深孔巖/土體原位測試機器人的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種深孔巖/ 土體原位測試機器人，屬于巖土工程勘察技術領域。
【背景技術】
[0002]巖體的物理力學參數是基礎的數據，如果得不到準確值，對任何巖體工程的強度設計、變形驗算、穩定性，就得不到精確的設計和評價，所以大多數的工程規范都有安全系數來增大安全的保障。對于煤礦工程，涉及到巷道支護的設計基礎數據，要明確測得巷道圍巖的力學參數，來保證支護設計的合理性、經濟造價和工期；松動圈的擴展速度、范圍及擴展規律等；圍巖在卸荷狀態下數值模擬，也要精確得到圍巖各層巖體的力學參數才能得到理想的結果。
[0003]巖體原位測試是在現場制備試件，模擬工程作用對巖體施加外荷載，進而求取巖體力學參數的試驗方法，是巖土工程勘察的重要手段之一。巖體原位測試的最大優點是對巖體擾動小，盡可能地保持了巖體的天然結構和環境狀態，使測出的巖體力學參數直觀、準確。
[0004]巖體在外荷載及卸荷作用下的主要破壞方式為剪切破壞，因此，巖體原位測試主要是準確測得巖體的抗剪強度。目前，巖體的抗剪強度測試只限于在地面上用直剪儀對采集到的巖體試塊進行測試，可以測得巖體的粘聚力和內摩擦角值，粘聚力和內摩擦角值是巖體強度的重要指標，它代表著巖體抵抗剪切破壞的性能。但是，由于在地面上用直剪儀測試巖體試塊脫離了原位地應力環境，故測試所反映的數據仍有一定的片面性，測量結果不夠準確，且測量設備較繁重，使用不方便，測試時間長。
【實用新型內容】
[0005]為克服現有巖體抗剪強度測試技術測量結果不夠準確、測試時間長的缺陷，本實用新型提供一種深孔巖/土體原位測試機器人，以準確、快速地測得原位地應力巖/土體的抗剪強度等指標。
[0006]本實用新型的技術方案如下:
[0007]一種深孔巖/ 土體原位測試機器人，包括控制裝置、外殼、第一動力裝置組、孔下固定裝置、制樣取樣裝置、第二動力裝置組、垂直施壓板、水平施壓板、壓力傳感器、信號采集及后處理系統，所述孔下固定裝置嵌入設置在外殼外，所述制樣取樣裝置設置在外殼的下端，所述第一動力裝置組、第二動力裝置組、垂直施壓板和水平施壓板設置在外殼內，所述第一動力裝置組包括動力裝置一和動力裝置二，動力裝置一與制樣取樣裝置傳動連接，動力裝置二與孔下固定裝置傳動連接，且可沿外殼的橫向推出和收回孔下固定裝置，所述孔下固定裝置用于在其被橫向推出時將整個原位測試機器人固定在深孔內的某一預定位置，所述第二動力裝置組包括動力裝置三和動力裝置四，所述動力裝置三通過垂直加載機構與垂直施壓板連接，所述動力裝置四通過水平加載機構與水平施壓板接觸，所述動力裝置一、動力裝置二、動力裝置三和動力裝置四均與控制裝置連接且受控制裝置控制，所述垂直施壓板和水平施壓板上均設置有至少包括壓力傳感器的傳感器，所述傳感器通過信號電纜與信號采集及后處理系統連接。
[0008]優選地，所述動力裝置二通過絲杠一、傳動螺母和連桿與孔下固定裝置傳動連接，所述絲杠一與動力裝置二的動力輸出軸連接，絲杠一上安裝有兩個傳動螺母，每個傳動螺母的兩側各設置有一個連接點，所述孔下固定裝置由兩個相對設置且結構相同的靠壓件組成，每個靠壓件由一豎直靠壓部和兩間隔一定距離的水平連接部組成，所述靠壓部的外側面呈波浪形，每個水平連接部上均設置有一個連接點，每個水平連接部的連接點與相鄰傳動螺母上對應側的連接點通過連桿連接。
[0009]優選地，所述垂直加載機構包括絲杠二和螺紋傳動壓頭，絲杠二的一端與動力裝置三的動力輸出軸連接，另一端與螺紋傳動壓頭一端的長螺紋孔連接，螺紋傳動壓頭的另一端與垂直施壓板連接。
[0010]為便于按測試要求施加多級荷載，優選地，動力裝置三和動力裝置四均為減速步進電機。
