[发明专利]一种可控制方向的孔内传感器底座

说明书

技术领域

本发明属于岩土工程测试领域，具体涉及一种可控制方向的孔内传感器底座，用于放置钻孔内测量岩土体动态参数的传感器。

背景技术

跨孔法是岩土工程现场测试常用方法之一，其目的是测试钻孔间的岩土体动态力学特性。跨孔法基本步骤是：在一条直线上布置多个钻孔，分别为激振孔和测试孔，测试孔内放置传感器，传感器固定在孔壁上，测试激振孔产生的应力波经过钻孔间土体传播时的振动信息，再经过时域和频域的处理计算岩土体的动态参数，如波速、动模量、阻尼比等，为抗震设计提供依据。

岩土体中的体波可分为纵波和横波，纵波质点的振动方向和波的传播方向相同，横波质点振动方向和波的传播方向垂直。质点的振动参数，如速度和加速度，是与方向有关的物理量。计算岩土体的动态力学参数，如现场动弹性模量、动剪切模量和动泊松比要求分别测定纵波和横波的波速，有时还需要测定横波两正交方向的波速；现场阻尼比测试要求所有测点必须方向相同，此时传感器的方向必须与质点振动方向一致，测试结果才能保证准确可靠。

跨孔法测试岩土体动态参数所用孔内传感器要求测试时传感器能固定在孔壁上。实际操作时，先将传感器吊入钻孔指定深度，再将传感器固定在孔壁上。目前固定传感器的方式有气囊式和弹片式，气囊式传感器一侧为气囊，通过注入气体使其膨胀，将传感器挤压在孔壁上；弹片式传感器一侧安装弹片，通过弹片的张力将传感器固定在孔壁上。虽然两种方式均能将传感器固定在孔壁上，但由于传感器是通过吊入方式进入钻孔内，期间传感器将发生旋转，到达指定位置时，传感器的方向无法掌控，另外固定方式为非刚性固定，传感器和孔壁不能很好耦合，因此测试结果势必受到很大影响。

发明内容

本发明的目的是在于提供了一种可控制方向的孔内传感器底座，它能够对传感器的方向进行测定，并根据需要对传感器方向进行调整，然后将传感器固定在孔壁上，实现传感器对岩土体任意方向的动态参数测试功能。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种可控制方向的孔内传感器底座，包括上底座和下底座，所述的上底座包括直流涡轮蜗杆电机、推杆、传感器巢、支撑靴、电子罗盘、螺杆、上底座盖帽、吊环和限位桩，直流涡轮蜗杆电机固定在上底座的底部，传感器巢固定在直流涡轮蜗杆电机的顶部，传感器固定放置在传感器巢的内部，电子罗盘固定在传感器巢的顶部，电子罗盘的X、Y方向与传感器的X、Y方向一致，推杆的轴与直流涡轮蜗杆电机的转轴连接，支撑靴位于上底座的两侧并与推杆的两端固定连接，上底座通过直流涡轮蜗杆电机经过推杆推动支撑靴向两侧运动，螺杆位于上底座的中轴线上，螺杆的上端与上底座固定连接，其下端与下底座的直流低速电机的转轴固定连接，在上底座的底部中心设有连接孔，上底座盖帽位于上底座的顶部，上底座盖帽上设有吊环，在上底座的底部设有限位桩；所述的下底座包括直流低速电机、气囊、楔形截面圆环、下底座上盖帽、下底座底盖帽，直流低速电机固定在下底座的中部，直流低速电机的转轴穿过下底座上盖帽，所述的转轴插入上底座的连接孔并套装在螺杆上；气囊包裹在下底座的侧壁，楔形截面圆环套在气囊的上下两端，下底座与气囊固定的部位为锥形斜面，所述的锥形斜面的角度与楔形截面圆环的楔形斜面角度相等，气孔与气囊相连，气孔连接充气管，在下底座上盖帽的顶部设有凹形的半圆环形槽，上底座的限位桩插入半圆环形槽中转动连接。

优选地，在直流涡轮蜗杆减速电机和直流低速电机外部包裹电磁屏蔽膜。

优选地，直流涡轮蜗杆电机与推杆具有自锁功能，并在推杆的两端设有O型圈。

优选地，上底座的底部和下底座的上盖帽均设有圆形凹槽，在所述的凹槽中放置O型圈。

优选地，在上底座设有贯穿的穿线孔，与限位桩连通，限位桩插入下底座的半圆环形槽，电缆和气管由此进入上底座和下底座。

优选地，在上底座的顶部中心设有线缆孔，上底座的线缆通过线缆孔与上位机连接，并在线缆孔与线缆间灌注硅胶。

优选地，气囊为橡胶材料，其两端通过楔形截面圆环扣压在下底座上，下底座上盖帽、下底座底盖帽与楔形截面圆环之间具有匹配的内外螺纹，楔形截面圆环是通过所述的盖帽螺纹旋转推压从而固定气囊。

本发明的优点在于：

其一，本发明通过电子罗盘能准确确定传感器的方向；

其二，本发明的采用的直流电机均为低速电机，调节传感器方位精度高；