹连接，将本装置推送至钻孔的设定深度。

地面空压装置通过给一个用于活塞伸出的气缸气管11加压，控制上气缸7、下气缸8同步动作，上气缸7、下气缸8的活塞杆外伸分别带动上支撑杆9和下支撑杆10，联动三个上活动支杆5和下活动支杆6伸出激振装置外壳1侧壁的上条形孔15和下条形孔16外，分别呈上下放射性张开，上活动支杆5和下活动支杆6的底端设有锯齿扎入孔壁，实现装置与孔壁可靠固定。

地面空压装置通过给上气动敲击锤气管21加压，控制上气动敲击锤2当达到敲击锤内部的三通电磁阀开关所设置开关压力时，高速落下的磁性活塞撞击基板产生瞬态震动，其冲击力传给激振装置外壳1，实现向下敲击激发剪切横波。

地面空压装置通过给下气动敲击锤气管31加压，控制下气动敲击锤3当达到敲击锤内部的三通电磁阀开关所设置开关压力时，高速落下的磁性活塞撞击基板产生瞬态震动，其冲击力传给激振装置外壳1，实现向下敲击激发剪切横波。

气动锤固定支架4上设有震动传感器13，震动传感器13与激振装置外壳1上的传感器线缆接口14连接至地面的工程地震仪；震动传感器13接收到上气动敲击锤2和下气动敲击锤3的敲击震动产生脉冲信号，发出触发信号，工程地震仪进行计时和检测记录。

待测试工作完成后，地面空压装置通过给一个用于活塞收缩的气缸气管11加压，三个上活动支杆5和下活动支杆6回缩至激振装置外壳1内，通过推送杆12进行本装置的回收工作。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。