一种可回收钻孔实时测量装置.pdf

本发明涉及一种可回收钻孔实时测量装置，该装置包括多根钻杆、设置在相邻两钻杆之间的实时测量单元以及与实时测量单元电连接的数据采集器，所述的实时测量单元的上、下两端分别设有连接伸长段，该连接伸长段上设有钻杆连接套，所述的实时测量单元通过连接伸长段及钻杆连接套与钻杆固定连接。与现有技术相比，本发明结构简单，安装方便，在钻孔的同时，能进行土层参数的实时测量，能有效提高工作效率，测量准确度高，而且装置可回收利用，经济性好，具有很好的应用前景。

1.  一种可回收钻孔实时测量装置，其特征在于，该装置包括多根钻杆、设置在相邻两钻杆之间的实时测量单元以及与实时测量单元电连接的数据采集器，所述的实时测量单元的上、下两端分别设有连接伸长段，该连接伸长段上设有钻杆连接套，所述的实时测量单元通过连接伸长段及钻杆连接套与钻杆固定连接。

2.  根据权利要求1所述的一种可回收钻孔实时测量装置，其特征在于，所述的实时测量单元包括金属底盘、设置在金属底盘上的金属中盘以及设置在金属中盘上的多个可自由转动的锚固刃刀，并且所述的锚固刃刀的刀刃边缘设有凹槽，该凹槽中设有传感器，该传感器通过电路与数据采集器连接。

3.  根据权利要求2所述的一种可回收钻孔实时测量装置，其特征在于，所述的金属底盘为圆柱形金属底盘，所述的金属中盘设置在圆柱形金属底盘的圆心处。

4.  根据权利要求3所述的一种可回收钻孔实时测量装置，其特征在于，所述的金属中盘为等边三角形金属中盘，该等边三角形金属中盘的三个顶角处分别设有限位挡块，并且所述的等边三角形金属中盘与圆柱形金属底盘通过一体成型工艺铸造在一起。

5.  根据权利要求4所述的一种可回收钻孔实时测量装置，其特征在于，所述的限位挡块为平行四边形限位挡块，所述的锚固刃刀共设有3个，并分别通过螺栓可自由转动地设置在等边三角形金属中盘的三个顶角处。

6.  根据权利要求2所述的一种可回收钻孔实时测量装置，其特征在于，所述的金属底盘、金属中盘及锚固刃刀均采用镀铬不锈钢材料制备而成。

7.  根据权利要求1所述的一种可回收钻孔实时测量装置，其特征在于，所述的钻杆连接套设置在连接伸长段与钻杆之间，并且所述的钻杆连接套与连接伸长段及钻杆均为螺纹连接。

8.  根据权利要求1至7任意一项所述的一种可回收钻孔实时测量装置，其特征在于，在进行土层勘察作业时，在打钻过程中，先将一根钻杆打下去，通过钻杆连接套安装一个实时测量单元，再通过钻杆连接套连接下一根钻杆，继续打钻，依次循环多次，直至最下层钻杆抵达预定土层深度，逆时针旋转钻杆，此时，实时测量单元中的锚固刃刀通过自身惯性及与周围土体的摩擦力而自由旋转，离开金属底 盘，并与土体接触，而设置在锚固刃刀上的传感器会与土体接触，测得土层参数，并将土层参数传递至数据采集器中，随后，顺时针旋转钻杆，此时，锚固刃刀收回到金属底盘上，拔出钻杆，即完成土层勘察作业。

