一种土质边坡的变形检测装置的制作方法

1.本发明涉及地质变形检测领域，具体涉及一种土质边坡的变形检测装置。


背景技术：

2.边坡指的是为保证路基稳定，在路基两侧做成的具有一定坡度的坡面。按地层岩性分类：可分为土质边坡和岩质边坡。影响土质边坡稳定的因素有很多，具体有组成边坡的岩土体类型及性质、边坡地质构造、边坡形态、地下水等、振动作用、气候条件、风化作用、坡体植被、人类工程活动等。为了保证工程施工和运行的安全，就需要对土质边坡的变形进行检测，从而及时对土质边坡进行维护，防止土质边坡出现滑坡现象。
3.对于土质边坡变形的检测需要定期测量边坡的坡度并进行对比，得到边坡的变形结果，在每次测量边坡的坡度时，利用坡面与竖直方向的夹角得出边坡的角度，能使测量结果更准确且具备可对比性，现有的检测装置多根据摆杆摆动后的停留位置作为竖直位置，但由于摆杆与转轴之间往往存在摩擦，摆杆的停留位置会与真正的竖直方向存在一定偏差，在多次测量时易造成测量结果误差增加，因此，需要一种能尽可能使摆杆停留在竖直位置的边坡变形检测装置，使测量结果更加精确。


技术实现要素：

4.本发明提供一种土质边坡的变形检测装置，以解决现有检测装置不能确定摆杆竖直位置的问题。
5.本发明的一种土质边坡的变形检测装置采用如下技术方案：
6.一种土质边坡的变形检测装置，包括支撑架、摆杆、动力机构、惯性轮组件、触发件、重锤，摆杆上端可绕前后延伸的转轴转动地安装于支撑架；惯性轮组件有两个，关于摆杆左右对称设置，每个惯性轮组件均包括惯性轮轴和惯性轮，惯性轮轴沿前后方向延伸，惯性轮可转动地安装于惯性轮轴，两个惯性轮组件的惯性轮分别位于摆杆的左右两侧，且通过左右延伸的拉簧连接；重锤安装于触发件下端，且在摆杆向上抬起预设角度再自由落下预设角度后，在离心作用下带动触发件向下移动预设距离后与触发件脱离；动力机构在触发件向下移动之前驱动两个惯性轮沿相反方向转动，且两个惯性轮在触发件向下移动后在惯性作用下继续继续保持转动；摆杆的左右两侧均设置有承台，承台位于惯性轮下方；触发件承靠于摆杆上的弹性支撑件上，且上端支撑惯性轮组件，使两个惯性轮位于承台上方，并在向下移动后使惯性轮在重力作用下落于承台上；惯性轮在与承台的转动摩擦作用下分别向远离摆杆的方向移动以脱离承台，并在远离摆杆预设距离后在拉簧的作用下回到承台上，通过间歇地承靠于承台改变摆杆的重力，从而促使摆杆趋于竖直。
7.可选地，每个惯性轮组件还包括第一连接杆、第二连接杆，第一连接杆下端和第二连接杆的上端绕惯性轮轴铰接；两个惯性轮组件的第一连接杆上端绕前后延伸第一铰接轴铰接且第一铰接轴可上下滑动地安装于摆杆，两个惯性轮组件的第二连接杆下端绕前后延伸的第二铰接轴铰接，且第二铰接轴可相对于摆杆上下滑动，且拉簧两端分别连接两个第
二连接杆，以通过拉动两个第二连接杆相互靠近进而使两个惯性轮相互靠近；触发件上端支撑两个第二连接杆，使两个第一连接杆和两个第二连接杆围成的四连杆结构保持稳定，进而使两个惯性轮静止。
8.可选地，摆杆前侧设置有安装槽，安装槽内设置有两个对称分布的支撑滑块，两个支撑滑块可左右滑动地安装于安装槽内，且上端顶紧安装槽侧壁；两个支撑滑块的上端部设置有支撑第二铰接轴的斜面，下端部设置有直角台阶面，两个支撑滑块的外侧分别通过一个压簧与安装槽侧壁连接；第二铰接轴承靠于两个支撑滑块上端部的斜面，且在随惯性轮组件向下移动时向外挤压两个支撑滑块并进入两个支撑滑块之间，并在随两个惯性轮远离摆杆而向上移动时通过撞击两个支撑滑块下端部的直角台阶面进而向上撞击摆杆，从而增大摆杆的撞击频率，促使摆杆趋于竖直。
