一种野外地震监测浅孔直埋的架设装置的制作方法

1.本发明涉及地震观测技术领域，尤其涉及一种野外地震监测浅孔直埋的架设装置。


背景技术：

2.地球科学是以观测为基础的综合学科。人类社会的工业化、城市化发展，加上地球的表面效应，致使噪声是影响地震观测质量的主要因素之一，已严重地干扰了传统地面地震观测结果。为了尽量避免地面噪声干扰，改善地震波形记录的信噪比，获得更多的地震信息，深井地震观测技术被越来越多地运用到地震观测中。
3.但是目前多数野外流动地震仪的架设都难以获得良好的记录，亟需一种安装实用性强、施工方法简单快捷，能有效降低环境噪声，避免宽频带地震仪受温度、气流等因素的影响的野外宽频带地震仪浅孔直埋装置，因此，如申请号为“cn201921582205.x”设置了“一种野外测量地震用浅孔直埋装置”，其具体结构参照图1，其使用过程如下：
4.首先，打浅孔，一般由电铲或轻型钻探设备(如螺旋钻、小型钻机、螺旋桩设备等)挖掘至基岩为止，浅孔通常是0.5-2米深的垂直孔，圆管的高度大于等于浅孔的深度。与钻孔相比，此类浅孔的内径一般为150毫米或更大一些(直径通常更大一些)，以便部署更大体积的地震仪，浅井采用pvc圆管加盖可以最大限度地降低安装成本。浅孔底部平整后用水泥固定，然后压实处理水平，形成稳定层，已便于地震仪的安装，然后将pvc圆管插入浅孔中，直至接触到稳定层(水泥层)。
5.接着，地震仪用钢丝牵引平稳下井放置于处理过的浅孔底部，经过调节水平和方位后，缓慢倒入干沙，使得地震仪完全被覆盖。沙子填充在整个地震仪的周围，使得地震仪被牢牢地固定在浅孔内，和圆管、地面之间形成了良好结合。这种浅孔直埋地震仪的安装装置能有效消除地震仪周围的空气对流，更重要的是这种装置能有效地将地震仪与基岩耦合，得到最佳地面运动观测数据。
6.但是该种方法在实际安装过程易造成如下不便：1、由水泥构成的稳定层，在实际形成的过程中，稳定层不能保证水平，其主要是因为稳定层在形成过程需要时间凝固，而水泥由于是流质，则在凝固的过程中易受重力影响，不能保证水平，其次，稳定层形成后，现有的技术不能直观的检测出稳定层的水平性；2、当地震仪放置于稳定层上后，再导入沙质材料，但在实际倒入的过程中，由于倒入方向一致，则在沙质材料倒入过程中，易导致地震仪的位置发生改变，易或是导致地震仪的水平性发生改变，其均会影响检测结果。


技术实现要素：

7.本发明的目的是为了解决现有技术中存在的问题，而提出的一种野外地震监测浅孔直埋的架设装置。
8.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
9.一种野外地震监测浅孔直埋的架设装置，包括管体，所述管体上设置有用于连接
的连接件；当设置稳定层时，所述管体的侧壁上连接有多个水平仪，所述水平仪用于检测管体的水平性，所述管体上的所述连接件连接有底部呈水平底板的架空件，当水泥浆注入到所述架空件底部和所述管体之间时，冷凝后形成稳定层；当填充沙质材料时，所述管体上的所述连接件连接有顶板，所述顶板的下方设置有均匀分沙质组件，所述顶板上设置有驱动件，所述驱动件驱动所述均匀分沙质组件转动，则当沙质材料落于所述均匀分沙质组件上后，受离心力控制，脱离所述均匀分沙质组件后落于管体内壁，再在重力作用下沙质材料均匀的从周侧包裹向地震仪。
10.优选地，所述连接件为设置于所述管体顶端上的螺纹槽。
