DE102004057642A1

DE102004057642A1 - Bohrloch-Streckenmesssonde

Info

Publication number: DE102004057642A1
Application number: DE102004057642A
Authority: DE
Inventors: Franz Glötzl
Original assignee: Gloetzl Gesellschaft fuer Baumesstechnik mbH
Current assignee: Gloetzl Gesellschaft fuer Baumesstechnik mbH
Priority date: 2004-11-30
Filing date: 2004-11-30
Publication date: 2006-06-01
Also published as: EP1662225A1; EP1662225B1; ATE357645T1; DE502005000501D1; ES2284118T3

Abstract

Eine Bohrloch-Streckenmesssonde zum Einführen in ein Messrohr, das in ein Bohrloch eingebracht oder an einem Bauwerk angebracht ist und in vorbestimmten Abständen definierte Messmarken aufweist, besitzt einen oberen Sondenkopf und einen unteren Sondenkopf, die in ihrem gegenseitigen Abstand veränderbar gelagert sind und jeweils Halteelemente aufweisen, die an den Messmarken mit dem Messrohr in Eingriff bringbar sind. Darüber hinaus ist zumindest ein Wegaufnehmer vorgesehen, mittels dessen der gegenseitige Abstand der Halteelemente erfassbar ist. Mittels einer Auswerteeinheit können die aufgenommenen Messwerte ausgewertet werden. Dabei ist vorgesehen, dass die Halteelemente im Wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung der Bohrloch-Streckenmesssonde und radial zum Messrohr verstellbar und unter Wirkung einer Feder radial nach außen gegen die Innenwandung des Messrohres spannbar sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bohrloch-Streckenmesssonde zum Einführen in ein Messrohr, das in ein Bohrloch eingebracht oder an einem Bauwerk angebracht ist und in vorbestimmten Abständen definierte Messmarken aufweist, mit einem oberen Sondenkopf und einem unteren Sondenkopf, die in ihrem gegenseitigen Abstand veränderbar gelagert sind und jeweils Halteelemente aufweisen, die an den Messmarken mit dem Messrohr in Eingriff bringbar sind, mit zumindest einem Wegaufnehmer, mittels dessen der gegenseitige Abstand der Halteelemente erfassbar ist, und mit einer Auswerteeinrichtung, mittels der die aufgenommenen Messwerte auswertbar sind.
In vielen geotechnischen Bereichen ist es notwendig und sinnvoll, die Bewegungen des Erdbodens, eines Bauwerks oder eines Gebirges zu überwachen. Es kann sich dabei um die Überwachung von Bauwerken, z.B. eines Tunnels oder einer Staumauer, oder auch um die Erkennung und Überwachung po tentieller Bergsturzgebiete oder um die Untersuchung des Quellverhaltens eines Gebirges handeln.

Für die geotechnische Deformationsmessung sind sogenannte Bohrloch-Streckenmesssonden bekannt, die in regelmäßigen zeitlichen Abständen in ein Messrohr eingefahren werden, das in einem Bohrloch angeordnet oder an einem Bauwerk angebracht ist. Das Messrohr weist in vorbestimmten axialen Abständen von beispielsweise einem Meter genau definierte Messmarken auf, deren gegenseitiger Abstand mittels der Bohrloch-Streckenmesssonde gemessen und erfasst wird.

Im Folgenden soll beispielhaft davon ausgegangen werden, dass das Bohrloch im Wesentlichen vertikal verläuft und die Bohrloch-Streckenmesssonde von oben in das ebenfalls vertikale Messrohr eingefahren wird. Die in dieser Beschreibung verwendeten Begriffe "oben" und "unten" beziehen sich auf diese Ausgestaltung.

Die Bohrloch-Streckenmesssonde weist einen oberen Sondenkopf und einen unteren Sondenkopf auf, die in ihrem gegenseitigen Abstand verstellbar sind. Mittels einer Messeinrichtung in Form eines oder mehrerer Wegaufnehmer läßt sich der gegenseitige Abstand der Sondenköpfe exakt ermitteln.

