一种钻孔压水试验水压式栓塞排水泄压机构技术领域
本实用新型属于水利水电工程勘察试验仪器技术领域，具体是涉
及一种钻孔压水试验水压式栓塞排水泄压机构。
背景技术
国内水利水电工程领域测试和评价岩石透水性的方法，大都采用
钻孔压水试验，目前国内使用的止水栓塞有双管循环式、单管顶压式、
水压式和气压式4种类型。双管循环式栓塞的优点是不存在管路压力
损失，缺点是需要下两套管子，对小口径金刚石钻孔不适用，且操作
费时，尤其是在钻孔较深时表现较为突出。双管循环式栓塞目前已很
少采用。单管顶压式栓塞的优点是操作简单，缺点是栓塞长度较短，
当孔壁岩石较破碎时止水效果较差。水压式栓塞和气压式栓塞的共同
特点是胶囊易与孔壁紧贴，即使在孔壁不太平直的情况下，也能实现
面接触，且栓塞较长、止水可靠性好，对不同孔径、孔深的钻孔均能
适应，操作比较方便。
但是水压式栓塞在地下水较深的钻孔进行压水试验后，由于膨胀
管路的水柱较高，而又没有地下水位的抵消，栓塞很难卸压恢复原状。
当地下水位达到一定的深度，根据统计一般为60m左右时，栓塞就
难以复原，地下水位达到100m左右时，水压式栓塞基本不能使用。
目前市场上销售及采用的基本为双回路栓塞，一管路由钻杆供试
验用水，另一管路采用高压软管供膨胀用水(气体)，两套管路同时
放入孔内，该形式不适用于小口径深钻孔，试验完成后退出时，高压
软管容易与钻杆绞在一起无法取出，在深钻孔中需要大量的高压软管
做封隔器的回路，并且此栓塞形式同样存在泄压的问题。因此如何解
决水压式栓塞的排水泄压问题，使水压式栓塞得到广泛应用。是目前
水利水电工程勘察试验技术领域亟待解决的问题。
发明内容
为解决上述问题，本实用新型提供了一种钻孔压水试验水压式栓
塞排水泄压机构。通过该泄压机构解决了水压式栓塞的排水泄压难
题，使栓塞得到广泛应用。
本实用新型是通过如下技术方案予以实现的。
一种钻孔压水试验水压式栓塞排水泄压机构，包括用于连接钻杆
的阀体及用于连接栓塞的阀芯，所述阀芯安装在阀体内部，并在阀芯
上套装有弹簧，所述阀体内部位于阀芯中心还设置有螺杆，所述螺杆
上端固定在阀体顶部，并在螺杆下端固定有堵头。
所述阀芯上端对称设置有通水孔。
所述阀体上对称设置有旁通水孔。
所述螺杆采用细螺杆。
所述阀芯活动距离与正常状态下堵头与阀芯接触面距离相等。
本实用新型的有益效果是：
与现有技术相比，通过在水压式栓塞中使用本实用新型所述的排
水泄压机构，可以使水压式栓塞适用于低下水位60米以下的钻孔试
段中，使得水压式栓塞能更广泛的应用到压水试验中。解决了使用其
他形式栓塞的封隔不严、易出现孔内事故、重新配置设备、管路等问
题。使用该泄压机构连接双塞，可实现连续压水试验，大大降低工作
量。
附图说明
图1本实用新型处于正常状态时结构示意图；
图2本实用新型处于泄压状态时的结构示意图。
图中：1-阀体，2-阀芯，3-弹簧，4-堵头，5-旁通水孔，6-通水孔，
7-钻杆，8-栓塞，9-螺杆。
具体实施方式
下面结合附图进一步描述本实用新型的技术方案，但要求保护的
范围并不局限于所述。
