一种钻孔裂隙的光谱探测装置及其使用方法

本发明属于围岩质量检测，具体涉及一种钻孔裂隙的光谱探测装置及其使用方法。

背景技术：

1、在隧道开挖和矿井开采过程中，锚固结构在建筑、桥梁、岩石、隧道等工程结构中起着重要的支撑和固定作用。但锚孔内存在的裂隙可能会导致结构的强度和稳定性受到影响。裂隙的存在会导致材料的削弱和破坏，从而减小结构的承载能力和抗震能力。特别是在高压力或高荷载情况下，裂隙的扩展和发展可能会导致结构的破坏和倒塌。裂隙也可能会导致锚杆或锚索的失效，导致锚固的效果受到影响，降低锚杆或锚索的抗拉承载能力。如果裂隙继续扩展和发展，锚杆或锚索可能会因失效而脱落，导致结构的不稳定和危险。裂隙还可能会导致水的渗漏和固结问题。裂隙的存在会导致地下水的渗入，增加土体或岩体的水分含量。这可能导致土体或岩体的稳定性降低和变形增加，进一步加剧裂隙的发展和结构的不稳定。通过对锚孔内的裂隙进行检测，可及早发现潜在的安全隐患，采取相应措施加以修复或加固，确保结构的安全性。这对于选择适当的锚固方案、确定负荷承载能力以及预测结构的寿命和可靠性至关重要。当锚孔内出现裂隙时，需要及时进行检测和修复。通过检测裂隙情况，可确定采取何种方法和材料进行修复，以延长锚固系统的使用寿命。

2、一些传统的锚孔内裂隙检测技术通常只能检测到较浅的裂隙，无法对较深的裂隙进行有效检测。这是由于信号的衰减和干扰，以及传感器的限制所导致的。同时大部分裂隙检测技术的空间分辨率相对较低，无法提供足够的细节和准确的裂隙形态信息。这可能会导致对裂隙的判断和评估存在一定的误差，限制了对工程安全性和稳定性的准确评估。在锚孔内裂隙检测中，不同类型和形态的裂隙可能需要不同的检测方法和技术。然而，目前的技术往往无法准确识别不同类型和形态的裂隙，这可能会导致对裂隙性质和影响的理解不准确。裂隙检测技术需要较长的时间进行数据采集和分析，导致检测速度较慢。这可能会限制其在实际工程中的应用，特别是对于大规模工程和需要快速检测的情况。在相当一部分情况下，需要对锚孔内裂隙进行实时监测，以及对其变化和演化进行实时响应。

3、然而，目前的锚孔内裂隙检测技术往往无法实现实时监测的要求，这可能会限制对裂隙变化的及时掌握和处理。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明提供了一种钻孔裂隙的光谱探测装置及其使用方法，能够精确检测围岩裂隙开度及其发育、走向，进而指导适用于地下支护和加固技术的选择，以确保工程的可持续和安全运行。

2、本发明的技术方案是：

3、一种钻孔裂隙的光谱探测装置，包括：

4、主杆体，其一端设置有喷头，另一端套装有主体套筒，第一导管组件，设置在所述主杆体内，用于连通泵送结构的输出端和喷头，将含有白色超细硅胶颗粒的透明浆液经喷头送至钻孔裂隙，第二导管组件，设置在所述主杆体内，用于连通高压供气组件的输出端和喷头，给含有白色超细硅胶颗粒的透明浆液加压，

5、直线移动组件，设置在所述主杆体上，位于远离所述主体套筒的一侧，所述直线移动组件具有移动部，所述移动部的移动方向与所述主杆体的长度方向一致，

6、光谱检测装置，与所述移动部上侧固定连接，所述光谱检测装置用于根据白色超细硅胶颗粒的反射光检测白色超细硅胶颗粒的位置。

7、优选的，所述喷头包括：

8、筒体，其一端设置有与所述主杆体匹配的连接结构，

9、半球体，设置在所述筒体的另一端，其材质是柔性橡胶，

10、多个喷头突起，均布设置在所述半球体的凸面上，在每个喷头突起上开设有通孔，所述通孔的中心轴线过所述半球体的中心，多个所述喷头突起的材质是柔性橡胶。

11、优选的，所述第一导管组件包括：

12、多条注浆管，设置在所述主杆体内且沿所述主杆体的圆周方向间隔均匀分布，所述注浆管的长度方向与所述主杆体的长度方向一致，所述注浆管的一端与所述喷头连通，所述注浆管的另一端用于和泵送结构的输出端连通。

13、优选的，所述第二导管组件包括：

14、第一注气结构，其包括多条第一注气管，多条所述第一注气管设置在所述主杆体内且沿所述主杆体的圆周方向间隔均匀分布，所述第一注气管的长度方向与所述主杆体的长度方向一致，所述第一注气管的一端与所述喷头连通，所述第一注气管的另一端用于和高压供气组件的输出端连通。

