一种观测隧道围岩状态的内窥钻孔配套系统及使用方法技术方案

本发明专利技术提供一种观测隧道围岩状态的内窥钻孔配套系统及使用方法，装置包括透明管道，透明管道上套有多个清灰环套，透明管道连接有带动清灰环套沿透明管道的外壁滑动的第一驱动机构；清灰环套用于清理透明管道的外壁；透明管道内具有加温去凝棒，透明管道连接有带动加温去凝棒沿透明管道的内壁滑动的第二驱动机构，加温去凝棒用于清理透明管道的内壁和对管道进行加温去凝。本发明专利技术在钻孔内加相对密封的透明管道后，钻孔窥视仪等内窥设备的恶劣工作环境可得到质的改善，可保证内窥设备在干燥、顺滑、洁净的透明管道内对围岩进行观测，清灰环套和加温去凝棒能够去除落尘和水汽保证透明管道的可视度。透明管道的可视度。透明管道的可视度。

【技术实现步骤摘要】
一种观测隧道围岩状态的内窥钻孔配套系统及使用方法


[0001]本专利技术属于隧道与地下工程
特别涉及一种适用于隧道、巷道等地下工程复杂围岩的内窥钻孔内围岩状态长期观测的内窥钻孔配套系统及使用方法，更具体地说，本专利技术涉及一种观测隧道围岩状态的内窥钻孔配套系统及其使用方法。

技术介绍

[0002]目前，钻孔内窥法是观测隧道、巷道等地下工程围岩内部状态的主要方法。其观测结果是分析围岩内部变形破坏特征和围岩稳定性的有力证据，是进一步研究围岩内部受力和变形机制的关键实证资料。然而，在隧道和巷道等地下工程建设过程中，因爆破、钻孔、机械振动和初期支护喷混、围岩变形破坏等造成的起灰、扬尘作的用存在，隧道、巷道、钻孔内部空间落灰问题十分严重；同时，因地下水和施工用水的引入，隧道、巷道、钻孔等空间内水汽的存在无法避免的。此外，隧道、巷道开挖后围岩内部应力重分布，围岩所受应力产生变化，钻孔内部围岩会产生局部岩屑剥落和塌孔现象。钻孔内水汽凝结问题和灰尘(岩屑)问题的存在，严重影响了钻孔窥视仪等内窥设备的使用寿命、观测精度和应用范围，导致钻孔内内窥设备无法对钻孔内部围岩状态进行的行之有效的观测。同时钻孔内粗擦围岩还会对内窥设备造成磨损，限制了高精内窥设备在钻孔内部的使用，严重影响了钻孔内窥法在地下工程研究中的应用。
[0003]针对上述问题，目前在技术上主要从三个方面进行考虑：第一，改进钻孔窥视仪，包括在钻孔窥视仪探头上加装防泥水装置(CN202250057U)、加装防尘装置(CN213953584U)、除雾装置(CN206174949U)和防破坏装置(CN110242284A)等方法。这些方法均针对钻孔窥视仪的某一方面的防护性能进行了改进，达到了一定的效果，但无法对钻孔内窥法所面临的困境做出全面的、根本性的改变。第二，进行多次清孔(CN110700778B)，主要解决了钻孔因岩屑剥落、局部塌孔等现象对钻孔造成的拥堵问题。但这一做法一方面会掩盖钻孔内部围岩的变形破坏现象，另一方面清孔完成后仍未解决钻孔窥视仪受灰尘、水汽侵袭和被围岩磨损的问题。第三，在钻孔内为钻孔窥视仪设置观测管道(CN104912541A)，这无疑是一种新的尝试，可有效解决钻孔窥视仪的工作环境问题，避免粗糙岩壁对仪器设备的磨损，但目前的技术未能解决好在钻孔内部设置透明管道后带来的一系列负面问题，其中包括设置管道后孔内岩屑剥落和水汽凝结现象严重影响观测视野的问题，以及管道与孔壁全面接触影响孔壁受力的问题。
[0004]鉴于以上问题的客观存在，研发新的、能够保证对围岩内部状态进行长期良好观测的内窥钻孔配套装置十分必要，是保证钻孔窥视仪等内窥设备工作环境、观测视野和精度的必然需求，将有利于提高钻孔内围岩状态观测效果以及观测结果的可靠性，对钻孔内窥法和高精内窥设备的推广应用以及隧道、巷道等工程建设和围岩内部中长期受力变形机制、变形破坏特征的研究具有重要意义。