9.可选地，动力机构包括固定轮、传动皮带、转动轮、第一齿轮、固定轴、第二齿轮、第三齿轮、第一单向轴承、第二单向轴承，固定轮固定安装于支撑架，且位于摆杆后侧，并与摆杆上端的转动中心同轴；固定轴沿前后方向延伸，且安装于摆杆，并位于两个惯性轮之间；第一齿轮可转动地安装于固定轴，并与固定轮通过传动皮带连接；摆杆向左上抬起预设角度再自由落下时，转动轮在带传动作用下绕逆时针方向转动，摆杆向右上抬起预设角度再自由落下时，转动轮在带传动作用下绕顺时针方向转动；每个惯性轮的后端均设置有前后延伸的齿轮轴；第一单向轴承安装于左侧惯性轮的齿轮轴上，第二齿轮安装于第一单向轴承，且与第一齿轮外啮合，第一单向轴承配置成在第二齿轮绕顺时针方向转动时，使第二齿轮在其安装的齿轮轴上空转，并在第二齿轮绕逆时针方向转动时，使第二齿轮带动其安装的齿轮轴转动，进而带动左侧的惯性轮转动；第二单向轴承安装于右侧惯性轮的齿轮轴上，第三齿轮安装于第二单向轴承，且与第一齿轮外啮合，第二单向轴承配置成在第三齿轮绕逆时针方向转动时，使第三齿轮在其安装的齿轮轴上空转，并在第三齿轮绕顺时针方向转动时，使第三齿轮带动其安装的齿轮轴转动，进而带动右侧的惯性轮转动；第二齿轮空转时，第三齿轮通过传动机构带动右侧的惯性轮绕与第三齿轮相反的方向转动，第三齿轮空转时，第二齿轮通过传动机构带动左侧的惯性轮绕与第二齿轮相反的方向转动。
10.可选地，传动机构包括第四齿轮、第五齿轮，第四齿轮固定安装于右侧齿轮轴的后端，第五齿轮固定安装于左侧齿轮轴的后端，第四齿轮与第五齿轮始终保持啮合。
11.可选地，摆杆前侧还设置有沿摆杆长度方向延伸的竖板滑槽，竖板滑槽上端与安装槽连通；触发件包括两个平行设置的竖板、连接两个竖板下端的横板和插杆，竖板包括支撑部和阻挡部，支撑部上端用于支撑两个第二连接杆，阻挡部位于支撑部后侧，且可上下滑动地安装于摆杆前侧的竖板滑槽，触发件在初始状态下阻挡部的上端部位于安装槽内，且两个竖板的阻挡部分别位于两个支撑滑块的外侧，以阻碍两个支撑滑块相互远离，并在触发件向下移动预设距离后允许两个支撑滑块相互远离；摆杆前侧还设置有凸起，以在触发件向下移动预设距离后通过阻碍横板进而阻碍触发件进一步向下移动；插杆竖直设置于横板下方，且上端与横板下表面固定连接，插杆下端插入重锤内，且与重锤摩擦接触，以在重锤带动触发件向下移动预设距离后与插杆脱离。
12.可选地，摆杆前侧还设置有对称分布的两个卡台，两个卡台间隔设置，且靠近一面均设置有左右延伸的的两个解锁滑孔，弹性支撑件包括两个分别安装于两个解锁滑孔内的解锁滑块和分别促使两个解锁滑块伸出解锁滑孔的两个弹簧；重锤包括下锤头、支撑块和
连接下锤头和支撑块的中空管，支撑块位于下锤头上方，且插杆穿过支撑块并插入重锤的中空管内；初始状态下支撑块承靠于两个解锁滑块的伸出端上方；两个解锁滑块的伸出端为球头型，以使重锤在离心作用下向下移动时通过向外挤压两个解锁滑块从而越过两个解锁滑块进一步向下移动。
13.可选地，承台的上表面的外边缘为弧形面，以在惯性轮在承台上表面上转动并向外移动至承台边缘时，沿弧形面向外且向上移动。
14.可选地，固定轮前侧面上设置有刻度盘，用以记录摆杆摆动的位置。
15.可选地，支撑架包括底框和支杆，支杆有两个，且下端均固定于底框上表面左右两端，两个支杆上端固定连接，且连接位置设置有前后延伸的支撑轴，摆杆上端可转动地安装于支撑轴上。
16.本发明的有益效果是：本发明的土质边坡的变形检测装置的摆杆在摆动时通过重锤的脱落，减轻摆杆的重力，进而减小摆杆转动位置的正压力，从而减小转动位置的摩擦力；且通过间歇地向外移动并带动第二铰接轴向上撞击摆杆，减小摆杆与支撑架转动位置的正压力，进而减小转动位置的摩擦力，从而有利于摆杆趋于竖直，且不断向上撞击摆杆为摆杆与支撑架的转动位置造成振动，也促使摆杆趋于竖直，进而使得测量结果更准确。
17.进一步地，惯性轮在拉簧的拉力下回到承台，对摆杆提供向下的压力，对摆杆造成了向下的撞击，增加摆杆的振动频率，且使摆杆在接近竖直的方向上下振动，减少了摆杆左右摆动的幅度和频率，节省检测时间。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本发明的土质边坡的变形检测装置的实施例整体结构示意图；
