一种钻孔方位角和倾角测量设备以及测量方法技术

本申请属于岩土工程技术领域，具体涉及一种钻孔方位角和倾角测量设备以及测量方法。测量设备包括耦合固定装置，可固定于待测试的钻孔中；竖直校准装置的一端和耦合固定装置可转动连接，竖直校准装置包括第一仪器夹持平台以及重球，重球通过柔性件连接在第一仪器夹持平台上，伸缩装置包括第三杆体以及第四杆体，第三杆体的一端和竖直校准装置的另一端可转动连接，第三杆体的另一端和第四杆体的一端可伸缩连接；仪器平台包括仪器放置平台和第二仪器夹持平台，四杆体的另一端垂直连接在仪器放置平台上，第二仪器夹持平台设置在仪器放置平台上。本申请能够适应复杂的外界环境，提高钻孔倾角和方位角测量的精度，具有很好的实用性。具有很好的实用性。具有很好的实用性。

【技术实现步骤摘要】
一种钻孔方位角和倾角测量设备以及测量方法


[0001]本申请属于岩土工程
，具体涉及一种可用于矿山、水电站、铁路与公路隧道、引水隧洞等岩土工程复杂环境下钻孔方位角和倾角测量设备以及测量方法。

技术介绍

[0002]岩土工程中经常会进行钻孔来安装测量或监测设备，比如安装微震传感器、声发射传感器、扰动应力计、多点位移计等众多传感器，这些传感器一般安装在钻孔内的孔底或者钻孔内靠近孔底的地方，在进行安装时需要确定孔内传感器的坐标位置。
[0003]绝大多数情况下，在洞室内无移动信号、无GPS定位可用，只能通过全站仪等基本设备测量洞室内人手可触及空间的坐标：已知全站仪的位置，将棱镜放置在待测量的位置处，即可在全站仪得到待测处的位置。因此，只能测得钻孔孔口的坐标，而不能测得孔内的坐标。
[0004]在进行钻孔之前，会估算或者大致测量钻孔的角度，但施工队伍测量设备的精确度难以保证；设备在钻孔时由于外力也会产生一定偏移，后期需要重新测量角度。通常是采用先测量孔口坐标，再使用罗盘等设备测量钻孔的方位角和倾角，以及事先确定好传感器距离孔口的距离，来计算孔内传感器所在位置的坐标。
[0005]但是，由于洞室内的复杂性，测量方位角和倾角会遇到许多问题，使得角度的测量不准确。