Das Messrohr wird aus einer Vielzahl von einzelnen, vorzugsweise gleichartigen Messrohrteilen zusammengesetzt, die jeweils eine relativ geringe Länge von ca. einem Meter aufweisen und über Rohrmuffen miteinander verbunden sind Im Bereich jeder Rohrmuffe ist eine Messmarke in Form mehrerer radial nach innen weisender Vorsprünge ausgebildet, die diskontinuierlich über den Umfang verteilt sind, so dass zwischen den Vorsprüngen Durchlässe gebildet sind.

Die Sondenköpfe weisen jeweils radial nach außen hervorstehende Halteelemente auf, die ebenfalls diskontinuierlich über den Umfang verteilt sind. Je nach Drehlage des Sondenkopfes können die Halteelemente entweder die Messmarke an den Durchlässen passieren oder die Vorsprünge der Messmarke formschlüssig untergreifen.

Zur Durchführung einer Messung wird die Bohrloch-Streckenmesssonde an einem Gestänge bis in eine gewünschte Tiefe in das Messrohr hinabgelassen, wobei die Sondenköpfe die Messmarken jeweils an deren Durchlässe passieren. Anschließend wird über das Gestänge eine Drehkraft auf die Bohrloch-Streckenmesssonde und somit auf deren Sondenköpfe aufgebracht, wodurch diese um einen vorbestimmten Winkel, beispielsweise 45°, so geschwenkt werden, dass die Halteelemente der Sondenköpfe unterhalb der Vorsprünge der Messmarken angeordnet sind. Dann wird die Bohrloch-Streckenmesssonde angehoben, bis die Halteelemente des unteren Sondenkopfes von unten mit den Vorsprüngen der zugeordneten Messmarke in Anlage treten. Bei einem weiteren Anheben der Bohrloch-Streckenmesssonde führt der obere Sondenkopf eine Relativbewegung zu dem unteren Sondenkopf auf, bis seine Halteelemente von unten mit den Vorsprüngen der zugeordneten Messmarke in Anlage treten. Somit ist die Messposition erreicht, in der der Abstand zwischen den beiden Sondenköpfen mittels des Wegaufnehmers erfasst und der Auswerteeinheit zugeführt wird. Ein Vergleich der gewonnenen Messwerte mit den Messwerten aus einer früheren Messung an exakt den gleichen Messmarken gibt Auskunft darüber, ob sich die Messmarken in der Zwischenzeit verschoben haben.

Nach Beendigung der geschilderten Messung wird die Bohrloch-Streckenmesssonde mittels des Gestänges wieder zurückgeschwenkt, so dass die Halteelemente die Durchlässe der Messmarke passieren können, und dann um die Länge eines Messrohrteils angehoben, woraufhin eine gleichartige Messung an den beiden weiteren aufeinanderfolgenden Messmarken durchgeführt wird. Dieses Vorgehen wird wiederholt, bis das Messrohr in einem vorgegebenen Abschnitt und insbesondere über seine gesamte Länge vermessen ist.

Die Durchführung einer Messung mit einer Bohrloch-Streckenmesssonde der genannten Art ist sehr arbeits- und zeitaufwendig. Bereits das Herablassen der Bohrloch-Streckenmesssonde in das Messrohr benötigt eine relativ lange Zeit, da man dazu ein Gestänge benötigt, mit dem auf die Bohrloch-Streckenmesssonde ein Drehmoment bzw. eine Drehkraft aufgebracht werden kann, um die Sondenköpfe in genannter Weise zu verdrehen. Der Zusammenbau eines entsprechenden Gestänges aus einzelnen Gestängeteilen benötigt relativ viel Zeit und die Handhabung der Bohrloch-Streckenmesssonde wird dadurch wesentlich erschwert. Darüber hinaus muss die Bohrloch-Streckenmesssonde immer eine vorbestimmte Dreh-Ausrichtung in dem Messrohr besitzen, um sie in dem Messrohr absenken oder anheben zu können. Dies ist verfahrenstechnisch ungünstig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bohrloch-Streckenmesssonde der genannten Art zu schaffen, mit der sich das Messrohr in einfacher und kostengünstiger Weise vermessen läst.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Bohrloch-Streckenmesssonde mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dabei ist vorgesehen, dass die Halteelemente im wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung der Bohrloch-Streckenmesssonde und radial zum Messrohr verstellbar und unter Wirkung einer Feder radial nach außen gegen die Innenwandung des Messrohres spannbar sind.

