多点位移计的液压锚头及其固定方法

技术领域

本发明涉及岩土工程监测技术领域，特别涉及多点位移计的液压锚头及其固定方法。

背景技术

振弦式多点位移计适用于长期埋设在水工结构物或土坝、土堤、边坡、隧道等结构物内，测量结构物深层多部位的位移、沉降、应变、滑移等，并可同步测量埋设点的温度。当被测结构物发生位移变形时将会通过多点位移计的锚头带动测杆，测杆再拉动位移计的拉杆产生位移变形，在测杆的端部设置有液压锚头，液压锚头都是固定在预埋孔中的。位移计拉杆的位移变形传递给振弦转变成振弦应力的变化，从而改变振弦的振动频率。电磁线圈激振振弦并测量其振动频率，频率信号经电缆传输至读数装置，即可测出被测结构物的变形量。

目前工程建设施工过程中，软土地区土体位移计锚头一般采用压缩木锚固、注浆或锚固剂粘结锚固等。这些锚固方式受工程施工技术水平的限制，有许多不足。例如，压缩木锚固在土体锚固中安装困难，操作不便，注水时间和膨胀时间难以控制，土体的锚固强度不够，容易造成孔内测点移动，使监测数据不准确；采用注浆或锚固剂锚固时，注浆时间长，施工不便，且在极软弱土层中锚固效果不佳，造成锚固强度不可靠，带来测量误差，影响数据的精度。

但是预埋孔在被钻孔的过程中，可能造成预埋孔的形状不规则，从而使得液压锚头难以稳定的固定在预埋孔中，如果测量结构物深层不发生任何变化时，液压锚头没有完全固定而发生移动现象，这样就使得测杆移动从而造成多点位移计测量结果错误，难以保证多点位移计测量的准确性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供多点位移计的液压锚头及其固定方法。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

多点位移计的液压锚头，包括测杆、护管、锚头、固定壳体、固定组件、输油管、输油快接组件和防倒流组件，所述固定壳体的一端中部固定设置有测杆，所述测杆的外侧套设有护管，所述护管的端部与所述固定壳体间隙配合，所述固定壳体的另一端中部设置有所述锚头，所述固定壳体的内部设置有压力腔，所述压力腔与内管的一端相连，所述内管的另一端与设置在所述固定壳体内部的所述防倒流组件相连，所述防倒流组件与设置在所述固定壳体上的所述输油快接组件相连，所述输油快接组件与所述输油管相连，所述固定壳体上设置有至少两个相对设置所述固定组件，各固定组件的一端均与所述压力腔连通，所述固定组件的另一端延伸至所述固定壳体的外侧；

所述固定组件包括第一伸缩杆、第二伸缩杆、第一密封圈和第二密封圈，所述压力腔至所述固定壳体外壁之间设置有贯穿的第一滑动孔，所述第一伸缩杆的一端设置有与所述第一滑动孔配合的第一环状凸起，所述第一环状凸起靠近所述压力腔侧设置，且所述第一滑动孔与所述第一环状凸起之间设置有所述第一密封圈，所述第一滑动孔上设置有第一限位凸环，所述第一限位凸环靠近所述固定壳体外壁侧设置且与所述第一伸缩杆配合，所述第一伸缩杆的内部设置有贯穿且沿所述第一伸缩杆长度方向设置的第二滑动孔，所述第二伸缩杆上设置有与所述第二滑动孔配合的第二环状凸起，所述第二滑动孔与所述第二环状凸起之间设置有所述第二密封圈，所述第二滑动孔上设置有第二限位凸环，所述第二限位凸环靠近第一限位凸环侧设置且与所述第二伸缩杆配合，所述第二滑动孔上设置有第三限位凸环，所述第三限位凸环靠近所述压力腔侧设置，所述压力腔中设置有第四限位凸起，所述第四限位凸起与所述第一滑动孔的端部接触。

进一步地，所述防倒流组件包括锥形腔、锥形堵头、防滑凸起和复位弹簧，所述锥形腔的较大横截面端中与所述内管的端部相连，所述锥形腔的较小横截面端与所述输油快接组件连通，所述锥形堵头设置在所述锥形腔的内部且靠近较小横截面端，且所述锥形堵头与所述复位弹簧的一端相连，所述复位弹簧的另一端与所述锥形腔的较大横截面端相连，所述锥形堵头上设置有所述防滑凸起，所述防滑凸起设置在所述复位弹簧的内部。

进一步地，所述输油快接组件包括第一端头、第二端头、弹性夹和紧扣环，所述第一端头固定设置在所述固定壳体上且与所述锥形腔的较小横截面端连通，所述第二端头的外壁与所述第一端头的内壁配合，所述第二端头设置在所述输油管上，所述紧扣环设置在所述第二端头上，所述弹性夹设置在所述第一端头上，且用于固定所述第二端头。