技术实现思路

[0005]以解决上述
技术介绍
中提到的隧道、巷道等地下工程复杂围岩内部状态观测钻孔内，因存在局部塌孔、岩屑剥落、水汽凝结等严重影响钻孔窥视仪等内窥设备工作环境和观测效果，钻孔内部粗糙的孔壁会对内窥设备造成磨损，钻孔内部灰尘、水汽会侵袭内窥设备，导致高精内窥设备无法使用的问题。本专利技术致力于改善钻孔窥视仪等内窥设备的钻孔内观测环境，提供一种结构简单，成本低，安装使用便捷的内窥钻孔配套系统，为内窥设备提供干燥、顺畅、洁净的观测环境，以保证内窥设备的观测视野、观测效果和观测结果可靠性，同时避免孔内恶劣环境对内窥设备造成磨损和侵袭。
[0006]本专利技术采用的技术手段如下：
[0007]一种观测隧道围岩状态的内窥钻孔配套系统，包括透明管道，透明管道位于钻孔最内侧的一端固定有永久性管塞；透明管道的材质可为亚克力管或透明度较高的塑料、树脂管等
[0008]透明管道上套有多个清灰环套，透明管道连接有带动清灰环套沿透明管道的外壁滑动的第一驱动机构；清灰环套用于清理透明管道的外壁；
[0009]所述透明管道内具有加温去凝棒，所述透明管道连接有带动所述加温去凝棒沿所述透明管道的内壁滑动的第二驱动机构，所述加温去凝棒用于清理所述透明管道的内壁和对所述透明管道进行加温，去除所述透明管道的外壁的凝结水。
[0010]优选地，透明管道上设置有多个对中弹扣组件，对中弹扣组件包括两个紧固环和多个对中弹扣，两个紧固环分别套在透明管道的外壁上，并与透明管道固定连接，对中弹扣包括弹片和弹簧，弹片的一端安装在靠近钻孔内侧的紧固环上，弹簧沿紧固环的径向方向向外延伸，其内端安装在靠近钻孔外侧的紧固环上，且弹片的另一端与弹簧的外端连接。对中弹扣组件间距、对中弹扣弹力和张展半径根据所需固定透明管道重量、透明管道分段长度和钻孔大小确定，原则是“能有效保障仪器观测时透明管道在孔内基本居中，并尽可能减小其与围岩间的相互作用力。”。
[0011]优选地，紧固环与透明管道之间具有防刮胶垫。
[0012]优选地，透明管道的两端分别具有对中弹扣组件，且清灰环套设置在相邻两个对中弹扣组件之间。
[0013]优选地，透明管道由多个透明管道分段依次拼接形成，相邻两个透明管道分段之间通过密封套管拼接头连接，且密封套管拼接头与透明管道之间通过对中弹扣组件紧固。
[0014]优选地，多个清灰环套等距排列，清灰环套包括套设在透明管道上的套环钢圈，套环钢圈通过套环固定器安装在透明管道上，套环钢圈的内壁固定有套环清洁棉层，且套环钢圈的一端内壁上安装有套环洁净胶圈。
[0015]优选地，第一驱动机构包括至少一根清灰拉绳，紧固环上设置有第一清灰拉绳限位孔和第二清灰拉绳限位孔，套环钢圈上设置有与清灰拉绳相配合的清灰拉绳固定孔，清灰拉绳的一端由钻孔的最外侧向钻孔的最内侧延伸，并依次通过所有第一清灰拉绳限位孔，在钻孔最内侧的第二清灰拉绳限位孔处变向，由钻孔最内侧向钻孔最外侧延伸，并依次穿过所有第二清灰拉绳限位孔；且清灰拉绳固定孔与清灰拉绳固定连接，往复拉动位于清灰拉绳位于钻孔最外侧的两端，实现清灰环套对透明管道的往复清理。
[0016]优选地，加温去凝棒包括加温器，加温器的外壁固定有防刮清洁棉套，且加温器的
外壁一端具有洁净胶圈，防刮清洁棉套和洁净胶圈与透明管道的内径相适配。