Erfindungsgemäß wird von der Grundüberlegung ausgegangen, die Sondenköpfe an den Messpunkten nicht formschlüssig mit dem Messrohr in Eingriff zu bringen, sondern die Positionierung der Sondenköpfe an den Messpunkten durch eine Federkraft, d.h. kraftschlüssig zu erreichen. Die Halteelemente sind mittels Federkraft nach außen gegen die Innenwandung des Messrohres gespannt und können dort an den Messpunkten ausgebildete Hinterschneidungen oder Messanschläge untergreifen, solange die durch die Federkraft bestimmte Haltekraft nicht durch eine größere Abzugskraft überwunden wird. Der wesentliche Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass die Sondenköpfe zu ihrer Positionierung an den Messpunkten keine vorbestimmte Dreh- oder Schwenkposition in dem Messrohr einnehmen müssen, so dass auf die Verwendung eines torsionssteifen Gestänges verzichtet werden kann. Statt dessen kann die Bohrloch-Streckenmesssonde beispielsweise an einem Seil oder Kabel in das Messrohr abgelassen und in diesem hinaufgezogen werden. Auf diese Weise ist einerseits der gerätetechnische Aufwand wesentlich geringer und auch die Durchführung der Vermessung des Messrohres läßt sich in wesentlich kürzerer Zeit erreichen. Darüber hinaus ist durch die radiale Verstellbarkeit der Halteelemente und durch deren federnde Lagerung eine zwangsweise Zentrierung der Bohrloch-Streckenmesssonde innerhalb des Messrohrs gewährleistet, was insbesondere für die Durchführung weiterer Messungen mit der Sonde, beispielsweise Neigungsmessungen, innerhalb des Messrohrs sinnvoll ist.

Zur Durchführung einer Messung wird die Bohrloch-Streckenmesssonde beispielsweise an einem Seil oder Kabel unter Eigengewicht in dem Messrohr hinabgelassen, bis die Sondenköpfe jeweils unterhalb derjenigen Messmarken angeordnet sind, deren Abstand im Folgenden vermessen werden soll. An schließend wird die Bohrloch-Streckenmesssonde langsam und vorsichtig in dem Messrohr angehoben. Wenn die federbelasteten Halteelemente des unteren Sondenkopfes die zugeordnete Messmarke erreichen, rasten sie in die dort ausgebildeten Hinterschneidungen oder Vertiefungen ein. Die Federkraft der Halteelemente des unteren Sondenkopfes ist so bemessen, dass der Eingriff mit der Messmarke des Messrohres aufrechterhalten bleibt, wenn die Bohrloch-Streckenmesssonde im folgenden weiter angehoben wird. Dabei tritt eine Relativbewegung zwischen dem oberen und dem unteren Sondenkopf auf, bis auch die federbelasteten Halteelemente des oberen Sondenkopfes in die Hinterschneidungen oder Vertiefungen der zugeordneten Messmarke anschlagen oder einrasten. In diesem Zustand ist die Messposition erreicht und die mittels des Wegaufnehmers erfasste Relativbewegung zwischen den beiden Sondenköpfen wird an die Auswerteeinrichtung gegeben, in der der gegenseitige Abstand der Messmarken und dessen Vergleich mit früheren Messungen erfolgen kann.

Um die Halteelemente der Sondenköpfe aus ihrem Eingriff mit den Messmarken zu lösen, wird die Bohrloch-Streckenmesssonde entweder ruckartig nach oben gezogen, so dass die Haltekraft der Halteelemente durch die dynamischen Effekte dieser Zugbewegung überwunden wird. Alternativ ist es auch möglich, die Bohrloch-Streckenmesssonde zunächst in Folge ihres Eigengewichts um ein geringes Maß in dem Messrohr abzusenken und dann mit erhöhter Zugkraft relativ schnell nach oben zu ziehen, so dass die dabei auftretenden dynamischen Effekte verhindern, dass sich die Sondenköpfe mit ihren Halteelementen an den zugeordneten Messpunkten festsetzen können.