11.优选地，所述架空件包括连接于所述连接件上的连接板，所述连接板的底部连接有底部呈水平底板的压紧件。
12.优选地，所述均匀分沙质组件包括转动连接于所述顶板底部的转动杆，所述转动杆的底部固定连接有呈倒漏斗状的分沙盘。
13.优选地，所述分沙盘包括呈倒漏斗状的内下料盘和设置于所述内下料盘上的多个阻挡条，所述内下料盘上设置有多个呈环形排列的下料口，所述阻挡条用于阻挡所述下料口。
14.优选地，所述转动杆包括内杆和中空外杆，所述内杆位于所述中空外杆内，所述内杆与所述内下料盘同轴固定，所述阻挡条固定于所述中空外杆的底部，所述中空外杆于所述顶板的底板转动，所述内杆穿过所述顶板并向上。
15.优选地，所述阻挡条的截面呈等腰梯形，所述阻挡条的顶部和两侧均设置有用于导沙质材料的导流槽。
16.优选地，所述内下料盘的顶部设置有多个卡接磁块，所述中空外杆的底部设置有多个与卡接磁块对应的卡接磁槽，所述卡接磁槽内底部与所述卡接磁块磁性相吸；所述内杆的顶部转动连接有连接块，所述顶板的顶部设置有用于所述连接块上下运动的安装槽，所述安装槽的内底部固定连接有多个弹簧，所述弹簧的两端分别与所述连接块的底部连接，所述安装槽的内侧壁上螺纹连接有螺纹块，所述螺纹块的底部与所述连接块的顶部相抵。
17.优选地，所述顶板的上固定连接有下料管，所述下料管的底部，所述转动杆的外侧壁转动套接有落料盘，所述落料盘的外侧壁固定连接有环形筛框，所述环形筛框的外侧壁通过多根加强筋连接有外框体，所述环形筛框和所述外框体之间形成环形的导流道，所述外框体的底部连接有呈漏斗状的导流罩；所述导流罩的底部设置有中空结构的竖直导管，所述导流罩的出口端位于所述竖直导管的顶部，所述转动杆位于所述竖直导管内，且两者同轴设置，所述竖直导管的外侧壁固定套接有搭设防尘板，所述管体的内侧壁设置用于所述搭设防尘板上下滑动的移动槽，且所述移动槽的长度低于所述管体的长度。
18.优选地，所述驱动件包括固定连接于所述顶板上的转动电机，所述转动电机的输出端贯穿并向下延伸，所述转动电机的输出端外侧壁从上往下依次固定套接有第一齿轮和第二齿轮，所述转动杆的外侧壁上固定套接有与所述第一齿轮啮合的第三齿轮，所述外框体的外侧壁固定套接有与所述第二齿轮啮合的第四齿轮。
19.本发明与现有技术相比，其有益效果为：
20.本发明中采用管体上安装水平，再通过安装架空件，而架空件底部呈水平，这样保
证流质水泥在形成稳定层时其顶部的水平性，且通过水平仪便于贯穿管体内的整体水平性；通过转动均匀分沙质组件和与均匀分沙质组件同轴下料的方式，实现沙质材料在埋地震仪时，沙质材料在管体内从外向内均匀的填埋方式，确保地震仪在填埋沙质材料时不会出现位置和水平性改变的问题，进而保证检测的准确性。
附图说明
21.图1为现有技术提出的一种野外测量地震用浅孔直埋装置结构示意图；
22.图2为本发明提出的一种野外地震监测浅孔直埋的架设装置的外部结构示意图；
23.图3为本发明提出的一种野外地震监测浅孔直埋的架设装置中管体与架空件的连接结构示意图；
24.图4为本发明提出的一种野外地震监测浅孔直埋的架设装置中管体与均匀分沙质组件的连接结构示意图；
25.图5为图4中a处的放大图；
26.图6为图4中b处的放大图；
27.图7为本发明提出的一种野外地震监测浅孔直埋的架设装置中阻挡条的结构示意图；
28.图8为本发明提出的一种野外地震监测浅孔直埋的架设装置中内下料盘的俯视图。