20.图2为本发明的土质边坡的变形检测装置的实施例中摆杆及安装于摆杆的构件初始状态示意图；
21.图3为图2中a处的剖视图；
22.图4为本发明的土质边坡的变形检测装置的实施例中重锤脱离后摆杆及安装于摆杆的构件状态示意图；
23.图5为本发明的土质边坡的变形检测装置的实施例中惯性轮相互远离状态示意图；
24.图6为图5中b处的剖视图；
25.图7为本发明的土质边坡的变形检测装置的实施例中摆杆及动力机构的后视且剖视图；
26.图8为本发明的土质边坡的变形检测装置的实施例中右侧的惯性轮及第四齿轮连接示意图；
27.图9为本发明的土质边坡的变形检测装置的实施例中摆杆结构示意图；
28.图10为本发明的土质边坡的变形检测装置的实施例中第二连接杆与惯性轮轴连
接示意图；
29.图11为本发明的土质边坡的变形检测装置的实施例中触发件结构示意图；
30.图中：1、支撑架；101、支撑轴；2、摆杆；21、长孔；22、第一滑槽；23、承台；24、弧形面；25、压簧孔；26、安装槽；27、第二滑槽；28、竖板滑槽；29、护板；210、卡台；211、解锁滑孔；212、固定轴；3、惯性轮；31、第四齿轮；32、齿轮轴；35、第五齿轮；4、第二连接杆；42、拉簧板；43、惯性轮轴；5、第一连接杆；6、固定轮；61、刻度盘；7、传动皮带；8、转动轮；81、第一齿轮；9、触发件；91、阻挡部；92、支撑部；93、插杆；10、拉簧；11、第二铰接轴；12、支撑滑块；13、压簧；14、第一单向轴承；15、第二齿轮；16、重锤；17、解锁滑块；18、第一铰接轴；19、第三齿轮；20、第二单向轴承。
具体实施方式
31.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。
32.本发明的一种土质边坡的变形检测装置的实施例，如图1至图11所示，包括支撑架1、摆杆2、动力机构、惯性轮组件、触发件9、重锤16，
33.摆杆2上端可绕前后延伸的转轴转动地安装于支撑架1；
34.惯性轮组件有两个，关于摆杆2左右对称设置，每个惯性轮组件均包括惯性轮轴43和惯性轮3，惯性轮轴43沿前后方向延伸，惯性轮3可转动地安装于惯性轮轴43，两个惯性轮组件的惯性轮3分别位于摆杆2的左右两侧，且通过左右延伸的拉簧10连接；
35.重锤16安装于触发件9下端，且在摆杆2向上抬起预设角度再自由落下预设角度后，在离心作用下带动触发件9向下移动预设距离后与触发件9脱离；
36.动力机构在触发件9向下移动之前驱动两个惯性轮3沿相反方向转动，且两个惯性轮3在触发件9向下移动后在惯性作用下继续继续保持转动；
37.摆杆2的左右两侧均设置有承台23，承台23位于惯性轮3下方；
38.触发件9承靠于摆杆2上的弹性支撑件上，且上端支撑惯性轮组件，使两个惯性轮3位于承台23上方，并在向下移动后使惯性轮3在重力作用下落于承台23上；
39.惯性轮3在与承台23的转动摩擦作用下分别向远离摆杆2的方向移动以脱离承台23，并在远离摆杆2预设距离后在拉簧10的作用下回到承台23上，后再次向远离摆杆2的方向移动；通过间歇地向外移动并带动第二铰接轴11向上撞击摆杆2，减小摆杆2与支撑架1转动位置的正压力，进而减小转动位置的摩擦力，从而有利于摆杆2趋于竖直，且不断向上撞击摆杆2为摆杆2与支撑架1的转动位置造成振动，也促使摆杆2趋于竖直。
40.在本实施例中，如图2，图4所示，每个惯性轮组件还包括第一连接杆5、第二连接杆4，第一连接杆5下端和第二连接杆4的上端绕惯性轮轴43铰接；两个惯性轮组件的第一连接杆5上端绕前后延伸第一铰接轴18铰接且第一铰接轴18可上下滑动地安装于摆杆2，两个惯性轮组件的第二连接杆4下端绕前后延伸的第二铰接轴11铰接，且第二铰接轴11可相对于摆杆2上下滑动，且拉簧10两端分别连接两个第二连接杆4，以通过拉动两个第二连接杆4相互靠近进而使两个惯性轮3相互靠近；触发件9上端支撑两个第二连接杆4，使两个第一连接