Vorzugsweise weist jeder Sondenkopf mehrere über den Umfang der Bohrloch-Streckenmesssonde verteilte Halteelemente auf.

In einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass jeder Sondenkopf zumindest zwei im wesentlichen diametral gegenüberliegend angeordnete Halteelemente besitzt.

Grundsätzlich ist es möglich, dass jedes Halteelement eine eigene Feder aufweist, mit der es radial nach außen gegen die Innenwandung des Messrohres gespannt wird. Vorzugsweise ist jedoch vorgesehen, dass jeder Sondenkopf nur eine entsprechende Feder aufweist, so dass die Halteelemente jedes Sondenkopfes unter Wirkung einer gemeinsamen Feder stehen.

Die Federkräfte, mit denen die Halteelemente des oberen Sondenkopfes und des unteren Sondenkopfes radial gegen die Innenwand des Messrohres gespannt werden, können gleich groß sein. In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, dass die auf die Halteelemente des unteren Sondenkopfes einwirkende Federkraft F_U geringer als die auf die Halteelemente des oberen Sondenkopfes einwirkende Federkraft F_O ist. Dabei hat es sich bewährt, wenn das Verhältnis V der beiden Federkräfte (V = F_O/F_U) im Bereich von 1,1 bis 2,0 und insbesondere im Bereich von 1,2 bis 1,6 liegt. Aufgrund der stärkeren Auslegung der oberen Federkraft F_O ist einerseits sichergestellt, dass auch zusätzliche unplanmäßige dynamische Belastungen, die bei Gebrauch der Bohrloch-Streckenmesssonde vom Benutzer über das Seil oder Kabel im oberen Bereich der Bohrloch-Streckenmesssonde in diese eingeleitet werden, zuverlässig aufgenommen werden können und nicht dazu führen, dass die Halteelemente an den Messpunkten aus ihrer Halterung herausspringen. Darüber hinaus ist es aufgrund der erhöhten oberen Federkraft F_O möglich, die Bohrloch-Streckenmesssonde mit ausreichender Kraft gegen die Anschläge des oberen Messpunktes zu ziehen, nachdem vorher die Halteelemente des unteren Sondenkopfes bereits am unteren Messpunkt eingerastet sind, ohne dass die Gefahr besteht, dass der obere Sondenkopf über den oberen Messpunkt hinausgezogen wird.

Die radial verstellbare Lagerung der Halteelemente wird vorzugweise dadurch erreicht, dass jedes Halteelement einen von zwei gelenkig gelagerten Gestängeteilen gebildeten Kniehebel und ein daran gelagertes Eingriffsteil aufweist. Der Kniehebel bzw. die beiden Gestängeteile bilden ein mit der Spitze radial nach außen weisendes Gelenk-Dreieck, an dessen außenliegendem Gelenkpunkt das Eingriffsteil angeordnet ist, bei dem es sich vorzugsweise um eine Rolle handelt, die an der Innenwandung des Messrohres abrollen kann. Die beiden radial innenliegenden Basis-Gelenkpunkte des Kniehebel sind relativ zueinander in Längsrichtung des Messrohres verstellbar, wodurch sich eine radiale Beweglichkeit des außenliegenden Gelenkpunktes und somit des Eingriffsteils ergibt. Vorzugsweise ist einer der innenliegenden Basis-Gelenkpunkte an der Bohrloch-Streckenmesssonde fest angebracht, während der andere Basis-Gelenkpunkt unter Wirkung einer Feder steht, die ihn in Richtung des anderen Basis-Gelenkpunktes beaufschlagt und somit das Eingriffsteil radial nach außen gegen die Innenwandung des Messrohres spannt.

Der Kniehebel bildet ein im wesentlichen in einer vertikalen Schnittebene des Messrohres liegendes Dreieck mit einem oberen und einem untern Gestängeteil. Vorzugsweise besitzen die beiden Gestängeteile eine unterschiedliche Länge und sind in unterschiedlichen Winkelen relativ zur Längsachse der Bohrloch-Streckenmesssonde und somit des Messrohres angeordnet. Durch die geometrische Ausgestaltung und Anordnung des Kniehebels lassen sich für das Absenken und das Heraufziehen der Bohrloch-Streckenmesssonde in dem Messrohr unterschiedliche zu überwindende Federkräfte erreichen. In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Längen der Gestängeteile und/oder die Winkel in einem gegenseitigen Verhältnis von etwa 1:2 stehen.

