一种可监测钻芯工况的地质钻机制造技术

本实用新型专利技术公开了一种可监测钻芯工况的地质钻机，通过将扭矩转速传感器两端分别与第二变速箱的输出轴以及取芯机构连接，且所述取芯机构上的取芯转轴随扭矩转速传感器的转动而实现旋转；同时，所述各个液压缸的活塞杆均连接有拉压力传感器；此外，所述支撑杆的最顶端固定有拉线传感器，且所述拉线传感器上的拉线固定于钻杆上；除此之外，本实用新型专利技术还设有电控系统，且所述电控系统可实时采集各个传感器的信号，并保存，从而检测人员在使用本实用新型专利技术的地质钻机进行取芯后，可以通过对电控系统所采集到的数据进行分析，进而得知在整个取芯过程中，取芯施工人员是否出现了偷工减料、置换芯样以及岩层的一系列信息。

A geological drill capable of monitoring the working condition of drilling core

【技术实现步骤摘要】
一种可监测钻芯工况的地质钻机
本技术属于建筑桩基质量检测领域，具体涉及一种可监测钻芯工况的地质钻机。
技术介绍
桩基础是工业与民用建筑工程一种常用的基础形式，桩基础作为一种深基础，具有承载力高、稳定性好、沉降量小而均匀、沉降稳定快、良好的抗震性能等特性。在工程实践中，由于设计或者施工方面的原因，导致桩基不符合要求，甚至是因为桩基缺陷而酿成重大事故已非罕见；因此，做好桩基检测也是桩基工程施工必须遵循的原则。在桩基检测中，桩端嵌入持力层深度、岩石强度、沉渣厚度、桩身垂直度等参数是必需检测的数据；此时，施工人员就需要使用地质钻机对上述参数进行钻芯检测；在使用地质钻机进行取芯的过程中，如遇到基桩混凝土质量严重缺陷或桩长不满足设计要求等需要二次施工或补强的情况，施工单位出于经济利益考虑可能会诱导现场钻探人员通过偷换芯样的方式隐瞒基桩质量缺陷，从而给工程安全埋下严重的隐患。在当前现场钻芯施工监管措施不成熟、检测人员无法实时监督钻探人员作业的条件下，由于钻芯的条件较为艰苦，钻探人员还有可能会出现钻芯深度不足的情况，这大大的提高了检测单位和技术人员在结果分析时的错误率，从而就可能会导致检测单位和技术人员因钻芯检测结果的判断失误而承担较大的责任。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本技术提供了一种可监测钻芯工况的地质钻机，从而可以有效避免钻芯过程中因钻探工人的不配合而导致的检测错误。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种可监测钻芯工况的地质钻机，包括支架；所述支架上安装有驱动装置，所述驱动装置的输出轴依次连接有第一主动轮以及第一变速箱；所述第一主动轮连接于液压泵，所述液压泵通过液压油管连接固定于支架上的液压控制系统；所述第一变速箱连接于第二主动轮；所述第二主动轮连接于第二变速箱；所述第二变速箱的输出轴连接于扭矩转速传感器的一端，所述扭矩转速传感器的另一端连接于取芯机构；所述取芯机构包括保护罩、取芯转轴、钻杆、两个或者两个以上的液压缸、拉压力传感器；所述保护罩固定于支架上；所述各个液压缸均固定于保护罩上；所述各个液压缸通过液压控制系统控制升降，且所述各个液压缸的活塞杆均连接有拉压力传感器；所述各个拉压力传感器以及取芯转轴均通过水平连接块连接；所述取芯转轴贯穿所述保护罩，且所述扭矩转速传感器带动取芯转轴转动；所述钻杆贯穿所述取芯转轴，所述钻杆可拆卸的固定于取芯转轴上；所述支架上还固定有支撑杆，所述支撑杆的最顶端固定有拉线传感器；所述拉线传感器上的拉线固定于钻杆上；还包括电控系统，所述电控系统可实时采集各个传感器的信号，并保存。作为上述方案的改进，所述电控系统包括采集模块以及无线传输模块；所述采集模块可实时采集各个传感器上的信号；所述无线传输模块可以将采集模块采集到的数据传输于上位机。进一步，所述电控系统包括采集模块以及移动硬盘；所述采集模块可实时采集各个传感器上的信号，并将采集到的信号保存于移动硬盘上。进一步，所述第一变速箱有两个输出端，其中一个输出端连接于水泵，另一个输出端连接于第二主动轮；所述水泵上连接有进水管和出水管，且所述出水管连接于钻杆。进一步，所述取芯转轴上设有钻杆松紧机构，所述钻杆松紧机构可控制钻杆的松紧。进一步，还包括挂钩以及卷扬机；所述卷扬机固定于支架上；所述拉线传感器上固定有滑轮；所述挂钩上还捆绑有绳索；所述绳索绕过滑轮，并固定于卷扬机上，通过卷扬机控制绳索的收放。进一步，所述支架上设有防护箱；所述第二变速箱、扭矩转速传感器以及电控系统均安装于防护箱内。进一步，所述卷扬机、液压控制系统以及取芯机构分别固定于防护箱各个面上。进一步，还包括加长杆，所述加长杆连接于钻杆的底部；所述加长杆的顶部设有第一凸台；所述挂钩上设有能够同时与加长杆以及第一凸台相互匹配的阶梯状凹槽；所述挂钩上还设有与第一凸台相匹配的套环，且所述套环可上下滑动；所述挂钩的上下两端均设有防止套环滑落的第二凸台；所述挂钩上还设有吊环。