如图1、图2所示，本实用新型所述的一种钻孔压水试验水压式
栓塞排水泄压机构，包括用于连接钻杆7的阀体1及用于连接栓塞8
的阀芯2，所述阀芯2安装在阀体1内部，并在阀芯2上套装有弹簧
3，所述阀体1内部位于阀芯2中心还设置有螺杆9，所述螺杆9上
端固定在阀体1顶部，并在螺杆9下端固定有堵头4。该泄压机构在
使用时，直接将阀体1连接于供水水路(图中钻杆7)，阀芯2连接
于栓塞8。阀芯2与下部连接的栓塞8依靠弹簧3弹力悬挂，处于阀
块上限位，该处采用O型橡胶圈挤压密封。堵头4通过螺杆9固定，
阀芯2活动距离与正常状态下堵头4与阀芯2接触面距离相等。
所述阀芯2上端对称设置有通水孔6。
所述阀体1上对称设置有旁通水孔5。在实际制造中，旁通水孔
5位于阀体1中部。
所述螺杆9采用细螺杆。
本实用新型的工作过程为：在工作期间由弹簧3弹力及上下提动
钻杆7的外力作用，使钻杆7与环空通道、栓塞8通道打开或关闭，
达到排压泄水目的；在封闭胶囊压力的情况下，平衡钻柱内水柱与钻
孔环空水压力，可靠的减小胶囊内外压力差，达到泄压效果。
如图1所示，在正常状态下，水路通过本实用新型所述的泄压机
构内部空间进入水压式栓塞，进行压水试验。试验结束后，提动钻杆，
带动阀体1上移，弹簧3压缩，通水孔6与旁通水孔5连通，堵头4
封闭栓塞8与钻杆7水路通道，钻杆7内水流入钻孔环空内，压力平
衡。下移钻杆7，阀体1下移，钻杆7与胶囊水路连通，胶囊内水靠
弹力泄压，胶囊收缩，脱离孔壁。
下面通过理论计算与现场试验，对本实用新型解决水压式栓塞排
水泄压问题进一步详细说明。
如试验钻孔地下水位低(≥60米，如地下水位高则可直接水压
式栓塞进行试验)时，则将本实用新型所述的泄压机构连接于液压栓
塞与钻杆之间，此时该泄压机构处于如图1所示的正常状态，将整套
设备下入孔内试验段需要封隔位置处。水泵供水，水经钻杆、泄压机
构、栓塞进入胶囊内，待胶囊充水到达设定压力(栓塞充水压力大于
最大试段压力0.2～0.3MPa)时，钻杆下移，此时栓塞转换开关下移，
封闭胶囊压力水，水直接进入试验段内，泄压机构阀块仍处于正常状
态，此时胶囊封隔试段，水泵与试验段管路连通，可进行压水试验。
试验结束后，打开水泵回水阀，钻孔试段内泄压，试段压力水泄
压完成后，缓慢提动钻杆，直至钻杆无法上移(提升力比钻杆等重力
稍大)。提动钻杆过程中，栓塞转换开关上移，钻杆至钻孔试段水路
关闭，胶囊与钻杆通道打开，但由于钻杆内与钻孔环空水柱压力差大
及提动钻杆时间短暂，胶囊无法完全排水卸压，栓塞胶囊由于膨胀变
形，仍紧贴于钻孔内壁，无法上下活动，泄压机构阀块行程受阻，进
而压缩弹簧3，阀块相对下移，如图2所示，直至阀块处于下限位，
此时钻杆与钻孔环空通道打开，同时胶囊与钻杆通道由于堵头堵死处
于关闭状态，钻杆内水柱流入钻孔环空内，压力平衡，此时稍微下移
钻杆，弹簧3恢复，堵头4移开，胶囊与钻杆通道重新打开，此时胶
囊内外几乎无压力差，胶囊由于自身弹力恢复，排出胶囊内压力水，
脱离孔壁，完成排水卸压。现场操作时，可以反复操作，直至栓塞脱
离孔壁。