Das längere Gestängeteil, das in einem geringeren bzw. flacheren Winkel relativ zur Längsachse der Bohrloch-Streckenmesssonde als das kürzere Gestängeteil verläuft, ist auf der dem unteren Ende der Bohrloch-Streckenmesssonde zugewandten Seite angeordnet. Auf diese Weise ist gewährleistet, dass beim Herablassen bzw. Absenken der Bohrloch-Streckenmesssonde in dem Messrohr aufgrund der vorliegenden Hebelverhältnisse nur relativ geringe Federkräfte der Halteelemente zu überwinden sind, während beim Anheben bzw. Heraufziehen der Bohrloch-Streckenmesssonde aufgrund des oberen, relativ steil angestellten, kurzen Gestängeteils größere Federkräfte der Halteelemente zu überwinden sind.

Die Bohrloch-Streckenmesssonde kann in an sich bekannter mit Neigungssensoren für die vertikale und/oder horizontale Neigungsmessung ausgerüstet sein. Des weiteren kann in die Bohrloch-Streckenmesssonde ein Temperatursensor angeordnet sein, um Temperatureinflüsse auf den gegenseitigen Abstand der Messpunkte bei der Auswertung der Messergebnisse berücksichtigen zu können. Zusätzlich oder alternativ dazu kann auch eine Messrohr-Torsion erfasst werden, indem der untere Sondenkopf mit seinen Halteelementen relativ zu dem oberen Sondenkopf in einem Bereich von ± 5° drehbar gelagert ist. Für die Erfassung der Messrohr-Torsion und einer Messrohr-Neigung ist es notwendig, dass die Halteelemente der Sondenköpfe eine vorbestimmte Position in Umfangsrichtung des Messrohres einnehmen, was sich beispielsweise dadurch erreichen läßt, dass im Messrohr zumindest eine sich über die Länge des Messrohres erstreckende lineare Nut ausgebildet ist.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung ersichtlich. Es zeigen:
1 einen ausschnittweisen Vertikalschnitt durch ein Messrohr,
2 das untere Ende des Messrohres mit eingefahrener Bohrloch-Streckenmesssonde,
3 eine schematische Darstellung der Kniehebel-Lagerung der Halteelemente,
4 die Bohrloch-Streckenmesssonde zu beginn eines Messvorgangs,
5 die Bohrloch-Streckenmesssonde gemäß 4 nach Erreichen der unteren Messmarke,
6 die Bohrloch-Streckenmesssonde gemäß 5 nach erfassen auch der oberen Messmarke und
7 die Bohrloch-Streckenmesssonde gemäß 6 nach Beendigung der Messung und während des Verfahrens zu weiteren Messmarken.
1 zeigt den grundsätzlichen Aufbau eines Messrohres 1, in dem die erfindungsgemäße Bohrloch-Streckenmesssonde zur Anwendung kommt. Das Messrohr 1 besteht aus mehreren koaxial in Reihe angeordneten Messrohrteilen 2, 3 und 4, wobei aufeinanderfolgende Messrohrteile jeweils mittels einer außenseitigen Rohrmuffe 5 miteinander fest verbunden sind. Im Bereich jeder Rohrmuffe 5 ist an den Messrohrteilen 2, 3 und 4 jeweils eine untere Hinterschneidung 3a bzw. 4a gebildet, die eine Messmarke darstellt. Die Messrohrteile 2, 3 und 4 besitzen alle eine relativ kurze, gleiche Länge von beispielsweise etwas weniger als einem Meter, so dass die unteren Hinterschneidungen bzw. Messmarken 3a, 4a aufeinander folgender Messrohrteile einen vorbestimmten definierten Abstand von vorzugsweise einem Meter aufweisen. 2 zeigt das untere Ende des Messrohres 1, das mittels einer Endkappe 6 verschlossen ist.
In dem Messrohr 1 ist eine Bohrloch-Streckenmesssonde 10 angeordnet, die ein längliches, sich in Axialrichtung der Bohrloch-Streckenmesssonde 10 und des Messrohres 1 erstreckendes Gehäuse 11 aufweist, an dessen oberem Ende ein oberer Sondenkopf 19 angeordnet ist. Der obere Sondenkopf 19 besitzt zwei diametral gegenüberliegend angeordnete Halteelemente 20a, 20b, die im wesentlichen senkrecht zur Messrichtung, d.h. zur Längsrichtung des Messrohres 1 verstellbar sind und unter Wirkung einer oberen Feder 21 radial nach außen gegen die Innenwandung des Messrohres 1 gespannt sind.