进一步地，所述输油快接组件还包括第三密封圈，所述第三密封圈设置在所述第二端头的外壁与所述第一端头的内壁之间。

进一步地，所述第二伸缩杆的一端设置有尖刺部，所述尖刺部远离所述第二环状凸起端设置。

进一步地，所述固定壳体呈圆柱状，所述第一滑动孔沿圆柱状的所述固定壳体的半径方向设置。

进一步地，所述测杆的另一端与位移传感器的一端相连，在安装基座上设置有至少两个所述位移传感器，所述护管的另一端与所述安装基座相连。

进一步地，所述位移传感器的另一端通过后接线圈与接线端子相连。

进一步地，所述输油管的另一端与供油组件相连。

液压锚头的固定方法，包括以下步骤：

S1：将如上所述液压锚头插入到预埋孔中，插入过程中，当底部的液压锚头达到所述预埋孔的底部时，停止插入作业；

S2：通过所述供油组件向所述固定壳体内部的压力腔中注入液体，各固定组件的所述第一伸缩杆和所述第二伸缩杆均在液体压力作用下同步伸出，当所述预埋孔内壁不规则时，某一侧的固定组件的尖刺部先顶到该侧内壁，随后，其余侧的固定组件陆续顶到对应侧的内壁上，最终形成力平衡状态，完成顶部的液压锚头的固定；

S3：按照以上步骤S2继续固定其余液压锚头；

S4：将安装有多点位移计的所述安装基座固定在所述预埋孔的孔口处。

本发明的有益效果是：

1）本多点位移计的液压锚头结构简单、锚固效果好、抗滑能力强、施工方便、性能可靠。

2）本多点位移计的每个位移传感器都设置有一个液压锚头，每个液压锚头上都设置有多个固定组件，各固定组件在液体压力的作用下插入到预埋孔的内壁中，而且因为各固定组件相互液压连通，所以每个固定组件所受到的压力都相同，固定后形成力平衡状态，从而使得液压锚头和预埋孔成为一个整体，当预埋孔所在的测量结构物深层发生变化时，会带动液压锚头一起变化，液压锚头再通过测杆将变化传递给位移传感器，位移传感器就能准确的测定出变化的量，得到准确的结果，而且本液压猫头适用于多种孔径以及不规则的孔。

3）在本液压猫头中，固定组件上的第一伸缩杆如果不能接触到预埋孔的孔壁，那么第二伸缩杆继续向孔壁侧延伸，在有限的空间内增大了液压锚头固定组件的伸缩行程，使得液压锚头适用于更大的预埋孔或更松软的土层。同时在第二伸缩杆上设置尖刺部，使得第二伸缩杆更容易插入到预埋孔的孔壁中。

4）在本液压猫头中，设置第一限位凸环和第四限位凸起是为了限制第一伸缩杆不脱离第一滑动孔，设置第二限位凸环和第三位凸环是为了限制第二伸缩杆不脱离第二滑动孔。

5）本液压猫头中，设置防倒流组件是为了将进入到压力腔一直不会反向流动，被防倒流组件锁定在压力腔中，从而使得第一伸缩杆和第二伸缩杆都处于伸长的状态，使得液压猫头不会从预埋孔脱离。

附图说明

图1为多点位移计结构示意图；

图2为液压猫头在预埋孔中的安装结构示意图；

图3为液压猫头连接结构示意图；

图4为图3的A-A剖面结构示意图；

图5为图3的B处放大结构示意图；

图6为图3的C处放大结构示意图；

图7为图6的D-D剖面结构示意图；

图中，1-测杆，2-护管，3-锚头，4-固定壳体，5-输油管，6-压力腔，7-内管，8-第一伸缩杆，9-第二伸缩杆，10-第一密封圈，11-第二密封圈，12-第一滑动孔，13-第一环状凸起，14-第一限位凸环，15-第二滑动孔，16-第二环状凸起，17-第二限位凸环，18-第三限位凸环，19-第四限位凸起，20-锥形腔，21-锥形堵头，22-防滑凸起，23-复位弹簧，24-第一端头，25-第二端头，26-弹性夹，27-紧扣环，28-第三密封圈，29-尖刺部，30-位移传感器，31-安装基座，32-接线圈，33-供油组件，34-预埋孔，35-台阶，36-接线端子。