杆5和两个第二连接杆4围成的四连杆结构保持稳定，进而使两个惯性轮3静止。
41.在本实施例中，如图3，图5所示，摆杆2前侧还设置有安装槽26，安装槽26内设置有两个对称分布的支撑滑块12，两个支撑滑块12可左右滑动地安装于安装槽26内，且上端顶紧安装槽26上侧壁；两个支撑滑块12的上端部设置有支撑第二铰接轴11的斜面，下端部设置有直角台阶面；安装槽26的左侧壁和右侧壁均设置有左右延伸的压簧孔25，两个支撑滑块12的外侧分别连接有一个压簧13，压簧13一端安装于压簧孔25内，另一端与一个支撑滑块12连接通过一个压簧13与安装槽26侧壁连接；第二铰接轴11承靠于两个支撑滑块12上端部的斜面，且在随惯性轮组件向下移动时向外挤压两个支撑滑块12并进入两个支撑滑块12之间，并在随两个惯性轮3远离摆杆2而向上移动时通过撞击两个支撑滑块12下端部的直角台阶面进而向上撞击摆杆2，从而增大摆杆2的撞击频率，促使摆杆2趋于竖直。
42.在本实施例中，如图7所示，动力机构包括固定轮6、传动皮带7、转动轮8、第一齿轮81、固定轴212、第二齿轮15、第三齿轮19、第一单向轴承14、第二单向轴承20，固定轮6固定安装于支撑架1，且位于摆杆2后侧，并与摆杆2上端的转动中心同轴；固定轴212沿前后方向延伸，且安装于摆杆2，并位于两个惯性轮3之间；第一齿轮81可转动地安装于固定轴212，并与固定轮6通过传动皮带7连接；摆杆2向左上抬起预设角度再自由落下时，转动轮8在带传动作用下绕逆时针方向转动，摆杆2向右上抬起预设角度再自由落下时，转动轮8在带传动作用下绕顺时针方向转动；每个惯性轮3的后端均设置有前后延伸的齿轮轴32；第一单向轴承14安装于左侧惯性轮3的齿轮轴32上，第二齿轮15安装于第一单向轴承14，且与第一齿轮81外啮合，第一单向轴承14配置成在第二齿轮15绕顺时针方向转动时，使第二齿轮15在其安装的齿轮轴32上空转，并在第二齿轮15绕逆时针方向转动时，使第二齿轮15带动其安装的齿轮轴32转动，进而带动左侧的惯性轮3转动；第二单向轴承20安装于右侧惯性轮3的齿轮轴32上，第三齿轮19安装于第二单向轴承20，且与第一齿轮81外啮合，第二单向轴承20配置成在第三齿轮19绕逆时针方向转动时，使第三齿轮19在其安装的齿轮轴32上空转，并在第三齿轮19绕顺时针方向转动时，使第三齿轮19带动其安装的齿轮轴32转动，进而带动右侧的惯性轮3转动；第二齿轮15空转时，第三齿轮19通过传动机构带动右侧的惯性轮3绕与第三齿轮19相反的方向转动，第三齿轮19空转时，第二齿轮15通过传动机构带动左侧的惯性轮3绕与第二齿轮15相反的方向转动。
43.在本实施例中，如图4所示，传动机构包括第四齿轮31、第五齿轮35，第四齿轮31固定安装于右侧齿轮轴32的后端，第五齿轮35固定安装于左侧齿轮轴32的后端，第四齿轮31与第五齿轮35始终保持啮合。
44.在本实施例中，如图9所示，摆杆2前侧还设置有沿摆杆2长度方向延伸的竖板滑槽28，竖板滑槽28上端与安装槽26连通；触发件9包括两个平行设置的竖板、连接两个竖板下端的横板和插杆93，竖板包括支撑部92和阻挡部91，支撑部92上端用于支撑两个第二连接杆4，阻挡部91位于支撑部92后侧，且可上下滑动地安装于摆杆2前侧的竖板滑槽28，触发件9在初始状态下阻挡部91的上端部位于安装槽26内，且两个竖板的阻挡部91分别位于两个支撑滑块12的外侧，以阻碍两个支撑滑块12相互远离，并在触发件9向下移动预设距离后允许两个支撑滑块12相互远离；摆杆2前侧还设置有凸起，以在触发件9向下移动预设距离后通过阻碍横板进而阻碍触发件9进一步向下移动；摆杆2前侧还设置有护板29，以阻碍竖板与摆杆2脱离；插杆93竖直设置于横板下方，且上端与横板下表面固定连接，插杆93下端插
