一種隧道掛壁式全自動襯砌無損雷達監測裝置及方法與流程

2023-05-14 13:47:46

本發明涉及一種隧道掛壁式全自動襯砌無損雷達監測裝置及方法。

背景技術：

隨著我國隧道裡程的不斷增加，隧道施工安全問題也愈來愈引起人們的重視，其中隧道襯砌質量安全已是需亟待解決的首要問題，故此，則需要更加高效便捷的探地雷達監測裝置。

探地雷達的監測內容包括仰拱內充填虛渣、空洞範圍；支護(襯砌)厚度、內部鋼筋和鋼拱架的分布情況等。

然而，鑑於隧道周圍環境的不確定性及其本身結構特點，導致探地雷達在使用過程中會遇到諸多障礙，而已有雷達常存在以下缺陷：雷達裝置機動性差、雷達裝置自動化程度較低、雷達天線無法與隧道壁緊密貼合、雷達信號幹擾因素較多、雷達測線歪曲；並且傳統的隧道襯砌雷達監測方法一般藉助人工操作，檢測效率、檢測精度低，檢測作業嚴重威脅著工作人員和檢測設備安全。

故目前亟需設計一種能適應於隧道複雜施工環境並滿足精確度、機動性、安全性等要求的全自動襯砌無損雷達監測裝置。

技術實現要素：

本發明為了解決上述問題，提出了一種隧道掛壁式全自動襯砌無損雷達監測裝置及方法，本發明機動性好、控制精度高、結構簡單、安全性高，能夠滿足隧道複雜的周圍環境和其本身結構特點的要求。

為了實現上述目的，本發明採用如下技術方案：

一種隧道掛壁式全自動襯砌無損雷達監測裝置，包括固定卷線機構、傳送機構和雷達天線夾持機構，所述傳送機構包括兩個設置在隧道頂部雷達檢測段一側的水平滑輪，設置在另一側的兩個垂直滑輪，以及傳送線，所述傳送線依次穿過垂直滑輪和水平滑輪與固定卷線機構連接，形成環形傳送通道；

所述雷達天線夾持機構上設置有滑槽，雷達天線夾持機構通過滑槽，在固定卷線機構的作用下，沿著環形傳送通道上移動，進行雷達監測。

所述固定卷線機構，包括與傳送線連接的卷線筒，所述卷線筒由電動機來帶動以實現對傳送線的控制，帶動雷達天線夾持機構前進或後退。

所述電動機和捲筒均固定在底板上。

所述固定卷線機構還設置有自動計步器用來記錄雷達天線夾持機構的行進裡程。

所述雷達天線夾持機構包括一殼體，所述殼體的底部設置有滑槽，所述滑槽一端固定在傳送線上，一端穿過傳送線並沿其自由滑動。

所述雷達天線夾持機構內部設置有磁懸浮裝置，包括電磁鐵和設置在其上方的磁懸浮板，所述磁懸浮板上設置有雷達天線。

所述雷達天線夾持機構頂端設置有用於檢測雷達天線與圍巖體的緊貼應力的壓力傳感器。

所述雷達天線夾持機構上設置有感知雷達的傾斜角度的角度傳感器。

所述傳送機構呈軸對稱結構，兩個水平滑輪、兩個垂直滑輪分別設置在對稱軸的兩側。

所述傳送線依次穿過垂直滑輪、滑槽固定端、兩個水平滑輪、滑槽活動端，最後再通過另一個垂直滑輪與卷線筒連接，形成環形傳送通道。

基於上述裝置的監測方法，傳送線依次穿過垂直滑輪、滑槽固定端、兩個水平滑輪、滑槽活動端，最後再通過另一個垂直滑輪與卷線筒連接，形成環形傳送通道，通過控制電機帶動卷線筒卷線，使傳送線上的雷達天線夾持機構沿傳送線前後運動，到達目標雷達檢測段，雷達天線夾持機構通電，磁懸浮板懸浮，當壓力傳感器反饋的雷達天線與圍巖體應力達到緊貼應力閾值時，說明雷達天線已與隧道壁緊密貼合，進行雷達監測。

