具体实施方式

下面结合图1至图11，对本发明的一个具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。

实施例1：

如图1、图2所示，本发明实施例提供了一种岩土工程围岩裂隙探测装置，包括壳体1、平移机构、四个定位器3、多个测距装置以及驱动机构。所述壳体1内固定有平移机构，平移机构包括移动件2，移动件2在平移机构的带动下在壳体1内沿直线运动；四个定位器3位于同一平面上，该平面与移动件2的移动方向平行；其中三个所述定位器3固定在壳体1内，另一定位器3固定在移动件2上；多个测距装置中的一个固定在壳体1上，该测距装置的探测方向与移动件2的移动方向平行；其余测距装置均固定在移动件2的侧壁上，其余测距装置的探测方向均与移动件2的移动方向垂直，壳体1上与其余测距装置相对的位置均开设有允许测距装置测距时穿过的通槽4；驱动机构，固定在壳体1上用于带动探测装置前进。

进一步地，所述探测装置还包括控制系统，控制系统包括数据接收模块、数据处理模块、数据统计模块以及中央处理器；数据接收模块用于接收所述定位器3的位置坐标数据，接收多个所述测距装置测量的距离数据；数据处理模块，首先确定三维坐标系的坐标原点，根据获取所述数据接收模块接收的数据并对数据进行处理；根据三个固定在壳体1上的定位器3的位置坐标数据确定一个平面，另一个固定在移动件2上的定位器3的位置坐标数据为探测点所在的位置坐标数据；根据测距装置测量的距离数据和所述探测点所在的位置坐标数据确定测距装置测量的围岩裂隙边沿上的点的位置坐标数据；数据统计模块用于将所述数据处理模块处理后所得的全部位置坐标数据绘制到同一三维坐标系中；中央处理器，用于协调所述数据接收模块、所述数据处理模块以及所述数据统计模块的工作。

进一步地，如图2、图3所示，多个所述测距装置均为激光测距装置，激光测距装置的数量为五个，五个激光测距装置均与中央处理器连接，五个激光测距装置依次为前边沿测距装置5、左边沿测距装置6、右边沿测距装置7、上边沿测距装置8以及下边沿测距装置9；前边沿测距装置5固定在壳体1外侧前端，前边沿测距装置5的激光发射方向与移动件2的移动方向平行并向围岩裂隙前边沿发射激光测距；左边沿测距装置6固定在移动件2的外侧壁，左边沿测距装置6的激光发射方向垂直于移动件2的移动方向并向围岩裂隙左边沿发射激光测距；右边沿测距装置7固定在移动件2的外侧壁，右边沿测距装置7的激光发射方向垂直于移动件2的移动方向并向围岩裂隙右边沿发射激光测距；上边沿测距装置8固定在移动件2的外侧壁，上边沿测距装置8的激光发射方向垂直于移动件2的移动方向并向围岩裂隙上边沿发射激光测距；下边沿测距装置9固定在移动件2的外侧壁，下边沿测距装置9的激光发射方向垂直于移动件2的移动方向并向围岩裂隙下边沿发射激光测距。

本发明提供一种岩土工程围岩裂隙探测装置，体积较小，在驱动机构的带动下探测装置能自由的在岩土裂隙内移动。本发明探测装置的壳体为圆筒，圆筒表面光滑便于在裂隙内移动。本发明在壳体内部设有四个定位器3，利用三个固定在壳体1上的定位器3的位置坐标数据确定一个平面，另一个固定在移动件上的定位器3的位置坐标数据为探测点所在的位置坐标数据。本发明在壳体1内设有多个测距装置，多个测距装置均为激光测距装置。前边沿测距装置5向探测装置向前移动的最前端发射激光，当激光接触到围岩裂隙一点接触后返回，就完成与探测点相对的围岩裂隙前边沿所对应点的测量。由于探测点所在的位置是确定的，那么根据测距装置测量的距离数据和所述探测点所在的位置坐标数据就能确定测距装置测量的围岩裂隙边沿上的点的位置坐标数据。更换探测位置后，多次测量围岩裂隙边沿上的点的位置坐标数据，将测量的全部数据汇总到三维建模软件中建立围岩裂隙三维坐标模型。

本发明中为了便于计算，左边沿测距装置6和右边沿测距装置7发射的激光在同一直线上，并且与三个固定在壳体1上的定位器3的位置坐标数据确定的平面平行。上边沿测距装置8和下边沿测距装置9发射的激光也在同一直线上，并且垂直于三个固定在壳体1上的定位器3的位置坐标数据确定的平面。