Oberhalb des oberen Sondenkopfes 19 ist die Bohrloch-Streckenmesssonde 10 über eine Befestigung 23 an ein Kabel 22 angeschlossen, das bis zum oberen Ende des Messrohres 1 an der Erdoberfläche führt und über das die Bohrloch-Streckenmessonde 10 im Messrohr 1 abgesenkt und angehoben werden kann. Darüber hinaus dient das Kabel 22 als Datenleitung zur Übermittlung von Messdaten an eine externe Auswerteeinrichtung.
Am unteren Ende der Bohrloch-Streckenmesssonde 10 ist ein unterer Sondenkopf 12 vorgesehen, der vom Grundsatz her den gleichen Aufbau wie der obere Sondenkopf 19 besitzt und ebenfalls zwei diametral gegenüberliegend angeordnete Halteelemente 17a und 17b aufweist, die im Wesentlichen senkrecht zur Messrichtung und radial zum Messrohr 1 verstellbar sind und unter Wirkung einer unteren Feder 18 radial nach außen gegen die Innenwandung des Messrohres 1 gespannt sind.
Der untere Sondenkopf 12 ist über eine im Inneren des Gehäuses 11 verlaufende Stange 13 mit einem Wegaufnehmer 14 verbunden und kann zusammen mit diesem relativ zu dem Gehäuse 11 und somit relativ zum oberen Sondenkopf 19 axial bewegt werden, wie es durch einen Balg 16 schematisch angedeutet ist. Zwischen dem Wegaufnehmer 14 und dem Gehäuse 11 ist eine Rückstellfeder 15 angeordnet, die den Wegaufnehmer in eine Ausgangsstellung beaufschlagt.
3 zeigt in schematischer Darstellung den Aufbau der Halteelemente, wobei beispielhaft das Halteelement 17a dargestellt ist, wobei jedoch die anderen Halteelemente 17b, 20a und 20b den grundsätzlich gleichen Aufbau besitzen.
Das Halteelement 17a umfasst einen Kniehebel 24, der von zwei gelenkig gelagerten Gestängeteilen 25 und 26 gebildet ist, sowie ein Eingriffsteil 27 in Form einer Rolle. Die beiden Gestängeteile 25 und 26 liegen in einer sich in Längsrichtung der Bohrloch-Streckenmesssonde 10 erstreckenden Vertikalebene und sind an ihrem jeweils radial innenliegenden Enden über ein Basisgelenk 25a bzw. 26a an dem unteren Sondenkopf 12 gehalten und an ihrem radial außenliegenden Gelenkpunkt 28 miteinander gelenkig verbunden, wobei auch das Eingriffsteil 27 an dem radial außenliegenden Gelenkpunkt 28 angebracht ist. Wie 3 zeigt, besitzen die beiden Gestängeteile 25 und 26 eine unterschiedliche Länge und sind in unterschiedlichem Winkel relativ zur Längsachse L der Bohrloch-Streckenmesssonde ausgerichtet.
Das obere, kürzere Gestängeteil 25 ist mit seinem inneren Basis-Gelenkpunkt 25a unterschiedlich an dem unteren Sondenkopf 12 gehalten und erstreckt sich etwa in einem Winkel von 35° bis 45° relativ zur Längsachse L.
Das untere, längere Gestängeteil 26 ist an seinem inneren Basis-Gelenkpunkt 26a axial verschieblich am unteren Sondenkopf 12 geführt und mittels der unteren Feder 18 (siehe 2) in Richtung des Basis-Gelenkpunkts 25a des anderen Gestängeteile 25 vorbespannt, wie es durch den Pfeil F_U angedeutet ist, der die von der unteren Feder 18 ausgeübte untere Federkraft darstellt. Das untere Gestängeteil 26 ist etwa doppelt so lang wie das obere Gestängeteil 25 und erstreckt sich in einem wesentlich flachen Winkel im Bereich von 15° bis 25° relativ zur Längsachse L.
In Folge der Federkraft F_U wird der radial äußere Gelenkpunkt 28 des Kniehebels 24, an dem die beiden Gestängeteile 25 und 26 miteinander verbunden sind und an dem das rollenförmige Eingriffsteil 27 gelagert ist, radial nach außen gedrückt, und liegt somit unter Federspannung an der Innenwandung des Messrohres 1 an.
