[发明专利]一种针对水平孔的跨孔声波测试换能器的辅助牵引及保护装置

说明书

本发明公开了一种针对水平孔的跨孔声波测试换能器的辅助牵引及保护装置，包括牵引主体和可控牵引装置。牵引主体包括橡胶防护套、换能器、支座和拼接式空心钢管，橡胶防护套包裹在换能器表面，并且换能器通过支座固定在拼接式空心钢管上。可控牵引装置包括定滑轮、钢立柱、伸缩套管、调节螺栓、管夹器、外壳、步进电机驱动器、步进电机、卷筒、联轴器、控制电路板、控制器和牵引绳。本装置利用橡胶防护套包裹换能器防止牵引移动过程中换能器与孔壁接触摩擦对换能器造成损伤，从而提高测试精度；利用可控牵引装置可完成两个换能器的同步牵引，并且能够控制牵引的速度与停止的位置，实现了换能器从人工牵拉移动到自动控制牵引的转变。

技术领域

本发明属于岩土工程勘察技术领域，具体涉及一种针对水平孔的跨孔声波测试换能器的辅助牵引及保护装置。

背景技术

在隧道开挖后，原岩应力平衡状态被破坏，围岩强度下降且围岩中出现应力集中的现象，当应力超过围岩强度时，隧道周边围岩首先遭到破坏，并向深部扩展，直至在一定深度保持三向应力平衡为止，此时围岩已过渡到破碎状态，将围岩中产生的这种松弛破碎带定义为围岩松动圈，围岩松动圈的判别是评价隧道整体稳定性和确定隧道工程支护参数的重要依据。

现有几种围岩松动圈测试方法，其中多点位移计法测量数据量大，精度不高；地震波法和地质雷达法成本较高；钻孔摄像法操作复杂、成本高且不适用于破碎程度高的岩体；声波法技术相对成熟，在对隧道的围岩松动圈测试中得到了广泛的应用。

钻孔声波测试是以弹性理论为依据，通过对岩体中弹性波速度、振幅、频率等的测量，提出岩体的动力学参数来获得岩体的工程特性。钻孔声波测试技术在岩土工程领域有着广泛的应用，采用声波法可直接测定岩体松动圈范围。目前，该技术常用的方法有单孔法和跨孔法，由于单孔法存在测试深度较小，不能准确反映岩体的平均波速的缺陷，而跨孔法可测深度较大，精度较高，因此适用范围较广，跨孔测试技术越来越多地被应用到岩土工程勘察当中。

跨孔声波测试利用两个钻孔，一个作为发射孔，另一个作为接收孔。试验时，将发射换能器和接收换能器分别置于发射孔与接收孔内同一深度处，注水细管跟随换能器一同进入孔内，通过输出水来作为换能器与岩体间的耦合剂。某一深度的测试完成后接着将换能器从内向外同步移动继续进行测试，移动间距一般为1m左右。现有方法进行水平孔的跨孔声波测试存在以下弊端：1）需在钻孔口各安置一人将牵引主体通过人力牵拉同时进行移动；2）在牵拉移动过程中需用肉眼观察牵引主体上的刻度尺来移动到指定间距，较大的耗费了人力且精度不高；3）在移动过程中换能器可能与孔壁接触摩擦使换能器受损从而影响测试的精度。因此，为节省人力，提高测试精度，使测试过程更加自动化，对水平孔的跨孔声波测试换能器的辅助牵引及保护装置的研究尤为必要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种针对水平孔的跨孔声波测试换能器的辅助牵引及保护装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种针对水平孔的跨孔声波测试换能器的辅助牵引及保护装置，其包括牵引主体和可控牵引装置，所述牵引主体包括橡胶防护套、发射换能器、接收换能器、支座和拼接式空心钢管，所述橡胶防护套包裹在所述发射换能器和接收换能器表面，所述发射换能器和接收换能器通过所述支座固定连接在所述拼接式空心钢管上；可控牵引装置包括定滑轮、钢立柱、伸缩套管、调节螺栓、管夹器、外壳、步进电机驱动器、步进电机、卷筒、联轴器、控制电路板、控制器和牵引绳，所述伸缩套管与管夹器连为一体，且通过所述管夹器连接于所述钢立柱上，所述调节螺栓安置在所述伸缩套管的圆形孔槽上，所述控制电路板的输出端通过所述步进电机驱动器与所述步进电机的输入端相连，所述步进电机的转子芯轴通过所述联轴器与所述卷筒相连，两根所述牵引绳的一端分别固定在各自所述卷筒的线槽上，且两根所述牵引绳分别缠绕于各自的线槽上，两根所述牵引绳另一端分别通过两个所述定滑轮与所述牵引主体连接，所述可控牵引装置底座通过所述调节螺栓固定于地面或者具有一定高度的基础台架上。