(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211221494.7 (22)申请日 2022.10.08 (71)申请人 中铁十一局集团有限公司 地址 430061 湖北省武汉市武昌区中山路 277号 申请人 中铁十一局集团第一工程有限公司 (72)发明人 常建超　陈龙　董司宇　彭浩　 李兴勇　胡功斌　孔靖嵘　 (74)专利代理 机构 襄阳市襄科知识产权代理事 务所 42223 专利代理师 李富维　罗绍军 (51)Int.Cl. G01N 3/40(2006.01) G01N 3/02(2006.01) G01N 21/25(2006.01) (54)发明名称 一种隧道掌子面围岩硬度检测装置 (57)摘要 本发明提供一种隧道掌子面围岩硬度检测 装置， 包括用于放置外部围岩块的底板、 设置于 所述底板 上的支撑座、 形成于所述底板与所述支 撑座之间用于将外部围岩块放置于所述底板上 的放置腔， 在对掌子面围岩进行硬度检测时， 无 需要将掌子面围岩带回实验室进行检测， 对围岩 的检测耗时短、 检测过程简单， 且检测设备结构 简单、 操作上具有简便性、 快速性， 能粗略检测围 岩的硬度， 以做出施工的相应指示， 保证隧道的 施工稳定进行。 权利要求书2页 说明书6页 附图7页 CN 115493956 A 2022.12.20 CN 115493956 A 1.一种隧道掌子面围岩硬度检测装置， 其特征在于： 包括用于放置外部围岩块的底板、 设置于所述底板上的支撑座、 形成于所述底板与所述支撑座之 间用于将外部围岩块放置于 所述底板上 的放置腔、 开设于所述支撑座内且位于所述底板上方 的容纳腔、 设置于所述支 撑座上且位于所述容纳腔内的抵顶环、 可升降设置于所述容纳腔内的用于在下降时撞击放 置于所述底板上的围岩块的撞击杆、 设置于所述撞击杆上且位于所述容纳腔内的用于驱动 所述撞击杆上升预定距离并在撞击杆下降撞击放置于所述底板上的围岩块时防止所述撞 击杆脱离所述支撑座的驱动限制套、 设置于所述撞击杆外部且位于所述调节环与所述驱动 限制套之间的用于在所述驱动限制套驱动所述撞击杆上升预定距离时受压缩储存弹性势 能的第一压缩弹簧、 设置于所述支撑座上位于容纳腔内用于驱动所述驱动限制套升预定距 离以使得所述第一压缩弹簧受压缩储存弹性势 能并在所述驱动限制套上升预定距离后保 持所述驱动限制套位置的驱动保持装置、 设置于所述支撑座上与所述驱动保持装置连接用 于在所述驱动保持装置保持所述驱动限制套位置后解除保持关系以使得所述第一压缩弹 簧释放弹性势能驱动所述撞击杆 下降撞击放置 于所述底板上的围岩块的释放装置 。 2.根据权利要求1所述的一种隧道掌子面围岩硬度检测装置， 其特征在于： 所述抵顶环 可拆卸设置于所述支撑座上且所述第一压缩弹簧两端分别抵接于所述抵顶环与所述驱动 限制套以用于在所述撞击杆未撞碎放置于所述底板上的围岩块时更换弹性系数不同的第 一压缩弹簧。 3.根据权利要求1或2所述的一种隧道掌子面围岩硬度检测装置， 其特征在于： 所述支 撑座上且位于所述抵顶环上方可转动设置有密封盖； 所述密封盖通过转动轴设置于所述支 撑座上， 所述转动轴外部设置有扭簧， 所述扭簧一端设置于所述密封盖上且另一端设置于 所述支撑座上。 4.根据权利要求2所述的一种隧道掌子面围岩硬度检测装置， 其特征在于： 所述支撑座 上设置有用于在所述撞击杆将所述底板上的围岩块撞碎时观察围岩块破碎面情况的变焦 观察镜， 所述底板上表面设置有比色盘以便于对围岩块破碎面的颜色进行对比； 所述支撑 座内壁且位于所述底板上 方设置有用于与所述变焦观察镜配合的照明灯。 