本技术的监测方法，是采用上述的一种可监测钻芯工况的地质钻机按如下步骤实现监测：步骤1，运行地质钻机，完成取芯作业；步骤2，将采集卡所采集的信号进行数值转换，变成工作人员所需要的位移量、拉压力、扭矩以及转速；步骤3，将转换所得到的位移量、压力、扭矩、转速根据时间关系拟成初始位移-时间曲线图、初始压力-时间曲线图、初始扭矩-时间曲线图、初始转速-时间曲线图；然后再根据时间变化依次找到初始位移-时间曲线图上位移量突然逐渐变小，且变小后稳定在同一数值并维持一段时间保持不变的时间段t1～t2、t3～t4、t5～t6、t7～t8、……、tx-1～tx，然后删除初始位移-时间曲线图、初始压力-时间曲线图、初始扭矩-时间曲线图、初始转速-时间曲线图上这些时间段的数据；最后再将t2～t3时间段的位移量均加上t1时刻的位移量，然后再减去未删除数据前t2时刻的位移量；t4～t5时间段的位移量均加上t1时刻以及t3时刻的位移量，然后再减去未删除数据前t2时刻以及t4时刻的位移量；t6～t7时间段的位移量均加上t1时刻、t3时刻以及t5时刻的位移量，然后再减去未删除数据前t2时刻、t4时刻以及t6时刻的位移量；……；以此类推；然后再将新得到的位移量、压力、扭矩、转速根据时间关系拟成最终位移-时间曲线图、最终压力-时间曲线图、最终扭矩-时间曲线图、最终转速-时间曲线图；步骤4，将最终位移-时间曲线图上最终时刻所对应的位移量a减去初始时刻所对应的位移量b得到的值即为实际取芯深度h1；步骤5，找到最终位移-时间曲线图上斜率变化的初始时刻ta，然后再分析ta时刻上，最终压力-时间曲线图、最终扭矩-时间曲线图、最终转速-时间曲线图在ta时刻上的值是否发生突变，如果在ta时刻上的压力、扭矩和转速的值均发生突变，且该位置的位移量a1减去初始时刻所对应的位移量b所得到的值h2在设计桩长h的正负5％以内，则可判定钻头已经穿过混凝土桩体进入了底部岩土层，且该基桩的实际桩长为h2；步骤6，在实际桩长0～h2范围内，如果最终压力-时间曲线图以及最终扭矩-时间曲线图在同一时刻tb上的数值均开始逐渐变小或者数值突然变小且维持一段时间，最后在tc时刻又重新恢复为变化前的数值，则判定tb～tc时间段上所对应位移段的桩身混凝土浇筑不密实；步骤7，在实际桩长0～h2范围内，如果某位置段ha～hb的最终压力-时间曲线图以及最终扭矩-时间曲线图发生突变，且数值降低至变化前的20％以内，且该位置段ha～hb的最终位移-时间曲线图上的斜率增大，则判定该段桩身位置存在脱空或夹泥现象；步骤8，对比实际取芯深度h1与要求施工深度h3，如果实际取芯深度h1小于要求施工深度h3，则认定工人未按施工要求进行施工，桩长不满足要求；如果实际取芯深度h1大于或者等于要求施工深度h3，则认定工人按要求完成了施工。步骤9，最后再将步骤3～步骤7的分析得到的岩层变化、混凝土浇筑不密实、脱空和夹泥等缺陷的位置与实际取出的芯样外观进行对比，观察缺陷类别和位置是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可监测钻芯工况的地质钻机，包括支架(10)；所述支架(10)上安装有驱动装置(1)，所述驱动装置(1)的输出轴依次连接有第一主动轮(2)以及第一变速箱(3)；所述第一主动轮(2)连接于液压泵(11)，所述液压泵(11)通过液压油管连接固定于支架(10)上的液压控制系统(42)；所述第一变速箱(3)连接于第二主动轮(12)；所述第二主动轮(12)连接于第二变速箱(41)；其特征在于：所述第二变速箱(41)的输出轴连接于扭矩转速传感器(43)的一端，所述扭矩转速传感器(43)的另一端连接于取芯机构(6)；所述取芯机构(6)包括保护罩(61)、取芯转轴(64)、钻杆(67)、两个或者两个以上的液压缸(62)、拉压力传感器(63)；所述保护罩(61)固定于支架(10)上；所述各个液压缸(62)均固定于保护罩(61)上；所述各个液压缸(62)通过液压控制系统(42)控制升降，且所述各个液压缸(62)的活塞杆均连接有拉压力传感器(63)；所述各个拉压力传感器(63)以及取芯转轴(64)均通过水平连接块(65)连接；所述取芯转轴(64)贯穿所述保护罩(61)，且所述扭矩转速传感器(43)带动取芯转轴(64)转动；所述钻杆(67)贯穿所述取芯转轴(64)，所述钻杆(67)可拆卸的固定于取芯转轴(64)上；所述支架(10)上还固定有支撑杆，所述支撑杆的最顶端固定有拉线传感器(8)；所述拉线传感器(8)上的拉线固定于钻杆(67)上；还包括电控系统(44)，所述电控系统(44)可实时采集各个传感器的信号，并保存。/n...

