[发明专利]一种黄土孔洞原位探测剪切仪

说明书

本发明公开了一种黄土孔洞原位探测剪切仪，包括运动载体、剪切部分和气囊载体；所述的运动载体带动剪切部分和气囊载体进行爬壁行走；所述的剪切部分承载黄土剪切刀具，用于在运动载体到达探测位置后带动剪切刀具旋转剪切；所述的气囊载体与剪切部分连接，包括主气囊载体和侧气囊载体，所述的主气囊载体承载主气囊，用于固结孔洞土壤，所述的侧气囊载体承载侧气囊，所述的运动载体和侧气囊共同用于剪切力测定。本发明的剪切仪，可以在黄土地下管道中进行土壤抗剪切强度的原位测定实验，能够精确测定出不同土层位置的土壤抗剪切强度。

技术领域

本发明属于土壤性能测试技术领域，具体涉及一种黄土孔洞原位探测剪 切仪。

背景技术

黄土高原是我国乃至世界黄土分布面积最大、黄土发育最完整、唯一正 在堆积的年轻高原。而且，黄土本身是一种特殊的易灾土体，具有显著的灾 变敏感性，主要表现为极强的水敏性、脆弱的结构性、独特的强度衰变性、 复杂的劣化过程、对动力扰动的敏感性等。西部黄土高原地区，尤其是陕北、 兰州、青海等地，出现了大量的重大工程项目，扰动破坏了黄土高原数万年 自然演化形成的山体结构，易于引发各种各样的地质灾害，如滑坡和地裂缝。

大量科学家经深入研究，普遍认为黄土高原独特的强度衰减和复杂的劣 化过程是黄土边坡滑移灾变风险加剧之源。因此，为了揭示扰动状态下黄土 工程灾变机理，提出抑制灾害发生的有效措施，需要对黄土力学性能进行深 入研究。其中，剪切性能是体现黄土力学性能的重要指标之一，而原位孔洞 探测法是准确获取黄土剪切性能的有效措施，但是目前的获取黄土剪切性能 得手段还不完善，获取的结构不精确。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于黄土原位探测的管道驱动机器人，主要 解决现有的黄土孔洞原位探测剪切仪不能准确有效地获取黄土结构面和结 构体的剪切性能的技术问题。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种黄土孔洞原位探测剪切仪，包括运动载体、剪切部分和气囊载体；

所述的运动载体带动剪切部分和气囊载体进行爬壁行走；

所述的剪切部分承载黄土剪切刀具，用于在运动载体到达探测位置后带 动剪切刀具旋转剪切；

所述的气囊载体与剪切部分连接，包括主气囊载体和侧气囊载体，所述 的主气囊载体承载主气囊，用于固结孔洞土壤，所述的侧气囊载体承载侧气 囊，所述的运动载体和侧气囊共同用于剪切力测定。

进一步，所述的运动载体包括主体、轮子及轮子支架，所述的主体为柱 状，固定有气缸，轮子支架固定于主体的侧壁上，轮子支架上设置有一对轮 子，每对轮子支架之间通过弹性件连接，使得运动载体在运动时具备自适应 性。

进一步，所述的剪切部分包括进给轴承、旋转轴承、连杆和刀具；

所述的进给轴承包括第一内圈、第一外圈和第一滚柱；第一内圈位于第 一外圈内，第一滚柱位于第一内圈和第一外圈之间，第一内圈与气缸输出端 连接，随着气缸的伸缩进行进给运动；

所述的旋转轴承包括第二内圈、第二外圈和第二滚柱，第二内圈位于第 二外圈内，第二滚柱位于第二内圈和第二外圈之间，第二内圈内设置电机， 电机输出端与第二外圈固定；

所述的连杆的一端连接进给轴承的第一外圈，连杆的另一端连接刀具， 刀具在进给轴承的进给运动下，随着连杆伸开和收缩。

所述的切削部分与运动载体通过一对导管连接，所述的导管通过第一内 圈连接在第二内圈内，进给轴承可在导管上滑动。

进一步，所述的气囊载体包括主气囊载体、侧气囊载体和侧气囊载体端 盖，侧气囊载体承载的气囊在刀具的挤压下固结孔洞端面；