15、优选的，多条所述注浆管和多条第一注气管间隔布置。

16、优选的，所述直线移动组件包括：

17、滑槽，开设在所述主杆体上，所述滑槽的长度方向与主杆体的长度方向一致，

18、电机，固定在所述滑槽内，所述电机的输出端的中心轴线与所述主杆体的长度方向垂直，

19、辊轴，套装固定在所述电机的输出端上，

20、拉线，缠绕在所述辊轴上，所述拉线的第一端与辊轴固定，

21、滑块，其一侧与所述拉线的第二端固定连接，所述滑块的另一侧通过复位弹簧与滑槽的侧壁固定连接，所述滑块与所述滑槽滑动连接，所述光谱检测装置与所述滑块的上侧固定连接。

22、优选的，所述主杆体上还设置有至少一组第二注气结构，所述第二注气结构包括设置在所述主杆体外侧的多个第二注气管，多个所述第二注气管在主杆体的周向均布设置，多个所述第二注气管的其中一端分别与多个第一注气管一一对应连通，另一端分别连接喷嘴。

23、优选的，所述主杆体的中部设有压力检测组件，所述压力检测组件用于实时检测注浆后孔隙内部的压力。

24、优选的，所述主体套筒靠近所述喷头的一端设置有托盘，所述主体套筒和托盘固定连接。

25、上述的钻孔裂隙的光谱探测装置的使用方法，包括以下步骤：

26、将所述主体套筒嵌入锚孔内，使得喷头深入锚孔底部，将所述第一导管组件和泵送结构的输出端连通，将所述第二导管组件和高压供气组件的输出端连通，将所述光谱检测装置电连接数据存储器，所述数据存储器电连接数据处理器，所述数据处理器电连接显示器，启动泵送结构，将含有白色超细硅胶颗粒的透明浆液注入锚孔并使其在锚孔内渗透直至将含有白色超细硅胶颗粒的透明浆液充满裂隙，启动所述光谱检测装置和所述直线移动组件，使得所述直线移动组件的移动部带动所述光谱检测装置沿着所述主杆体的长度方向移动，利用光谱检测装置向锚孔内发射恒定波长和强度的光线，根据白色超细硅胶颗粒的反射光检测白色超细硅胶颗粒在锚孔内的位置，从而实现裂隙的探测。

27、与现有技术相比，本发明提供的一种钻孔裂隙的光谱探测装置及其使用方法，可精确检测裂隙的开度和走向，以便于评估裂隙对工程的影响，有助于及早发现潜在的问题和隐患，进而采取相应的措施进行修复和加固，防止工程事故的发生，提高工程安全性，降低工程风险。本发明结构简单，检测精确，功能稳定，有助于消除潜在威胁，减少事故的发生，保证工作人员的生命安全，实用性强，值得推广。

技术特征：

1.一种钻孔裂隙的光谱探测装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的钻孔裂隙的光谱探测装置，其特征在于，所述喷头（2）包括：

3.根据权利要求1所述的钻孔裂隙的光谱探测装置，其特征在于，所述第一导管组件包括：

4.根据权利要求3所述的钻孔裂隙的光谱探测装置，其特征在于，所述第二导管组件包括：

5.根据权利要求4所述的钻孔裂隙的光谱探测装置，其特征在于，多条所述注浆管（8）和多条第一注气管（9）间隔布置。

6.根据权利要求5所述的钻孔裂隙的光谱探测装置，其特征在于，所述直线移动组件包括：

7.根据权利要求6所述的钻孔裂隙的光谱探测装置，其特征在于，所述主杆体（1）上还设置有至少一组第二注气结构（13），所述第二注气结构（13）包括设置在所述主杆体（1）外侧的多个第二注气管（14），多个所述第二注气管（14）在主杆体（1）的周向均布设置，多个所述第二注气管（14）的其中一端分别与多个第一注气管（9）一一对应连通，另一端分别连接喷嘴（15）。

8.根据权利要求1所述的钻孔裂隙的光谱探测装置，其特征在于，所述主杆体（1）的中部设有压力检测组件（16），所述压力检测组件（16）用于实时检测注浆后孔隙内部的压力。

9.根据权利要求1所述的钻孔裂隙的光谱探测装置，其特征在于，所述主体套筒（3）靠近所述喷头（2）的一端设置有托盘（17），所述主体套筒（3）和托盘（17）固定连接。

10.权利要求1-9任一所述的钻孔裂隙的光谱探测装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本发明属于围岩质量检测技术领域，涉及一种钻孔裂隙的光谱探测装置及其使用方法，装置结构包括：主杆体，其一端设置有喷头，另一端套装有主体套筒，第一导管组件设置在主杆体内，用于连通泵送结构的输出端和喷头，第二导管组件，设置在主杆体内，用于连通高压供气组件的输出端和喷头，直线移动组件，设置在主杆体上，位于远离主体套筒的一侧，直线移动组件具有移动部，移动部的移动方向与主杆体的长度方向一致，光谱检测装置，设置在移动部上侧且与移动部固定连接，光谱检测装置用于根据白色超细硅胶颗粒的反射光检测白色超细硅胶颗粒的位置。本发明可精确检测裂隙的开度和走向，以便于评估裂隙对工程的影响，装置结构简单，检测精确。技术研发人员：陈梁,孟庆彬,张祥辉,李为腾,王洪涛,曹悦,孔正,张加加受保护的技术使用者：中国矿业大学技术研发日：技术公布日：2024/7/25