一种用于高陡边坡勘察的无人机搭载式钻测装置

本发明属于边坡勘测，具体涉及一种用于高陡边坡勘察的无人机搭载式钻测装置。

背景技术：

1、我国是一个多山的国家，自然地理、工程地质环境十分复杂，在一些丘陵山区，滑坡、崩塌等边坡失稳灾害频发，对周围环境及工程建设运行危害极大。因此，高陡边坡稳定性研究对工程建设非常重要。

2、高陡边坡因其地质环境条件复杂、地形陡峭等因素，传统的人工现场测量方法存在低效、费力、耗时等问题，获取现场岩土体资料的难度较大，导致高陡边坡地质条件在勘察工作中认识不够透彻，进而使高陡边坡的稳定性状况难以确定。因此，突破现有的测量仪器及方法，以实现快速准确地获取高陡边坡岩土体现场信息资料，以便后续对高陡边坡的稳定性进行评价，具有重要的意义。

3、鉴于目前存在的问题，本申请提出一种用于高陡边坡勘察的无人机搭载式钻测装置，利用无人机技术进行搭载，克服环境因素的影响，将测试仪器探入到高陡边坡地表岩土体内部，实时准确地掌握高陡边坡岩土体的物理力学性质，为后续高陡边坡稳定性的评价提供了数据支持，同时在保证安全性的同时，大大提高了工作效率和经济效益。

技术实现思路

1、本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种用于高陡边坡勘察的无人机搭载式钻测装置。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种用于高陡边坡勘察的无人机搭载式钻测装置，包括无人机本体；

4、所述无人机本体的底部设置有用来测量高陡边坡岩土体力学特性数据、岩土体含水率、孔隙水压力的测试钻头；

5、所述测试钻头与发射机构相连，所述发射机构控制测试钻头向外发射冲击破开岩土体；

6、所述发射机构与传线筒固定连接，所述传线筒的顶部与无人机本体的底部固定连接；

7、所述传线筒上设置有用来确定测试位置以实现测试钻头定位发射的摄像机构。

8、优选的，所述发射机构包括发射本体；

9、发射本体的一端内部设置发射仓，发射仓内设置有用来将测试钻头发射出去的发射组件；

10、发射本体的另一端内部设置有用来为测试钻头提供发射通道的发射槽；

11、发射槽与发射仓相连通。

12、优选的，所述发射组件包括固定支架，固定支架的顶部与发射仓的内壁固定连接；

13、固定支架上沿测试钻头的发射方向滑动配合有弹射杆；

14、弹射杆靠近发射槽的端部固定设置弹射板，弹射板与固定支架之间的弹射杆上套设有发射弹簧；

15、弹射杆远离发射槽的一端设置有齿条；

16、齿条上啮合有齿轮，齿轮与固定设置在发射仓内的电机相连；电机通电时通过齿轮的转动带动齿条沿远离发射槽的方向移动，电机断电时齿轮自由转动。

17、优选的，齿条所在的弹射杆一端设置有沿齿条长度方向延伸的滑槽；

18、发射仓内设置有与滑槽相配合的滑轮。

19、优选的，所述测试钻头包括能够放入到发射槽内的钻头本体；

20、钻头本体呈圆筒形结构，钻头本体的一端设置冲击钻头、另一端设置用来承接弹射板冲击力的承击钻底；

21、钻头本体的内部设置信息采集机构；信息采集机构包括信息采集件、孔隙水压力计、含水率传感器以及位于信息采集件外围且沿圆周方向均匀设置的若干压力传感板；

22、所述信息采集件与钻头本体同轴设置；

23、每个压力传感板均通过相应的第一伸缩杆与信息传输件相连，第一伸缩杆的伸缩方向与钻头本体的径向方向一致；钻头本体上设置有与各个压力传感板一一对应的通孔；

24、孔隙水压力计、含水率传感器均通过各自的第二伸缩杆与信息传输件相连，第二伸缩杆的伸缩方向与钻头本体的径向方向一致；

25、孔隙水压力计、含水率传感器与其中两个压力传感板一一对应；与孔隙水压力计、含水率传感器相对应的压力传感板上均设置孔洞，孔洞内设置防尘塞；孔隙水压力计、含水率传感器向外伸出时能将相应的防尘塞推出。