Die in gleichartiger Wiese gelagerten Halteteile 20a und 20b des oberen Sondenkopfes 19 sind durch die Kraft F_O der oberen Feder 21 ebenfalls radial nach außen gegen die Innenwandung des Messrohres 1 gespannt, wobei die beiden Federkräfte F_U bzw. F_O jedoch unterschiedlich sind. Das Verhältnis V = F_O/F_U liegt im Bereich von 1,1 und 2,0 und insbesondere im Bereich von 1,2 bis 1,6. Die Federkraft der Rückstellfeder 15 des Wegaufnehmers 14 entspricht im Wesentliche der Federkraft F_U der unteren Feder und ist somit ebenfalls geringer als die Federkraft F_O der oberen Fe der.
Anhand der 4 bis 7 wird im Folgenden die Durchführung einer Einzelmessung erläutert, mit der der Abstand zwischen einer unteren Messmarke M_u an der Unterseite eines Messrohrteils und einer oberen Messmarke M_o an der Unterseite des darüberliegende Messrohrteil ermittelt werden soll.
Die Bohroch-Streckenmesssonde 10 wird zunächst in Folge ihres Eigengewichts soweit in das Messrohr 1 abgelassen, bis der untere Sondenkopf 12 deutlich unterhalb der unteren Messmarke M_u und der obere Sondenkopf 19 deutlich unterhalb der oberen Messmarke M_o angeordnet ist. Dieser Zustand ist in 4 dargestellt.
Der Abstand zwischen den Halteelementen des unteren Sondenkopfs 12 und den Halteelementen des unteren Sondenkopfs 19 ist etwas geringer als der geringste zu erwartende gegenseitige Abstand der Messmarken M_u und M_o. Wenn die Bohrloch-Streckenmesssonde mittels des Kabels 22 langsam innerhalb des Messrohres hochgezogen wird, rasten zunächst die Halteelemente des unteren Sondenkopfes in die umlaufende Vertiefung nahe dem unteren Messpunkt M_u ein und untergreifen die dortigen Hinterschneidungen bzw. Messanschläge, wie es in 5 dargestellt ist. Die Halteelemente des oberen Sondenkopfs 19 haben die obere Messmarke M_o noch nicht erreicht, wie ebenfalls aus 5 hervorgeht.
Wenn auf die sich in der Position gemäß 5 befindliche Bohrloch-Streckenmesssonde 10 mittels des Kabels 22 eine weitere nach oben gerichtete Zugkraft ausgeübt wird, bleibt der unter Sondenkopf 12 aufgrund des Eingriffs seiner Halteelemente mit den Hinterschneidungen an der unteren Messmarke M_u stehen, während der obere Sondenkopf 19 zusammen mit dem Gehäuse 11 axial angehoben wird, bis auch die Halteelemente des oberen Sondenkopfs 19 die obere Messmarke M_o erreichen und mit den dortigen Hinterschneidungen bzw. Messanschläge in Anlage treten. Die Relativbewegung zwischen dem unteren Sondenkopf 12 und dem oberen Sondenkopf 19 führt auch zu einer Relativbewegung zwischen dem Wegaufnehmer 14 und dem Gehäuse 11 unter Spannung der Rückstellfeder 15, wie es in 6 dargestellt ist. Die genannte Relativbewegung kann mittels des Wegaufnehmers 14 erfast werden, so dass sich genau feststellen läst, wie weit die beiden Messmarken M_u und M_o voneinander entfernt sind. Die Messwerte werden über das Kabel 22 an eine oberirdisch positionierte Auswerteeinrichtung weitergeleitet.
Nachdem die Messwerte aufgenommen wurden, wird die Bohrloch-Streckenmesssonde 10 durch Nachlassen des Kabels 22 um eine kurze Strecke nach unten verfahren und anschließend ruckartig bzw. zügig nach oben gezogen, wobei die beiden Sondenköpfe 12 und 19 die zugeordnete Messmarke M_o bzw. M_u jeweils aufgrund der dynamischen Belastungen passieren und somit die Ausgangsposition für die Messung der nächst höherliegenden Messmarken erreicht ist, woraufhin ein Messung in dargestellter Weise durchgeführt wird.