实施例2：

本实施例基于实施例1，如图1、图2、图4所示，所述平移机构包括水平放置在所述壳体1内的螺杆10，螺杆10的左端通过轴承与壳体1连接，螺杆10的右端通过轴承与竖直固定在壳体1内的挡板12连接；螺杆10与螺母11螺纹连接，螺母11的外侧套设有移动件2；所述左边沿测距装置6、所述右边沿测距装置7、所述上边沿测距装置8以及所述下边沿测距装置9均固定在移动件2的侧壁上；所述移动件2的侧壁还通过导向机构与所述壳体1连接；螺杆10的右端与第一电机13的输出轴连接，第一电机13固定在挡板12上，第一电机13与所述中央处理器连接。

本发明在壳体1内固定有平移机构，平移机构带动一个定位器3和多个测距装置同时移动，固定在移动件2上的定位器3移动改变的是探测点的位置，通过改变探测点和多个测距装置的位置实现在探测装置整体不动的情况下对不同位置的围岩裂隙边沿上的点的位置坐标数据进行测量。

实施例3：

本实施例基于实施例1，如图5所示，所述驱动机构包括两个驱动组件，每个驱动组件均包括驱动轴14，横向贯穿所述壳体1；驱动轮15，分别套设在所述驱动轴14两侧；从动齿轮16，套设在所述驱动轴14外侧；主动齿轮17，与所述从动齿轮16啮合；第二电机18，其输出轴与所述主动齿轮17的中心转轴连接；所述第二电机18与所述中央处理器连接；

其中，一个驱动组件的驱动轴14横向贯穿所述壳体1前端，另一个驱动组件的驱动轴14横向贯穿所述壳体1后端。

进一步地，如图6所示，驱动轮15包括圆盘19和多个摩擦组件，多个摩擦组件绕圆盘19中心周向均布，每个摩擦组件均包括杆体20，杆体20一端与圆盘19固定连接，杆体20另一端通过转轴与摩擦件21连接，摩擦件21上可拆卸连接有橡胶摩擦垫。

本发明的探测装置在移动时利用驱动机构带动其前进，驱动机构由前后两个驱动组件组成，通过同时正向或反向转动驱动组件带动探测装置向前或向后移动。同时为了更好的适应围岩裂隙内部不平整的状态，本发明的驱动轮并没有采用现有技术中的轮子，现有技术中的轮子在工作时与地面接触面积小，适合在平面内行走，而不适合在不平整且附着力不好的围岩裂隙表面行走。本发明的驱动轮由多个摩擦组件组成，多个摩擦组件在驱动轮的驱动下依次与围岩裂隙表面接触，在摩擦力的作用下带动整个探测装置前进。

实施例4：

本实施例基于实施例1，如图1所示，所述壳体1前端固定有掘进机构，掘进机构包括固定在所述壳体1前端的第三电机22，第三电机22的输出轴与螺旋钻头23连接，第三电机22的外侧套设有外壳体24，外壳体24固定在所述壳体1前端；所述第三电机22与所述中央处理器连接。

本发明的探测装置设有掘进机构，将掘进机构固定在壳体1前端，在前进的过程中通过第三电机22带动螺旋钻头23转动，螺旋钻头23转动在掘进机构前进时将其前方拥堵的杂质清除，边缘探测装置稳定前进。

实施例5：

本实施例基于实施例1，如图3所示，所述壳体1上固定有用于开关通槽4的开关组件，所述开关组件包括两个滑槽25、两个滑动板26以及两个电磁铁27；两个滑槽25分别开设在壳体1与通槽4相对位置的左右两侧，两个滑槽25内分别设有一与其滑动连接的滑动板26；两个滑动板26相对的一侧固定有两个电磁铁27，两个电磁铁27均与中央处理器连接。

本发明在壳体1上与通槽4相对的位置还设有开关组件，利用开关组件在多个测距装置测量数据时将通槽4打开，使测距装置发射的激光穿透通槽4。当测距完成后利用开关组件将通槽4关闭，避免过多的杂质进入到通槽4内。

实施例6：

本实施例基于实施例1，如图2所示，所述壳体1为圆筒形，壳体1上端固定有定位机构，所述定位机构包括电动推杆28，电动推杆28固定在所述壳体1上开设的凹槽内，电动推杆28的伸缩端与定位板29连接，定位板29上固定有用于与围岩裂隙内壁接触的柔性橡胶垫；所述电动推杆28与所述中央处理器连接。

本发明设有定位机构，当探测装置移动到某一位置时先将其暂停到该位置进行数据测量，为了保证探测装置在围岩裂隙内部的稳定性，启动定位机构的电动推杆28，电动推杆28向上推动定位板29，定位板29上固定的柔性橡胶垫与围岩裂隙表面接触增加探测装置在探测数据时的稳定性。