技术实现思路

[0006]为解决上述技术问题，本申请提供一种钻孔方位角和倾角测量设备以及测量方法，旨在至少能够在一定程度上解决现有技术中由于洞室内的复杂性，使得方位角和倾角的测量不准确的技术问题。
[0007]本申请的技术方案为：
[0008]一方面，本申请提供了一种钻孔方位角和倾角测量设备，其特殊之处在于，所述测量设备包括：
[0009]耦合固定装置，可固定于待测试的钻孔中；
[0010]竖直校准装置，一端和所述耦合固定装置可转动连接，所述竖直校准装置包括第一仪器夹持平台以及重球，所述重球通过柔性件连接在所述第一仪器夹持平台上；
[0011]伸缩装置，包括第三杆体以及第四杆体，所述第三杆体的一端和所述竖直校准装置的另一端可转动连接，所述第三杆体的另一端和所述第四杆体的一端可伸缩连接；
[0012]仪器平台，包括仪器放置平台和第二仪器夹持平台，所述四杆体的另一端垂直连接在所述仪器放置平台上，所述第二仪器夹持平台设置在所述仪器放置平台上。
[0013]在一些实施方案中，所述耦合固定装置包括：
[0014]第一杆体；
[0015]固定支架，所述第一杆体的周面上间隔有多个所述固定支架，所述固定支架包括
支撑件、滑动套以及多节连接杆，多节所述连接杆沿所述第一杆体的轴向依次可转动连接，位于所述第一杆体前端的所述连接杆的端部固定连接在所述第一杆体上，所述支撑件连接在相连的所述连接杆的奇数连接处，所述滑动套连接在相连的所述连接杆的偶数连接处，所述滑动套滑动套装在所述第一杆体上。
[0016]在一些实施方案中，所述支撑件包括固定连接的连接板以及支撑板，所述连接板的一端连接在相连的所述连接杆的连接处，所述支撑板垂直连接在所述连接板的另一端，所述支撑板背向所述第一杆体的表面设置有防滑齿纹。
[0017]在一些实施方案中，所述耦合固定装置还包括驱动件，所述驱动件螺纹套装在所述第一杆体上，所述驱动件可抵接在位于所述第一杆体后端的所述滑动套上。
[0018]在一些实施方案中，所述驱动件朝向所述滑动套的一端设置有推头，所述驱动件远离所述滑动套的一端设置有旋钮。
[0019]在一些实施方案中，所述竖直校准装置包括第二杆体，所述第一杆体的后端可转动地连接在所述第二杆体的前端，所述第一仪器夹持平台设置在所述第二杆体上。
[0020]在一些实施方案中，所述第一仪器夹持平台包括第一夹持平台固定端、第一夹持平台移动端和第一弹性件，所述第一夹持平台固定端固定设置在所述第二杆体上，所述第一夹持平台移动端可开合地和所述第一夹持平台固定端连接，所述第一弹性件设置在所述第一夹持平台固定端和所述第一夹持平台移动端之间。
[0021]在一些实施方案中，所述第一夹持平台固定端的外侧附设有悬挂台，所述重球通过所述柔性件悬挂在所述悬挂台上。
[0022]在一些实施方案中，所述第三杆体的前端设置有第一连接凹槽，所述第二连杆的前端设置有连接凸台，所述连接凸台可转动地连接在所述第三杆体的第一连接凹槽中。
[0023]另一方面，本申请还提供了一种钻孔方位角和倾角测量方法，其特殊之处在于，所述测量方法是基于上述测量设备进行的，所述测量方法包括：
[0024]将所述测量设备的耦合固定装置固定于待测试的钻孔中；
[0025]将所述耦合固定装置和所述竖直校准装置发生相对转动；
[0026]调整所述耦合固定装置的第一仪器夹持平台，使所述第一仪器夹持平台的外侧平面与所述柔性件平行；
[0027]调整第一仪器夹持平台，以使处于竖直状态的第一地质罗盘固定贴合在所述第一仪器夹持平台上，此时，所述第一地质罗盘的轴线和所述钻孔的轴线平行；
[0028]操作所述第一地质罗盘，读取所述第一地质罗盘的倾角读数，以获取所述钻孔的倾角；
[0029]操作放置于所述第二仪器夹持平台上的第二地质罗盘，所述第二地质罗盘平放于所述第二仪器夹持平台上；
[0030]调整所述竖直校准装置，使所述第二仪器夹持平台处于水平状态；
[0031]将所述伸缩装置和所述竖直校准装置再次发生相对转动，待所述第二地质罗盘轴线与钻孔轴线在水平面的投影平行时，停止对装置的操作，读取所述第二地质罗盘方位角指针读数，以获取所述钻孔的方位角。
[0032]本申请的有益效果至少包括：
[0033]本申请所提供的一种钻孔方位角和倾角测量设备以及测量方法，可以通过耦合固
定装置自适应地固定在任意直径的钻孔内，并且与钻孔轴心平行，并通过竖直校准装置的设置，以保证测量倾角时与钻孔轴线平行，且测量方位角时与钻孔轴线在水平面投影平行，保证了倾角和方位角测量的一致性，能够适应复杂的外界环境，提高钻孔倾角和方位角测量的精度，具有很好的实用性。
附图说明
[0034]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请实施例的现场钻孔测量示意图；图2为本申请实施例中耦合固定装置与竖直校准装置的连接示意图；图3为本申请实施例中耦合固定装置的横剖面示意图；图4为本申请实施例中的竖直校准装置的横剖面图；图5为本申请实施例中的伸缩装置和仪器平台的结构示意图；图6为本申请实施例中的第二仪器夹持平台的结构示意图；
具体实施方式
[0035]下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请的一部分实施例，而不是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
任一项所述的测量设备进行的，所述测量方法包括：将所述测量设备的耦合固定装置固定于待测试的钻孔中；将所述耦合固定装置和所述竖直校准装置发生相对转动；调整所述耦合固定装置的第一仪器夹持平台，使所述第一仪器夹持平台的外侧平面与所述柔性件平行；调整第一仪器夹持平台，以使处于竖直状态的第一地质罗盘固定贴合在所述第一仪器夹持平台上，此时，所述第一地质罗盘的轴线和所述钻孔的轴线平行；操作所述第一地质罗盘，读取...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱新豪，裴书锋，陈炳瑞，何建华，邓兴富，赵恒，王庆，
申请(专利权)人：华北水利水电大学，
类型：发明
国别省市：