本發明的有益效果為：

(1)本發明機動性好，安全快捷，幾乎不受地面各種障礙物的影響；

(2)本發明可以實時監測行進裡程，基本可以忽略減震避震的影響；

(3)本發明通過滑輪來控制雷達天線的位置，以滿足多條測線的適用性；

(4)本發明克服了雷達檢測過程中測線不穩定、障礙物難以避讓、難以與隧壁緊密貼合的問題。

附圖說明

圖1是本發明掛壁式全自動襯砌無損雷達監測裝置的側視結構示意圖；

圖2是本發明掛壁式全自動襯砌無損雷達監測裝置的主視結構示意圖；

圖3是本發明中磁懸浮系統示意圖。

具體實施方式：

下面結合附圖與實施例對本發明作進一步說明。

如圖1、圖2所示，一種隧道掛壁式全自動襯砌無損雷達監測裝置，包括固定卷線機構、傳送機構、雷達天線夾持機構。

固定卷線機構中，卷線筒與傳送線連接，每個卷線筒均由電動機來帶動以實現對傳送線的傳送，以此來提升雷達天線夾持機構並帶動雷達天線夾持機構前進或後退，電動機和捲筒均固定在底板上；底板上的自動計步器用來記錄雷達天線夾持機構的行進裡程。

使用時先將傳送機構的垂直滑輪4和水平滑輪3固定在雷達檢測段兩端，然後將傳送線5依次穿過垂直滑輪4、滑槽固定端、兩個水平滑輪3、滑槽活動端，最後再通過垂直滑輪與卷線筒7連接，形成環形結構。

傳送線為高強鋼絲線，以達到舉升雷達天線夾持機構的強度要求，並作為雷達天線夾持機構的軌道，在傳送線鬆弛時固定上雷達天線夾持機構，通過電動機最終把雷達天線夾持機構送到指定位置；垂直滑輪和水平滑輪用來固定傳送線並減小傳送時的摩擦力，固定卷線機構位於垂直滑輪一端。

將固定卷線機構先通過底板固定在地面以保持其穩定，然後通過電動機6轉動使傳送線5逐漸緊繃，從而使位於地面的雷達天線夾持機構上升到指定位置，在傳送線繃緊的過程中，自動計步器8根據卷線筒7的直徑換算成行進高程顯示出來；然後轉動其中一個電動機6，使雷達天線夾持機構在傳送線5的帶動下可以自由移動；卷線筒7上的自動計步器8具有計時和記錄裡程的功能，計步器記錄裡程時，其顯示器會在卷線筒7每行進一圈的情況下記錄卷線筒7的轉動圈數，然後根據卷線筒的直徑換算成行進裡程顯示出來。

雷達天線夾持機構底部的滑槽與傳送線5連接，底部滑槽一端固定在傳送線上，一端穿過傳送線但可自由滑動，滑槽上方為電磁鐵11，電磁鐵11與其上方的磁懸浮板10配合使用，示意圖如圖3所示，雷達天線放於磁懸浮板10之上，通電後，磁懸浮板11會懸浮五釐米左右，以此來達到減震和使雷達天線貼緊隧道壁的目的，雷達天線夾持機構頂端安裝有壓力傳感器1，當壓力傳感器反饋的雷達天線與圍巖體應力達到緊貼應力閾值時指示燈亮起，此時則說明雷達天線已與隧道壁緊密貼合；當測量隧壁時，可通過雷達天線夾持機構側面的角度傳感器2實時觀測雷達天線夾持機構的傾斜角度。

磁懸浮裝置中，電磁鐵位於雷達天線夾持機構底部，磁懸浮板位於雷達天線夾持機構內部，用於託舉雷達天線以使雷達與隧道壁緊密貼合；壓力傳感器位於雷達天線夾持機構頂端，以便即時感知雷達與隧道壁的貼合程度；角度傳感器位於雷達天線夾持機構側壁，以便即時感知雷達的傾斜程度。

上述雖然結合附圖對本發明的具體實施方式進行了描述，但並非對本發明保護範圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本發明的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本發明的保護範圍以內。