5.根据权利要求1所述的一种隧道掌子面围岩硬度检测装置， 其特征在于： 所述支撑座 包括设置于所述底板上方的数个支柱、 设置于数个所述支柱之间位于所述底板上方的顶 板， 所述支柱上设置有刻度线以用于在所述撞击杆撞击外部围岩块为软泥质时观视所述撞 击杆插入的深度。 6.根据权利要求1所述的一种隧道掌子面围岩硬度检测装置， 其特征在于： 在所述撞击 杆撞碎放置于所述底板上的围岩块时， 计算第一压缩弹簧的弹性系数与所述撞击杆上升距 离的乘积， 得 出第一压缩弹簧释放弹性势能时所发出的力， 即可 得出围岩块的硬度。 7.根据权利要求2所述的一种隧道掌子面围岩硬度检测装置， 其特征在于： 在所述撞击 杆未撞碎放置于所述底板上的围岩块时将抵顶环从支撑座上拆卸下来并更换弹性系数不 同的第一压缩弹簧以用于所述撞击杆撞碎放置于所述底板上的围岩块， 再计算第一压缩弹 簧的弹性系数与所述撞击杆上升距离的乘积， 得出第一压缩弹簧释放弹性势能时所发出的 力， 即可得出围岩块的硬度。 8.根据权利要求1所述的一种隧道掌子面围岩硬度检测装置， 其特征在于： 所述驱动保 持装置包括固定设置于所述支撑座上且位于所述容纳腔内的转动电机、 设置于所述转动电权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115493956 A 2机转动端上 的传动轴、 设置于所述传动轴靠近所述转动电机那端的限位环、 可转动设置于 所述传动轴远离所述转动电机那端的驱动齿轮、 设置于所述传动轴外部且位于所述限位环 与所述驱动齿轮之 间的滑动旋转环、 设置于所述滑动旋转环靠近所述驱动齿轮那端面的数 个第一倒齿、 设置于所述驱动齿轮靠近所述滑动旋转环那端面与所述第一倒齿配合的第二 倒齿、 设置于所述传动轴外部且两端分别固定 设置于所述限位环与所述驱动齿轮之 间的第 二压缩弹簧、 竖直设置于所述驱动限制套上与所述驱动齿轮啮合的齿排； 所述滑动旋转环 可沿所述传动轴轴线方向滑动且跟随所述传动轴转动； 所述传动轴外部固定设置有固定 键， 所述滑动旋转环内设置有与所述固定键配合的键孔， 所述键孔的规格大于所述固定键 的规格。 9.根据权利要求8所述的一种隧道掌子面围岩硬度检测装置， 其特征在于： 所述释放装 置包括开设于所述滑动旋转环外表面且沿所述滑动旋转环周长的驱动槽、 可沿所述传动轴 轴线方向滑动且设置于所述支撑座上位于所述驱动槽内的传动杆、 可升降设置于所述支撑 座上且下端与所述传动杆另一端配合驱动所述传动杆沿所述传动轴轴线方向滑动以带动 所述滑动旋转环沿所述传动轴 轴线方向滑动的升降杆。 10.根据权利要求9所述的一种隧道掌子面围岩硬度检测装置， 其特征在于： 所述升降 杆下端设置有与所述传动杆另一端相抵接以用于在所述升降杆下降至预定位置时驱动所 述传动杆沿所述传动轴轴线方向滑动以带动所述滑动旋转环沿所述传动轴轴线方向滑动 的滑移驱动斜面； 所述传动杆上设置有滑块， 所述支撑座上开设有与所述滑块相配合以用 于所述连接杆在滑动时保持稳定的滑槽； 所述升降杆上端与所述支撑座之 间设置有用于在 所述升降杆下降至预定位置后带动所述升降杆上升复位的复位装置； 所述复位装置包括设 置于所述升降杆上端的按钮、 设置于所述升降杆外部且两端分别抵顶于所述升降杆下端面 与所述支撑座上端面的至少一个第三压缩弹簧。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115493956 A 3