具体实施方式

下面将结合实施例，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：

多点位移计的液压锚头，包括测杆1、护管2、锚头3、固定壳体4、固定组件、输油管5、输油快接组件和防倒流组件，固定壳体4的一端中部固定设置有测杆1，测杆1的外侧套设有护管2，护管2的端部与固定壳体4间隙配合，固定壳体4的另一端中部设置有锚头3，固定壳体4的内部设置有压力腔6，压力腔6与内管7的一端相连，内管7的另一端与设置在固定壳体4内部的防倒流组件相连，防倒流组件与设置在固定壳体4上的输油快接组件相连，输油快接组件与输油管5相连，固定壳体4上设置有至少两个相对设置固定组件，各固定组件的一端均与压力腔6连通，固定组件的另一端延伸至固定壳体4的外侧；固定组件包括第一伸缩杆8、第二伸缩杆9、第一密封圈10和第二密封圈11，压力腔6至固定壳体4外壁之间设置有贯穿的第一滑动孔12，第一伸缩杆8的一端设置有与第一滑动孔12配合的第一环状凸起13，第一环状凸起13靠近压力腔6侧设置，且第一滑动孔12与第一环状凸起13之间设置有第一密封圈10，第一滑动孔12上设置有第一限位凸环14，第一限位凸环14靠近固定壳体4外壁侧设置且与第一伸缩杆8配合，第一伸缩杆8的内部设置有贯穿且沿第一伸缩杆8长度方向设置的第二滑动孔15，第二伸缩杆9上设置有与第二滑动孔15配合的第二环状凸起16，第二滑动孔15与第二环状凸起16之间设置有第二密封圈11，第二滑动孔15上设置有第二限位凸环17，第二限位凸环17靠近第一限位凸环14侧设置且与第二伸缩杆9配合，第二滑动孔15上设置有第三限位凸环18，第三限位凸环18靠近压力腔6侧设置，压力腔6中设置有第四限位凸起19，第四限位凸起19与第一滑动孔12的端部接触。其中，输油管5的另一端与供油组件33相连，供油组件33属于现有技术设备。设置第一限位凸环14和第四限位凸起19是为了限制第一伸缩杆8不脱离第一滑动孔12，设置第二限位凸环17和第三位凸环18是为了限制第二伸缩杆9不脱离第二滑动孔15。当固定壳体4呈圆柱状时，测杆1、锚头3和固定壳体4同轴设置。在本实施例中设置有四个固定组件，四个固定组件均匀设置在固定壳体4上。为了防止预埋孔34严重变形压坏防倒流组件，所以防倒流组件设置在固定壳体4内部；另外，防倒流组件设置在固定壳体4内部，缩短了压力腔6与防倒流组件之间的管路距离，降低了管路热胀冷缩对固定组件位置的影响。为了实现输油管5快速连接，所以设置输油快接组件实现快速安装。测杆1设置在护管2的内部属于现有技术，当护管2被固定后，测杆1还是可能在护管2内部沿测杆1的长度方向运动。在使用时，如果第一伸缩杆8的长度不够，不能与预埋孔34的内壁接触时，此时在液压的作用下第二伸缩杆9相对于第一伸缩杆8继续伸出，然后再与预埋孔34接触，即使预埋孔34内壁不是规则的形状，固定组件上的第一伸缩杆8如果不能接触到预埋孔34的孔壁，那么第二伸缩杆9继续向孔壁侧延伸，在有限的空间内增大了液压锚头固定组件的伸缩行程，使得液压锚头适用于更大的预埋孔或更松软的土层，因此液压锚头一定能被固定在预埋孔34中。压力腔6的内部是连通的，每个第一伸缩杆8和第二伸缩杆9的端部均与压力腔6中的液体接触。

优选的，防倒流组件包括锥形腔20、锥形堵头21、防滑凸起22和复位弹簧23，锥形腔20的较大横截面端中与内管7的端部相连，锥形腔20的较小横截面端与输油快接组件连通，锥形堵头21设置在锥形腔20的内部且靠近较小横截面端，且锥形堵头21与复位弹簧23的一端相连，复位弹簧23的另一端与锥形腔20的较大横截面端相连，锥形堵头21上设置有防滑凸起22，防滑凸起22设置在复位弹簧23的内部。设置防倒流组件是为了将进入到压力腔6一直不会反向流动，被防倒流组件锁定在压力腔6中，同时保证压力腔6中一直有压力，从而使得第一伸缩杆8和第二伸缩杆9都处于伸长的状态，使得液压猫头不会从预埋孔34脱离。

优选的，输油快接组件包括第一端头24、第二端头25、弹性夹26和紧扣环27，第一端头24固定设置在固定壳体4上且与锥形腔20的较小横截面端连通，第二端头25的外壁与第一端头24的内壁配合，第二端头25设置在输油管5上，紧扣环27设置在第二端头25上，弹性夹26设置在第一端头24上，且用于固定第二端头25。输油快接组件还包括第三密封圈28，第三密封圈28设置在第二端头25的外壁与第一端头24的内壁之间。通过输油快接组件实现快速连接，而且通过第三密封圈28实现更好的密封效果，防止输油快接组件漏液体。