29.图中：1、地震仪，2、管状物，3、盖状物，4、沙质材料，5、稳定层，6、gps天线，7、移动数据天线，8、太阳能板，9、电缆导线，10、安装杆，11、管体，12、水平仪，13、顶板，14、连接板，15、转动电机，16、内下料盘，17、阻挡条，18、下料口，19、内杆，20、中空外杆，21、导流槽，22、卡接磁块，23、连接块，24、螺纹块，25、下料管，26、落料盘，27、环形筛框，28、外框体，29、导流道，30、导流罩，31、竖直导管，32、防尘板。
具体实施方式
30.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。
31.参照图1-8，一种野外地震监测浅孔直埋的架设装置，包括管体11，管体11上设置有用于连接的连接件；
32.参照图2，当设置稳定层5时，管体11的侧壁上连接有多个水平仪12，水平仪12用于检测管体11的水平性，管体11上的连接件连接有底部呈水平底板的架空件，当水泥浆注入到架空件底部和管体11之间时，冷凝后形成稳定层5；
33.进一步的，其中连接件优选采用螺纹槽结构，即螺纹连接方式便于拆卸和安装，具体的，连接件为设置于管体11顶端上的螺纹槽，则通过螺纹槽便于架空件或顶板13依次与管体11组装式连接。
34.再进一步的，架空件包括连接于连接件上的连接板14，连接板14的底部连接有底部呈水平底板的压紧件，其中压紧件的底部是水平板，水平板与连接板14之间通过侧板连接，其中侧环，这样避免水泥至于水平板上。
35.参照图3和图4，其中管体11的底端内径小于顶端的内径，且内径过度处呈弧面。
36.综上，管体11相当于现有技术中的管状物2，则当管体11放入到浅孔内后，通过其侧壁上的多个水平仪确定管体11位于浅孔内的整体水平性，接着将流质水泥注入到管体11内后，再通过安装架空件，由于架空件的底部呈水平，这样由于安装架空件的底部限制，影响水泥凝固后形状，而由于管体11呈水平，这连接于其上的架空件也呈水平，进而导致架空件的底部也呈水平，这样水泥凝固后形成的稳定层5的顶部也呈水平，采用这样方式，在施工中确保稳定层5顶部的水平性，且通过管体11外置的水平仪12方便快速的确定其水平性，方便实际施工。
37.参照图3，为了保证沙质材料4在注入的过程中不会影响地震仪1的位置或水平性设置，通过如下设置：当填充沙质材料4时，管体11上的连接件连接有顶板13，顶板13的下方设置有均匀分沙质组件，顶板13上设置有驱动件，驱动件驱动均匀分沙质组件转动，则当沙质材料4落于均匀分沙质组件上后，受离心力控制，脱离均匀分沙质组件后落于管体11内壁，再在重力作用下沙质材料4均匀的从周侧包裹向地震仪1。
38.参照图4和图5，均匀分沙质组件包括转动连接于顶板13底部的转动杆，转动杆的底部固定连接有呈倒漏斗状的分沙盘，由于分沙盘转动，这样落于分沙盘上的沙质材料4在离心力的作用下，均匀的甩向管体11的内侧壁上，再在重力作用下，沙质材料4不断的从管体11的内壁向中间运动，采用该种方式保证位于稳定层5上的地震仪1受沙质材料流动的挤压力可相对抵消，保证地震仪1的稳定，进而避免单侧倒入沙质材料影响地震仪1的位置和水平性改变。
39.基于转动杆和分沙盘的设置，现对转动杆和分沙盘做出进一步的说明：参照图4和图5，分沙盘包括呈倒漏斗状的内下料盘16和设置于内下料盘16上的多个阻挡条17，内下料盘16上设置有多个呈环形排列的下料口18，阻挡条17用于阻挡下料口18；