【技术特征摘要】
1.一种可监测钻芯工况的地质钻机，包括支架(10)；所述支架(10)上安装有驱动装置(1)，所述驱动装置(1)的输出轴依次连接有第一主动轮(2)以及第一变速箱(3)；所述第一主动轮(2)连接于液压泵(11)，所述液压泵(11)通过液压油管连接固定于支架(10)上的液压控制系统(42)；所述第一变速箱(3)连接于第二主动轮(12)；所述第二主动轮(12)连接于第二变速箱(41)；其特征在于：所述第二变速箱(41)的输出轴连接于扭矩转速传感器(43)的一端，所述扭矩转速传感器(43)的另一端连接于取芯机构(6)；所述取芯机构(6)包括保护罩(61)、取芯转轴(64)、钻杆(67)、两个或者两个以上的液压缸(62)、拉压力传感器(63)；所述保护罩(61)固定于支架(10)上；所述各个液压缸(62)均固定于保护罩(61)上；所述各个液压缸(62)通过液压控制系统(42)控制升降，且所述各个液压缸(62)的活塞杆均连接有拉压力传感器(63)；所述各个拉压力传感器(63)以及取芯转轴(64)均通过水平连接块(65)连接；所述取芯转轴(64)贯穿所述保护罩(61)，且所述扭矩转速传感器(43)带动取芯转轴(64)转动；所述钻杆(67)贯穿所述取芯转轴(64)，所述钻杆(67)可拆卸的固定于取芯转轴(64)上；所述支架(10)上还固定有支撑杆，所述支撑杆的最顶端固定有拉线传感器(8)；所述拉线传感器(8)上的拉线固定于钻杆(67)上；还包括电控系统(44)，所述电控系统(44)可实时采集各个传感器的信号，并保存。


2.根据权利要求1所述的一种可监测钻芯工况的地质钻机，其特征在于：所述电控系统(44)包括采集模块以及无线传输模块；所述采集模块可实时采集各个传感器上的信号；所述无线传输模块可以将采集模块采集到的数据传输于上位机。


3.根据权利要求1所述的一种可监测钻芯工况的地质钻机，其特征在于：所述电控系统(44)包括采集模块以及移动硬盘；所述采集模块可实时采集各个传感器上的信号，并将...

【专利技术属性】
技术研发人员：张卓伟，杨军，郭欣，叶东昌，周治国，孙晓立，邵继喜，卞德存，杨丹，赵亚宇，吴卓林，
申请(专利权)人：广州市市政工程试验检测有限公司，
类型：新型
国别省市：广东;44