一种可回收钻孔实时测量装置
技术领域
本发明属于岩土工程勘察技术领域，涉及一种测量装置，尤其是涉及一种可回收钻孔实时测量装置。
背景技术
目前，在岩土工程勘察中，为更加快速准确地掌握岩土体勘察阶段所得到地层参数，大多是通过钻孔取土来进行室内试验或者进行静载荷、旁压、十字板剪切等原位测试来获得，而并没有在钻孔过程中同时进行测量的装置和技术。
而现有室内试验对于土体扰动带来的对试验结果的误差影响，始终无法很好地得到解决；而原位测试的试验条件比较繁杂且边界条件不易控制。例如，在原位测试方面，申请号为201120255801.4的中国实用新型专利公布了一种测定土层原位渗透系数的装置，该装置包括位于装置下端的多功能探头、位于地面的小型水泵及压水控制器、数据采集器；其中所述多功能探头分别与数据采集器和压水控制器相连；水泵与压水控制器相连；数据采集器与压水控制器相连；小型水泵为孔下压水试验供水，压水控制器控制水的流速及水压，数据采集器对孔隙水压力、压水试验水压力及流速、消散试验进行实时数据采集与存储。该专利公布的技术方法主要是针对土体渗透系数的原位测试，虽然能够提高测试的准确度，但整个装置系统结构组成较为复杂，而且在实际测试过程中，边界条件控制较难，存在较大的局限性。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构简单、紧凑，容易操控，能在勘察施工阶段打钻的同时，对不同深度的土层参数进行实时测量的可回收钻孔实时测量装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种可回收钻孔实时测量装置，该装置包括多根钻杆、设置在相邻两钻杆之间 的实时测量单元以及与实时测量单元电连接的数据采集器，所述的实时测量单元的上、下两端分别设有连接伸长段，该连接伸长段上设有钻杆连接套，所述的实时测量单元通过连接伸长段及钻杆连接套与钻杆固定连接。
所述的实时测量单元包括金属底盘、设置在金属底盘上的金属中盘以及设置在金属中盘上的多个可自由转动的锚固刃刀，并且所述的锚固刃刀的刀刃边缘设有凹槽，该凹槽中设有传感器，该传感器通过电路与数据采集器连接。
在实际设计时，所述的凹槽可以设置多个，这样每个锚固刃刀上可以放置多个传感器，用来测量土层参数。
所述的金属底盘为圆柱形金属底盘，所述的金属中盘设置在圆柱形金属底盘的圆心处。
所述的金属中盘为等边三角形金属中盘，该等边三角形金属中盘的三个顶角处分别设有限位挡块，并且所述的等边三角形金属中盘与圆柱形金属底盘通过一体成型工艺铸造在一起。
所述的限位挡块为平行四边形限位挡块，所述的锚固刃刀共设有3个，并分别通过螺栓可自由转动地设置在等边三角形金属中盘的三个顶角处。
在工作状态下，所述的平行四边形限位挡块对锚固刃刀的最大张开角度起到限定作用。
所述的金属底盘、金属中盘及锚固刃刀均采用镀铬不锈钢材料制备而成。
所述的钻杆连接套设置在连接伸长段与钻杆之间，并且所述的钻杆连接套与连接伸长段及钻杆均为螺纹连接。
在进行土层勘察作业时，在打钻过程中，先将一根钻杆打下去，通过钻杆连接套安装一个实时测量单元，再通过钻杆连接套连接下一根钻杆，继续打钻，依次循环多次，直至最下层钻杆抵达预定土层深度，逆时针旋转钻杆，此时，实时测量单元中的锚固刃刀通过自身惯性及与周围土体的摩擦力而自由旋转，离开金属底盘，并与土体接触，而设置在锚固刃刀上的传感器会与土体接触，测得土层参数，并将土层参数传递至数据采集器中，随后，顺时针旋转钻杆，此时，锚固刃刀收回到金属底盘上，拔出钻杆，即完成土层勘察作业。
本发明中，锚固刃刀的旋出与土体接触是通过锚固刃刀本身的惯性及锚固刃刀与土体之间的摩擦力实现的，在实际使用时，每接一根钻杆，就安装一个实时测量单元，这样可以测量不同深度土层的温度、压力、电阻率等参数，而且本发明测量 装置在测量结束时，直接拔出钻杆，下次还可以继续利用，这样就达到了可回收的效果。