实施例7：

本实施例提供一种岩土工程围岩裂隙探测方法，包括如下步骤：

将探测装置放置到围岩裂隙内，探测装置上固定有四个位于同一平面上的定位器和多个测距装置；

根据三个定位器的位置坐标数据确定一个平面，另一个定位器的位置坐标数据为探测点所在的位置坐标数据；

利用测距装置测量出所述探测点所对应的围岩裂隙前边沿与探测点之间的距离，根据该距离数据和探测点所在的位置坐标数据确定围岩裂隙前边沿上的点的位置坐标数据；

利用测距装置测量出所述探测点所对应的围岩裂隙左边沿与探测点之间的距离，根据该距离数据和探测点所在的位置坐标数据确定围岩裂隙左边沿上的点的位置坐标数据；

利用测距装置测量出所述探测点所对应的围岩裂隙右边沿与探测点之间的距离，根据该距离数据和探测点所在的位置坐标数据确定围岩裂隙右边沿上的点的位置坐标数据；

利用测距装置测量出所述探测点所对应的围岩裂隙上边沿与探测点之间的距离，根据该距离数据和探测点所在的位置坐标数据确定围岩裂隙上边沿上的点的位置坐标数据；

利用测距装置测量出所述探测点所对应的围岩裂隙下边沿与探测点之间的距离，根据该距离数据和探测点所在的位置坐标数据确定围岩裂隙下边沿上的点的位置坐标数据；

改变所述裂隙探测装置在所述探测区域内的位置进行多次测量，多次测量结束后将同一所述探测区域内全部的测量坐标数据汇总；

测量结束后将全部的测量坐标数据汇总导入到三维建模软件的同一坐标系中，三维建模软件根据测量的多个数据建立围岩裂隙三维坐标模型。

本发明的工作原理：

本发明在使用时将探测装置放入到围岩裂隙内，探测装置在驱动机构的驱动下沿围岩裂隙移动，探测装置移动一段距离后暂停来测量该位置的数据。探测装置上固定有四个定位器和多个测距装置。

四个定位器3均位于同一平面上，如图10所示，三个固定在壳体1内的定位器3所在的点依次为A点、B点、C点，根据A点、B点、C点三点的位置坐标数据确定一个平面为ABC平面。另一个固定在移动件2上的定位器3所在的点为O点，以O点为探测点，O点的位置坐标数据即为探测点的位置坐标数据。

先启动前边沿测距装置，如图10所示，前边沿测距装置向围岩裂隙最前端发射激光交点为D点，当激光接触到围岩裂隙前边沿后返回到测距装置就完成了围岩裂隙前边沿与测距装置之间距离的测量。根据测量的距离能计算出激光与前边沿接触的点D点与探测点O点之间的水平距离，即OD之间的距离为L1。

启动左边沿测距装置，如图10所示，左边沿测距装置向围岩裂隙左边沿发射激光交点为E点，当激光接触到围岩裂隙左边沿后返回到测距装置就完成了围岩裂隙左边沿与测距装置之间距离的测量。根据测量的距离能计算出激光与左边沿接触的点E点与探测点O点之间的水平距离，即OE之间的距离为L2。为减小计算难度激光发射时的直线平行与ABC平面，那么根据已知点O点的位置坐标数据就能确定E点的坐标。同理，右边沿测距装置7向围岩裂隙右边沿发射激光交点为F点，那么根据已知点O点的位置坐标数据就能确定F点的坐标。

启动上边沿测距装置，如图10所示，上边沿测距装置向围岩裂隙上边沿发射激光交点为G点，当激光接触到围岩裂隙上边沿后返回到测距装置就完成了围岩裂隙上边沿与测距装置之间距离的测量。根据测量的距离能计算出激光与上边沿接触的点G点与探测点O点之间的水平距离，即OG之间的距离为L3。为减小计算难度激光发射时的直线平行与ABC平面，那么根据已知点O点的位置坐标数据就能确定G点的坐标。同理，下边沿测距装置7向围岩裂隙右边沿发射激光交点为H点，那么根据已知点O点的位置坐标数据就能确定H点的坐标。

启动平移机构，平移机构带动一个定位器3和多个测距装置同时移动，固定在移动件上的定位器移动改变的是探测点的位置，通过改变探测点和多个测距装置的位置实现在探测装置整体不动的情况下对不同位置的围岩裂隙边沿上的点的位置坐标数据进行测量。

关闭平移机构即壳体1所在位置的数据采集完成后启动驱动机构带动整个探测装置前进，完成在裂隙内多探测点数据的测量，测量结束后将所有探测区域内测量的全部的坐标数据汇总，将汇总的坐标数据导入三维建模软件中建立围岩裂隙三维坐标模型。

综上所述，本发明提供一种岩土工程围岩裂隙探测装置，能进入到宽度较大的裂缝内，并在裂隙内部移动到不同的位置，以不同的位置为探测点探测围岩裂隙边沿点的坐标数据，通过测量的全部数据建立围岩裂隙三维坐标模型，实现对围岩裂隙断层全貌的掌握。