优选的，第二伸缩杆9的一端设置有尖刺部29，尖刺部29远离第二环状凸起16端设置。设置尖刺部29有助于第二伸缩杆9更容易插入到预埋孔34的内壁中，使得本液压锚头被固定的更好。在本实施例中，通过三个弹性夹26将紧扣环27扣住，三个弹性夹26的端部设置有与紧扣环27配合的台阶35，通过台阶35拉住紧扣环27防止第二端头25脱落。

优选的，固定壳体4呈圆柱状，第一滑动孔12沿圆柱状的固定壳体4的半径方向设置。固定壳体4可以是正方体状或者上下表面为多边形的壳体。而预埋孔34为圆柱形的孔，因此固定壳体4最好是呈圆柱状，为了使本液压锚头被固定的更好，那么最好是伸缩杆垂直与预埋孔34插入，所以第一滑动孔12沿圆柱状的固定壳体4的半径方向设置。

测杆1的另一端与位移传感器30的一端相连，在安装基座31上设置有至少两个位移传感器30，护管2的另一端与安装基座31相连。多点位移计的位移传感器30采用的是VWD型振弦式位移计，其由位移计加装配套附件而组成。多点位移计的位移传感器30的另一端通过后接线圈32与接线端子36相连。本多点位移计属于现有技术。

液压锚头的固定方法，包括以下步骤：

（1）将如上所述液压锚头插入到预埋孔34中，插入过程中，当底部的液压锚头达到预埋孔34的底部时，停止插入作业。一般情况下，预埋孔34的深度有几十米，所以多点位移计不可能在工厂组装，而是在使用时再组装，同时连接供油组件33等，组装完成后的多点位移计会有4~5个液压锚头，每个液压锚头上对应设置有位移传感器30，多个位移传感器30都固定在安装基座31上，但是每个液压锚头到安装基座31的距离是不一样的，当距离安装基座31最远（也就是测杆1最长）的液压锚头达到预埋孔34的底部时，停止液压锚头插入作业，此时其他的液压锚头也达到预埋孔34中预定的位置。

（2）通过供油组件33向固定壳体4内部的压力腔6中注入液体，各固定组件的第一伸缩杆8和第二伸缩杆9均在液体压力作用下同步伸出，当预埋孔34内壁不规则时，某一侧的固定组件的尖刺部29先顶到该侧内壁，随后，其余侧的固定组件陆续顶到对应侧的内壁上，最终形成力平衡状态，完成顶部的液压锚头的固定。压力腔6内部的液体是连通的，因此所有的第一伸缩杆8和第二伸缩杆9的端部都会受到液体的压力，在液体压力作用第一伸缩杆8在第一滑动孔12内向预埋孔34内壁侧移动，第二伸缩杆9在第二滑动孔15向预埋孔34内壁侧移动，两个第一伸缩杆8和第二伸缩杆9同时作用，使得尖刺部29达到的距离更远，并且可以插入到预埋孔34内壁（土层）中，在固定壳体4上设置多个固定组件，多个固定组件同时作用可以更好的固定压夜锚头。

（3）按照以上步骤（2）继续固定其余液压锚头。

（4）将安装有多点位移计的安装基座31固定在预埋孔34的孔口处。安装基座31固定在预埋孔34的孔口处方式可以是机械固定，也可以是混凝土固定，一般情况下，安装基座31所在的位置为基点，液压锚头的位移量为测定的变化值。

在本液压锚头中，供油组件33中的液体通过输油管5进入到第二端头25，然后通过第一端头24压缩锥形堵头21后进入到锥形腔20中，然后通过内管7进入到压力腔6中，然后就作用在第一伸缩杆8和第二伸缩杆9的端部，使得第一伸缩杆8在液体压力作用下并在第一滑动孔12中向预埋孔34的内壁侧移动，使得第二伸缩杆9在液体压力作用下并在第二滑动孔15中向预埋孔34的内壁侧移动，最后使得第二伸缩杆9的尖刺部29插入到预埋孔34的内壁中。液体可以是液压油，也可以是水。

本多点位移计的每个位移传感器都设置有一个液压锚头，每个液压锚头上都设置有多个固定组件，各固定组件在液体压力的作用下插入到预埋孔的内壁中，而且因为各固定组件相互液压连通，所以每个固定组件所受到的压力都相同，固定后形成力平衡状态，从而使得液压锚头和预埋孔成为一个整体，当预埋孔所在的测量结构物深层发生变化时，会带动液压锚头一起变化，液压锚头再通过测杆将变化传递给位移传感器，位移传感器就能准确的测定出变化的量，得到准确的结果，而且本液压猫头适用于多种孔径以及不规则的孔。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。