本发明可以勘察施工阶段打钻的同时对不同深度的地层进行测量，得到所需的地层参数，既节约了时间，提高了效率，又提高了测量土体在原位位置时地层参数的准确性，大大减小了扰动对土层参数的影响，同时装置也是可回收的。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)采用实时测量单元，能快速准确地测出原位土体的压力、温度、电阻率等底层参数，明显减小土体扰动带来的影响；
2)采用多根钻杆，可以根据实际工况，来调节整个测量装置的长度，能实现对不同深度土层温度、压力、电阻率等参数的实时测量；
3)整个装置结构简单，安装方便，在钻孔的同时，能进行土层参数的实时测量，能有效提高工作效率，测量准确度高，而且装置可回收利用，经济性好，具有很好的应用前景。
附图说明
图1为本发明相邻两钻杆及实时测量单元安装结构示意图；
图2为本发明实时测量单元主视结构示意图；
图3为本发明实时测量单元锚固刃刀闭合时俯视结构示意图；
图4为本发明实时测量单元锚固刃刀张开时俯视结构示意图；
图中标记说明：
1—金属底盘、2—锚固刃刀、3—凹槽、4—连接伸长段、5—金属中盘、6—钻杆、7—钻杆连接套、8—实时测量单元。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例：
如图1所示，一种可回收钻孔实时测量装置，该装置包括多根钻杆6、设置在相邻两钻杆6之间的实时测量单元8以及与实时测量单元8电连接的数据采集器，实时测量单元8的上、下两端分别设有连接伸长段4，该连接伸长段4上设有钻杆连接套7，实时测量单元8通过连接伸长段4及钻杆连接套7与钻杆6固定连接。
具体的，钻杆连接套7设置在连接伸长段4与钻杆6之间，并且钻杆连接套7与连接伸长段4及钻杆6均为螺纹连接。
如图3-4所示，实时测量单元8包括金属底盘1、设置在金属底盘1上的金属中盘5以及设置在金属中盘5上的多个可自由转动的锚固刃刀2，并且锚固刃刀2的刀刃边缘设有凹槽3，该凹槽3中设有传感器，该传感器通过电路与数据采集器连接。在实际设计时，凹槽可以设置多个，这样每个锚固刃刀2上可以放置多个传感器，用来测量土层参数。
金属底盘1为圆柱形金属底盘，金属中盘5设置在圆柱形金属底盘的圆心处；金属中盘5为等边三角形金属中盘，该等边三角形金属中盘的三个顶角处分别设有限位挡块，并且等边三角形金属中盘与圆柱形金属底盘通过一体成型工艺铸造在一起。
其中，限位挡块为平行四边形限位挡块，锚固刃刀2共设有3个，并分别通过螺栓可自由转动地设置在等边三角形金属中盘的三个顶角处。在工作状态下，平行四边形限位挡块对锚固刃刀2的最大张开角度起到限定作用。
本实施例中，金属底盘1、金属中盘5及锚固刃刀2均采用镀铬不锈钢材料制备而成。锚固刃刀2的旋出与土体接触是通过锚固刃刀2本身的惯性及锚固刃刀2与土体之间的摩擦力实现的，在实际使用时，每接一根钻杆6，就安装一个实时测量单元8，这样可以测量不同深度土体的温度、压力、电阻率等参数，在测量结束时，直接拔出钻杆6，下次还可以继续利用，这样就达到了可回收的效果。
实际操作时，在进行土层勘察作业时，在打钻过程中，先将一根钻杆6打下去，通过钻杆连接套7安装一个实时测量单元8，再通过钻杆连接套7连接下一根钻杆6，继续打钻，依次循环多次，直至最下层钻杆6抵达预定土层深度，逆时针旋转钻杆6，此时，实时测量单元8中的锚固刃刀2通过自身惯性及与周围土体的摩擦力而自由旋转，离开金属底盘1，并与土体接触，而设置在锚固刃刀2上的传感器会与土体接触，测得土层参数，并将土层参数传递至数据采集器中，随后，顺时针旋转钻杆6，此时，锚固刃刀2收回到金属底盘1上，拔出钻杆6，即完成土层勘察作业。