[0011]為便于觀察和控制孔下測試環境，優選地，所述外殼的靠近其下端的部分上安裝有可視裝置。
[0012]為便于控制制樣取樣裝置微擾動制樣、取樣，優選地，動力裝置一為減速步進電機。
[0013]優選地，所述信號電纜經外殼的頂部和側壁穿出。
[0014]本實用新型的深孔巖/ 土體原位測試機器人通過采用在原位應力狀態下微擾動取樣、制樣、孔下設備固定、兩向加載、測試數據自動處理等技術，使深孔巖/ 土體原位測試機器人可以在任意深度、各種巖/ 土體、各種含水率的孔下進行測試，并準確、快速地得到被測巖/ 土體的抗剪強度等多項強度指標，克服了現有巖體抗剪強度測試技術測量結果不夠準確、測試時間長的缺陷，充分滿足了現場測試的各項指標的要求。
[0015]本實用新型具有集成度高、重量輕、便攜、智能化程度高、操作靈活、測試準確、快速的優點，可廣泛用于各種巖/ 土體的工程測試，為巖土工程、水利工程、隧道工程、采礦工程等設計提供基礎數據，為數值模擬提供可靠的力學參數基礎數據。
【附圖說明】
[0016]圖1為本實用新型實施例的深孔巖/ 土體原位測試機器人的結構原理示意圖；
[0017]圖2為本實施例的動力裝置二與孔下固定裝置的傳動連接示意圖；
[0018]圖3為本實施例的動力裝置三與垂直施壓板的傳動連接示意圖；
[0019]圖中:1、接頭；2、控制裝置；3、孔下固定裝置；4、第一動力裝置組；5、第二動力裝置組；6、腔內固定裝置；7、外殼；8、垂直垂直施壓板；9、水平垂直施壓板、10、可視裝置；11、制樣取樣裝置；12、動力裝置二 ；13、動力裝置三；14、絲杠一 ；15、傳動螺母；16、連桿；17、絲杠二 ； 18、螺紋傳動壓頭。
【具體實施方式】
[0020]下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行清楚、完整的描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0021]參照圖1?3所示，本實施例的深孔巖/ 土體原位測試機器人包括控制裝置2、外殼7、第一動力裝置組4、孔下固定裝置3、制樣取樣裝置11、第二動力裝置組5、垂直施壓板
8、水平施壓板9、壓力傳感器、信號采集及后處理系統，孔下固定裝置3嵌入設置在外殼7夕卜，制樣取樣裝置11設置在外殼7的下端，第一動力裝置組4、第二動力裝置組5、垂直施壓板8和水平施壓板9設置在外殼7內，第一動力裝置組4包括動力裝置一和動力裝置二 12，動力裝置一與制樣取樣裝置11傳動連接，動力裝置二 12與孔下固定裝置3傳動連接，且可沿外殼7的橫向推出和收回孔下固定裝置3，孔下固定裝置3用于在其被橫向推出時將整個原位測試機器人固定在深孔內的某一預定位置，第二動力裝置組5包括動力裝置三13和動力裝置四，動力裝置三13通過垂直加載機構與垂直施壓板8連接，動力裝置四通過水平加載機構與水平施壓板9接觸，動力裝置一、動力裝置二 2、動力裝置三13和動力裝置四均與控制裝置2連接且受控制裝置2控制，垂直施壓板8和水平施壓板9上均設置有至少包括壓力傳感器的傳感器，傳感器通過信號電纜與地上的信號采集及后處理系統連接。
[0022]優選地，動力裝置二 12通過絲杠一 14、傳動螺母15和連桿16與孔下固定裝置3傳動連接，絲杠一 14與動力裝置二 12的動力輸出軸連接，絲杠一 14上安裝有兩個傳動螺母15，每個傳動螺母15的兩側各設置有一個連接點，孔下固定裝置3由兩個相對設置且結構相同的靠壓件組成，每個靠壓件由一豎直靠壓部和兩間隔一定距離的水平連接部組成，靠壓部的外側面呈波浪形，每個水平連接部上均設置有一個連接點，每個水平連接部的連接點與相鄰傳動螺母15上對應側的連接點通過連桿16連接。
[0023]優選地，所述垂直加載機構包括絲杠二 1