入重锤16内，且与重锤16摩擦接触，以在重锤16带动触发件9向下移动预设距离后与插杆93脱离。
45.在本实施例中，如图2，图9所示，摆杆2前侧还设置有对称分布的两个卡台210，两个卡台210间隔设置，且靠近一面均设置有左右延伸的的两个解锁滑孔211，弹性支撑件包括两个分别安装于两个解锁滑孔211内的解锁滑块17和分别促使两个解锁滑块17伸出解锁滑孔211的两个弹簧；重锤16包括下锤头、支撑块和连接下锤头和支撑块的中空管，支撑块位于下锤头上方，且插杆93穿过支撑块并插入重锤16的中空管内；初始状态下支撑块承靠于两个解锁滑块17的伸出端上方；两个解锁滑块17的伸出端为球头型，以使重锤16在离心作用下向下移动时通过向外挤压两个解锁滑块17从而越过两个解锁滑块17进一步向下移动。
46.在本实施例中，如图9所示，承台23的上表面的外边缘为弧形面24，以在惯性轮3在承台23上表面上转动并向外移动至承台23边缘时，沿弧形面24向外且向上移动。
47.在本实施例中，如图1，图9所示，支撑架1包括底框和支杆，支杆有两个，且下端均固定于底框上表面左右两端，两个支杆上端固定连接，且连接位置设置有前后延伸的支撑轴101，摆杆2上端设置有长孔21，并通过长孔21可转动地挂于支撑轴101上。
48.在本实施例中，如图1，图4所示，固定轮6前侧面上设置有刻度盘61，用以记录摆杆2摆动的位置，且刻度盘61的零刻度线与底框的下表面垂直。
49.使用时，将支撑架1放置于待测的边坡上，摆杆2在重力作用下绕支撑轴101摆动至竖直位置附近，向左上方拉起摆杆2至预设角度后松开，摆杆2在自身重力作用下向下摆动，转动轮8在带传动作用下绕逆时针方向转动，并带动第二齿轮15和第三齿轮19绕顺时针方向转动，第二齿轮15在左侧的齿轮轴32上空转，第三齿轮19带动右侧的齿轮轴32顺时针转动，进而带动右侧的惯性轮3转动，并通过第四齿轮31和第五齿轮35的啮合传动带动左侧的惯性轮3逆时针转动；至摆杆2摆动至竖直位置之前的预设角度时，重锤16在离心作用下带动触发件9向下移动，触发件9向下移动至横板与凸起接触后停止下移，重锤16与插杆93脱离掉落，从而减轻摆杆2的重力，减小摆杆2与支撑轴101之间的正压力，进而减小摆杆2与支撑轴101之间的摩擦力，有利于摆杆2停摆至竖直位置；触发件9向下移动使第二连接杆4失去支撑，第二铰接轴11在随惯性轮组件向下移动时向外挤压两个支撑滑块12并进入两个支撑滑块12之间，第二齿轮15和第三齿轮19随惯性轮组件向下移动时与第一齿轮81脱离啮合，两个惯性轮3在惯性作用下继续绕原来方向转动；后两个第二连接杆4在拉簧10的拉力作用下收拢，使两个惯性轮3相互靠近至分别与摆杆2的左侧面和右侧面接触，左侧的惯性轮3逆时针转动，右侧的惯性轮3顺时针转动，在转动过程中与摆杆2接触，使摆杆2有向上移动的趋势，进一步减小了摆杆2与支撑轴101之间的正压力；至两个惯性轮3向下移动至承台23上，在转动的过程中分别相对于承台23向外移动，并沿弧形面24向外且向上移动，带动第二铰接轴11向上移动通过撞击两个支撑滑块12下端部的直角台阶面进而向上撞击摆杆2，两个惯性轮3在向外且向上转出预设距离后在拉簧10的作用下再次回到承台23上，后惯性轮3在转动作用下再次相对于承台23向外且向上移动，第二铰接轴11再次向上撞击摆杆2，通过间歇向上撞击摆杆2，增加摆杆2的振动，从而使摆杆2在摆动停止后处于最接近竖直状态，记录此时摆杆2在刻度盘61上的位置，即可得出该位置的边坡角度，定期用同样方法测量同一处边坡的角度，即可对比计算出边坡的变形情况。
50.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。