26、优选的，所述冲击钻头的内侧固定设置电磁铁；

27、电磁铁通电时，信息采集件通过电磁铁与冲击钻头固定连接；电磁铁断电时，信息采集件脱离冲击钻头。

28、优选的，所述发射仓内设置有能将信息采集机构进行牵引回收的盘线机构；

29、所述盘线机构包括盘线电机、盘线轴以及盘绕在盘线轴上的牵引线；盘线电机固定设置在发射仓的内壁上，盘线轴与盘线电机的输出轴相连，牵引线的自由端与信息采集件相连；

30、盘线电机通电时通过控制盘线轴转动以回收牵引线，盘线电机断电时盘线轴自由转动。

31、优选的，所述盘线机构的外部罩有固定设置在发射仓内的盘线盒，盘线盒上设置有供牵引线穿出的出线口。

32、优选的，所述承击钻底呈圆环状结构，承击钻底上设置有供牵引线穿过的通线孔；

33、压力传感板、孔隙水压力计、含水率传感器向内复位后，信息采集机构能够穿过承击钻底的内孔。

34、优选的，所述弹射板上设置有为牵引线提供滑动通道的疏线槽。

35、本发明的有益效果是：

36、(1)本发明利用无人机技术进行搭载，克服环境因素的影响，将测试仪器探入到高陡边坡地表岩土体内部，实现了钻测一体化，能够实时准确地掌握高陡边坡岩土体的压缩性、内摩阻力、抗剪强度、含水率、孔隙水压力数据资料，为后续高陡边坡稳定性的评价提供了数据支持。

37、(2)本发明中发射机构、测试钻头的结构设置，在完成勘察工作后，可对安装有重要测试仪器的信息采集机构进行回收，减少了物资消耗，大大提高了经济效益。

38、(3)本发明利用无人机技术进行搭载，能够实现人力难以完成的高空作业，降低了环境地形条件对测试工作的要求，在很好的保障工作安全性的同时，有效节省时间，提高工作效率。

技术特征：

1.一种用于高陡边坡勘察的无人机搭载式钻测装置，包括无人机本体；其特征在于，

2.如权利要求1所述的用于高陡边坡勘察的无人机搭载式钻测装置，其特征在于，所述发射机构包括发射本体；

3.如权利要求2所述的用于高陡边坡勘察的无人机搭载式钻测装置，其特征在于，所述发射组件包括固定支架，固定支架的顶部与发射仓的内壁固定连接；

4.如权利要求3所述的用于高陡边坡勘察的无人机搭载式钻测装置，其特征在于，齿条所在的弹射杆一端设置有沿齿条长度方向延伸的滑槽；

5.如权利要求3所述的用于高陡边坡勘察的无人机搭载式钻测装置，其特征在于，所述测试钻头包括能够放入到发射槽内的钻头本体；

6.如权利要求5所述的用于高陡边坡勘察的无人机搭载式钻测装置，其特征在于，所述冲击钻头的内侧固定设置电磁铁；

7.如权利要求6所述的用于高陡边坡勘察的无人机搭载式钻测装置，其特征在于，所述发射仓内设置有能将信息采集机构进行牵引回收的盘线机构；

8.如权利要求7所述的用于高陡边坡勘察的无人机搭载式钻测装置，其特征在于，所述盘线机构的外部罩有固定设置在发射仓内的盘线盒，盘线盒上设置有供牵引线穿出的出线口。

9.如权利要求7所述的用于高陡边坡勘察的无人机搭载式钻测装置，其特征在于，所述承击钻底呈圆环状结构，承击钻底上设置有供牵引线穿过的通线孔；

10.如权利要求7所述的用于高陡边坡勘察的无人机搭载式钻测装置，其特征在于，所述弹射板上设置有为牵引线提供滑动通道的疏线槽。

技术总结
本发明公开了一种用于高陡边坡勘察的无人机搭载式钻测装置，包括无人机本体；无人机本体的底部设置有用来测量高陡边坡岩土体力学特性数据、岩土体含水率、孔隙水压力的测试钻头；测试钻头与发射机构相连，发射机构控制测试钻头向外发射冲击破开岩土体；发射机构与传线筒固定连接，传线筒上设置有用来确定测试位置以实现测试钻头定位发射的摄像机构。本发明本利用无人机技术进行搭载，克服环境因素的影响，将测试仪器探入到高陡边坡地表岩土体内部，实现了钻测一体化，能够实时准确地掌握高陡边坡岩土体的物理力学性质，为后续高陡边坡稳定性的评价提供了数据支持。

技术研发人员：秦哲,刘文龙,李志文,毛维政,韩继欢,逄文龙,张博,刘朝阳
受保护的技术使用者：山东科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13