Claims

Bohrloch-Streckenmesssonde (10) zum Einführen in ein Messrohr (1), das in ein Bohrloch eingebracht ist oder an einem Bauwerk angebracht und in vorbestimmten Abständen definierte Messmarken (3a, 4a) aufweist, mit einem oberen Sondenkopf (19) und einem unteren Sondenkopf (12), die in ihrem gegenseitigen Abstand veränderbar gelagert sind und jeweils Halteelemente (17a, 17b, 20a, 20b) aufweisen, die an den Messmarken (3a, 4a) mit dem Messrohr (1) in Eingriff bringbar sind, mit zumindest einem Wegaufnehmer (14), mittels dessen der gegenseitige Abstand der Halteelemente (17a, 17b, 20a, 20b) erfassbar ist, und mit einer Auswerteeinrichtung, mittels der die aufgenommen Messwerte auswertbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteelemente (17a, 17b, 20a, 20b) im wesentlichen senkrecht zur Längsrichtung der Bohrloch-Streckenmesssonde und radial zum Messrohr (1) verstellbar und unter Wirkung einer Feder (18, 21) radial nach außen gegen die Innenwandung des Messrohrs (1) spannbar sind.
Bohrloch-Streckenmesssonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Sondenkopf (12, 19) zumindest zwei im wesentlichen diametral gegenüberliegend angeordnete Haltelemente (17a, 17b, 20a, 20b) aufweist.
Bohrloch-Streckenmesssonde nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Halteelemente (17a, 17b, 20a, 20b) jedes Sondenkopf (12, 19) unter Wirkung einer gemeinsamen Feder (18, 21) stehen.
Bohrloch-Streckenmesssonde nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die auf die Halteelemente (17a, 17b) des unteren Sondenkopfs (12) einwirkende Federkraft F_U geringer als die auf die Halteelemente (20a, 20b) des oberen Sondenkopfs (19) einwirkende Federkraft F_O ist.
Bohrloch-Streckenmesssonde nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein Federkraft-Verhältnis V = F_O/F_U im Bereich von 1,1 bis 2,0 und insbesondere im Bereich von 1,2 bis 1,6 liegt.
Bohrloch-Streckenmesssonde nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Halteelement (17a, 17b, 20a, 20b) einen von zwei gelenkig gelagerten Gestängeteilen (25, 26) gebildeten Kniehebel (24) und ein daran gelagertes Eingriffsteil (27) aufweist.
Bohrloch-Streckenmesssonde nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Eingriffsteil (27) von einer Rolle gebildet ist.
Bohrloch-Streckenmesssonde nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Gestängeteile (25, 26) unterschiedliche Längen aufweisen und in unterschiedlichen Winkeln relativ zur Längsachse L der Bohrloch-Streckenmesssonde (10) angeordnet sind.
Bohrloch-Streckenmesssonde nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Längen der Gestängeteile (25, 26) in einem gegenseitigem Verhältnis von etwa 1:2 stehen.
Bohrloch-Streckenmesssonde nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Winkel in einem gegenseitigem Verhältnis von etwa 1:2 stehen.
Bohrloch-Streckenmesssonde nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das längere Gestängeteil (26), das in einem geringeren Winkel relativ zur Längsachse L der Bohrloch-Streckenmessonde (10) verläuft, auf der dem unteren Ende der Bohrloch-Streckenmesssonde (10) zugewandten Seite angeordnet ist.