40.转动杆包括内杆19和中空外杆20，内杆19位于中空外杆20内，内杆19与内下料盘16同轴固定，阻挡条17固定于中空外杆20的底部，中空外杆20于顶板13的底板转动，内杆19穿过顶板13并向上。
41.综上，由于中空外杆20与阻挡条17连接，内杆19与内下料盘16连接，这样可通过控制内杆19与中空外杆20的相对运动，控制阻挡条17与内下料盘16之间的位置关系，进而控制下料方式，具体的：当沙质材料4初期从内壁向地震仪1运动过程，在离心力作用下，阻挡条17贴合内下料盘16，且阻挡下料口18，这样落于分沙盘上的沙质材料4在离心力的作用下全部被甩向管体11的内壁，过程中，由于在离心力作用下沙质材料4需要与管体1的内壁接触，以转动杆速度较快；当沙质材料4的高度高于地震仪1的顶部时，可将阻挡条17与内下料盘16分离，这样阻挡条17无法对下料口18限位，则下料时，不仅可通过阻挡条17转动带动沙质材料4甩向管体11内壁方向，还可通过下料口18实现下料，沙质材料4于地震仪1的顶部导入方式是，从管体1向内(阻挡条17带动的沙质材料4)和从内向管体(从下料口18下料的沙质材料)两种方式，同时可加快下料速度，在该过程中可降低离心力的大小，便于落料，具体的，降低转动杆的转速；
42.再进一步的，参照图8，阻挡条17的截面呈等腰梯形，阻挡条17的顶部和两侧均设置有用于导沙质材料4的导流槽21，则通过导流槽21的设置起到存储沙质材料4的作用，在离心力的作用下，位于导流槽21内的沙质材料4均可在离心力的作用下向管体11的内壁运动；
43.另外，参照图4和图5，控制内杆19的上下运动方式来控制阻挡条17与内下料盘16之间的位置关系，其控制方式优选如下：内下料盘16的顶部设置有多个卡接磁块22，中空外杆20的底部设置有多个与卡接磁块22对应的卡接磁槽，卡接磁槽内底部与卡接磁块22磁性相吸；
44.上特征中，通过卡接磁槽与卡接磁块22的作用保证阻挡条17与内下料盘16一起转动，而由于卡接磁槽内底部与卡接磁块22磁性相吸，保证卡接磁块22于卡接磁槽内的稳定性，且保证内杆19不会向下运动；
45.内杆19的顶部转动连接有连接块23，顶板13的顶部设置有用于连接块23上下运动的安装槽，安装槽的内底部固定连接有多个弹簧，弹簧的两端分别与连接块23的底部连接，其中弹簧的作用起到对中杆19的支撑，进而保证中杆19的稳定性，安装槽的内侧壁上螺纹连接有螺纹块24，螺纹块24的底部与连接块23的顶部相抵；
46.上特征中，可通过转动螺纹块24控制中杆19向下运动，具体的，由于螺纹块24与安装槽的内侧壁上螺纹连接，这样当螺纹块24转动时就会带动连接块23向下运动，进而带动转动连接于连接块23上的内杆19向下运动，直至卡接磁块22与卡接磁槽分离。
47.参照图4，本技术文件中的沙质材料4的下料方式优选采用如下方式：顶板13的上固定连接有下料管25，下料管25的底部，转动杆的外侧壁转动套接有落料盘26，落料盘26的外侧壁固定连接有环形筛框27，环形筛框27的外侧壁通过多根加强筋连接有外框体28，环形筛框27和外框体28之间形成环形的导流道29，外框体28的底部连接有呈漏斗状的导流罩30；上结构中，沙质材料4通过下料管25落于落料盘26上，由于落料盘26转动，这样在离心力的作用下带动落料盘26上的沙质材料4向外运动，从而通过环形筛框27的作用实现过滤筛除，因为本技术文件中的沙质材料4优选粒径为0.25-0.5毫米的沙子，则符合要求的沙质材料通过环形滤框27后进入到导流道29内，进而落入到导流罩30上；
