[发明专利]深部岩体综合变孔径测孔机器人及其使用方法

说明书

本发明公开了一种深部岩体综合变孔径测孔机器人及其使用方法。它的头部的主要包括钻孔摄像头、驱动轮和头部水囊；中部主要包括电机；底部主要包括底部水囊和从动轮；整体的外部为外壳；在支杆滑座上以中间轴为圆心均匀安装三组行走驱动装置；在中部，穿过水囊支撑架的连接轴通过其底部设置的动密封件连接电机；在底部水囊的后方也设置有同轴套装的底部中心轴、弹簧和支杆滑座。本发明适用广，用水量极少，使用简便，可应用于深部岩体工程围岩钻孔测试，也可用于其他工程中的管道监测领域。它是一种使用更广泛，操作更便捷，测试结果更准确的综合管道测试系统装置。

技术领域

本发明是涉及深部岩体内部结构测试及分析领域中的钻孔声波和声发射测试设备，具体是指一种深部岩体综合变孔径测孔机器人，本发明还涉及这种装置的使用方法。

背景技术

现阶段，我国的矿产资源、水电输水隧洞和地下厂房、交通隧洞等都在往深部发展，这些工程需要在具有较大埋深的山体或地下岩体中开挖。这些岩体工程在施工和运营期间的稳定性问题是岩石力学工作者最为关心的问题，而岩体的变形特征和规律则是判断围岩是否处于安全稳定状态的直接体现。

钻孔测试是观察和测量岩体变形特征和规律的常用方法。该种方法需要在围岩内钻设一定孔径的钻孔，利用推杆将探测元件持续推入钻孔内，分别获得沿钻孔轴线方向的围岩破裂信息。常用的探测元件有钻孔摄像头、声波探头、声发射探头等，其中声波探头和声发射探头在使用时均需用耦合介质与岩体接触才能发挥作用。钻孔测试中常用的耦合介质是水，而传统的方法是在整个钻孔内充满水并需要进行封堵。

目前，随着岩体工程埋深的增大，高地应力灾害和高放射性污染愈发严重。高地应力条件下的强动力冲击岩爆和高放射性污染物对钻孔测试操作人员的生命安全造成了极大的威胁。另外，传统的钻孔测试需要用数根连接杆将探测元件连续推入钻孔内部以获得整个钻孔轴线方向的孔壁围岩信息，有时还需充水并进行封堵，需要耗费较大的体力和时间。

发明内容

本发明的第一目的是：针对上述现有问题提供一种结构简单、使用方便、可适应多种孔径和角度并且可远程控制的岩体工程综合变孔径测孔机器人驱动装置，该驱动装置可同时搭载钻孔摄像头、声波探头和声发射探头，也可以只搭载其二或其一，以保证危险环境下操作人员的生命安全，并且省时省力，检测结果更准确。

本发明设计的一种深部岩体综合变孔径测孔机器人，它的头部主要包括钻孔摄像头、驱动轮和头部水囊；中部主要包括电机；底部主要包括底部水囊和从动轮；整体的外部为外壳；

所述的钻孔摄像头设置在透明管内的底座上，透明管的最前端以堵头封闭，透明管的前端内部同轴安装有反射镜；探头底座同轴安装在中间轴的前方；钻孔摄像头后方的数据线利用外部的六边形的外壳连接监控设备；

在所述的中心轴上同轴套装一个弹簧和一个支杆滑座；该中心轴的底部同轴套装在连接轴的顶部；

在支杆滑座上以中间轴为圆心均匀安装三组行走驱动装置；每组行走驱动装置主要包括头部驱动轮、驱动连接板、涡轮和涡轮支撑座；头部拉紧板的一端安装在支杆滑座上，另一端安装在驱动连接板中部的齿轮的异侧面；每个驱动连接板的两端分别安装驱动轮和涡轮；每个涡轮通过涡轮轴和涡轮紧固轴安装在涡轮支撑座上；每个涡轮紧固轴上涡轮的两侧还分别设置有涡轮调整件；

所述的每个涡轮的外轮面与连接轴的顶部接触，且三个涡轮的接触点位于同一个圆周上；头部立板的中心贯穿套装在连接轴的颈部；三个涡轮支撑座和三个驱动定位轴以连接轴为圆心均匀相间安装套装在头部立板上；

在该深部岩体综合变孔径测孔机器人的中部，穿过水囊支撑架的连接轴通过其底部设置的动密封件连接电机；

连接轴同轴套装在水囊支撑架和头部水囊的中心；头部水囊内设置有检测探头；在头部水囊底部设置有充水管；充水管的两端分别连接头部水囊和底部水囊；充水支管的一端以三通的方式连接在充水管中部，充水支管的另一端延伸出整个装置的底部与外部的注水泵相连；