[0017]优选地，第二驱动机构包括推拉杆，推拉杆的一端由透明管道位于钻孔最外侧的一端穿入透明管套内，并通过安装在加温去凝棒上的推拉杆连接口与加温去凝棒连接；透明管道位于钻孔最外侧的一端按需安装有便拔封管塞。
[0018]本专利技术还公开了一种观测隧道围岩状态的内窥钻孔配套系统的使用方法，包括：
[0019]①
将永久性管塞固定在第一段透明管道分段的其中一个端部，并在此端部安装对中弹扣组件；
②
在第一段透明管道分段上安装清灰环套，并连接清灰拉绳；
③
安装第二段透明管道分段，使其一端与第一段透明管道分段通过密封套管拼接头连接为一体；
④
在密封套管拼接头上安装本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种观测隧道围岩状态的内窥钻孔配套系统，其特征在于，包括透明管道，所述透明管道位于钻孔最内侧的一端固定有永久性管塞；所述透明管道上套有多个清灰环套，所述透明管道连接有带动所述清灰环套沿所述透明管道的外壁滑动的第一驱动机构；所述清灰环套用于清理所述透明管道的外壁；所述透明管道内具有加温去凝棒，所述透明管道连接有带动所述加温去凝棒沿所述透明管道的内壁滑动的第二驱动机构，所述加温去凝棒用于清理所述透明管道的内壁和对所述透明管道进行加温，去除所述透明管道的外壁的凝结水。2.根据权利要求1所述的一种观测隧道围岩状态的内窥钻孔配套系统，其特征在于，所述透明管道上设置有多个对中弹扣组件，所述对中弹扣组件包括两个紧固环和多个对中弹扣，两个所述紧固环分别套在所述透明管道的外壁上，并与所述透明管道固定连接，所述对中弹扣包括弹片和弹簧，所述弹片的一端安装在靠近所述钻孔内侧的所述紧固环上，所述弹簧沿所述紧固环的径向方向向外延伸，其内端安装在靠近所述钻孔外侧的所述紧固环上，且所述弹片的另一端与所述弹簧的外端连接。3.根据权利要求2所述的一种观测隧道围岩状态的内窥钻孔配套系统，其特征在于，所述紧固环与所述透明管道之间具有防刮胶垫。4.根据权利要求2所述的一种观测隧道围岩状态的内窥钻孔配套系统，其特征在于，所述透明管道的两端分别具有所述对中弹扣组件，且所述清灰环套设置在相邻两个所述对中弹扣组件之间。5.根据权利要求2所述的一种观测隧道围岩状态的内窥钻孔配套系统，其特征在于，所述透明管道由多个透明管道分段依次拼接形成，相邻两个所述透明管道分段之间通过密封套管拼接头连接，且所述密封套管拼接头与所述透明管道之间通过所述对中弹扣组件紧固。6.根据权利要求5所述的一种观测隧道围岩状态的内窥钻孔配套系统，其特征在于，多个所述清灰环套等距排列，所述清灰环套包括套设在所述透明管道上的套环钢圈，所述套环钢圈通过套环固定器安装在所述透明管道上，所述套环钢圈的内壁固定有套环清洁棉层，且所述套环钢圈的一端内壁上安装有套环洁净胶圈。7.根据权利要求6所述的一种观测隧道围岩状态的内窥钻孔配套系统，其特征在于，所述第一驱动机构包括至少一根清灰拉绳，所述紧固环上设置有第一清灰拉绳限位孔和第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：王者超，罗洪林，乔丽苹，刘克奇，秦镭镭，马广原，孙大为，单百贺，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：