48.进一步的，导流罩30的底部设置有中空结构的竖直导管31，导流罩30的出口端位于竖直导管31的顶部，转动杆位于竖直导管31内，且两者同轴设置，竖直导管31的外侧壁固定套接有搭设防尘板32，管体11的内侧壁设置用于搭设防尘板32上下滑动的移动槽，且移动槽的长度低于管体11的长度；
49.其中搭设防尘板32起到稳定竖直导管31和防止沙质材料引起的杂质上扬；
50.上结构中，从导流罩30落下的沙质材料落于竖直导管32内后竖直向下流动，由于竖直导管23与转动杆呈中轴设置，这样沙质材料4就会顺着竖直导管32内壁与转动杆外壁之间空间向下运动，直至落于分沙盘上，则本技术文件采用该种下料方式进一步的保证经过分沙盘的离心力作用下，沙质材料4可均匀的被甩向管体11的内壁上，即避免单一位置下料导致，分沙盘分沙后不均匀的问题。
51.本技术文件中的驱动件优选采用如下方式：驱动件包括固定连接于顶板13上的转动电机15，转动电机15的输出端贯穿13并向下延伸，转动电机15的输出端外侧壁从上往下依次固定套接有第一齿轮和第二齿轮，转动杆的外侧壁上固定套接有与第一齿轮啮合的第三齿轮，外框体28的外侧壁固定套接有与第二齿轮啮合的第四齿轮；
52.进一步的驱动电机优选采用伺服电机，另外，其中第一齿轮和第三齿轮之间的转动比喻第二齿轮与第四齿轮之间的转动比不相同，这样保证分沙盘与转动杆之间的转动速度不同，进而形成转动差。
53.本发明可通过以下操作方式阐述其功能原理：
54.现有技术中，如图1，打浅孔，一般由电铲或轻型钻探设备(如螺旋钻、小型钻机、螺旋桩设备等)挖掘至基岩为止，浅孔通常是0.5-2米深的垂直孔，圆管的高度大于等于浅孔的深度。与钻孔相比，此类浅孔的内径一般为150毫米或更大一些(直径通常更大一些)，以便部署更大体积的地震仪1。
55.接着设置稳定层，即将管体11插入到浅孔内，调整管体11的水平性，即通过管体11外侧壁上的水平仪进行检测，注入流质的水泥后，连接架空件，由于架空件的底部呈水平，这样保证水泥凝固后的稳定层5顶部水平，稳定层5稳定后，取出架空件。
56.地震仪1用钢丝牵引平稳下井放置于处理过的稳定层5上，经过调节水平和方位后，安装均匀分沙质组件，缓慢向下料管25内倒入干沙，进而通过落料盘26、导流罩30和竖直导管31落于分沙盘上，在离心力的作用下，沙质材料4被均匀的甩向管体11的内壁，采用的是从外向内包裹地震仪1，直至地震仪1完全被覆盖。
57.沙质材料4填充在整个地震仪1的周围，使得地震仪1被牢牢地固定在浅孔内，和管体11、地面之间形成了良好结合。这种浅孔直埋地震仪的安装装置能有效消除地震仪周围的空气对流，更重要的是这种装置能有效地将地震仪与基岩耦合，得到最佳地面运动观测数据。
58.浅孔直埋地震仪的安装方式在许多方面都是对目前普遍采用的临时地面和半地下室安装地震仪的改进和升级。通过浅孔直埋方式安装的地震仪能有效提高观测数据的信噪比、减少占地面积、降低安装成本、提升地震仪的稳定性，特别适合在野外工作环境下临时布设地震台。
59.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。