一种数字化钻进装置及病害检测修复方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种数字化钻进装置及病害检测修复方法，其中钻进装置包括：钻进装置本体，包括壳体、快速夹头和驱动工作头的驱动机构；中央数据采集处理器，中央数据采集处理器包括数据采集控制器和数据处理器，数据采集控制器与数据处理器电性连接，数据采集控制器用于采集工作头的钻进压力数据、倾角和钻进深度的数据信息，数据处理器包括数据处理单元和显示单元，数据采集控制器将采集到的数据信息反馈给数据处理单元，并在数据处理单元的处理后反馈给显示单元。本发明专利技术通过设置中央数据采集处理器，将钻进压力数据、钻进深度以及倾斜角度可视化，便于直观了解钻探过程中地质结构的力学特性信息，从而及时发现病害、预防病害的发生发展。发展。发展。

【技术实现步骤摘要】
一种数字化钻进装置及病害检测修复方法


[0001]本专利技术涉及地质结构钻进检测工具
，具体涉及全过程数据记录数字化钻进装置及病害检测修复方法。

技术介绍

[0002]改革开放以来，我国公路建设发展迅速，截止2018年底，中国公路总里程达到484.65万公里，高速公路达14.26万公里，农村公路总里程超404万公里；公路养护里程475.78万公里，占公路总里程98.2％，每年由于遭受自然灾害、气候影响、车辆超载、施工质量而损毁的城市公路里程就高达20万公里，而现阶段，多数城市道路缺少定期的检测评价，而是待损坏情况较为严重时才能进行后期的维护及修复，由于城市道路的养护和维修不同于普通公路，常常涉及到电力、通讯、燃气、给排水等管道线网的布设，情况较为复杂，所需的施工周期相对较长，影响人们的交通出行。很多道路为了尽早通车，基层强度不足或未能及时彻底进行修复加强，通常仅仅在表面进行修补，修补后不久便出现新的破损，故需再次对其进行养护维修，这很大程度上造成人力财力的巨大浪费。
[0003]目前，多采用探地雷达(Ground Penetrating Radar简称GPR)来探测道路病害，再根据探测结果对病害部位进行修复，但是由于地形、道路病害的多样性以及GPR自身的精度局限，探测到的道路内部病害与实际位置经常存在偏差，给道路病害的修复工作带来额外的工作量。
[0004]因此，亟需一种在道路病害修复过程中，能够全过程数据记录道路病害施工位置地质结构的力学特性的钻进装置及检测修复方法，以为施工过程的改进提供历史参考依据。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，本专利技术提供一种数字化钻进装置及病害检测修复方法，能够全过程数据记录道路病害相关位置地质结构的力学特性，以为施工过程的改进提供历史参考依据。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供一种数字化钻进装置，包括：
[0007]钻进装置本体，包括壳体、位于所述壳体前端的用于收容工作头的快速夹头，所述壳体内具有用于驱动所述工作头的驱动机构；
[0008]中央数据采集处理器，用于采集、处理以及显示工作头的运行参数，所述中央数据采集处理器包括数据采集控制器和数据处理器，所述数据采集控制器与所述数据处理器电性连接，所述数据采集控制器用于采集工作头的钻进压力数据、倾角和钻进深度的数据信息，所述数据处理器包括数据处理单元和与数据处理单元电性连接的显示单元，所述数据采集控制器将采集到的数据信息反馈给数据处理单元，并在数据处理单元的处理后反馈给显示单元。
[0009]作为上述方案进一步的改进，所述中央数据采集处理器还包括非易失性存储器，
用于存储所述数据采集控制器采集到的各项数据信息。
[0010]作为上述方案进一步的改进，所述数据处理单元设置在所述壳体内部，所述显示单元设置在外壳上，用于实时显示工作头的各项运行参数。
[0011]作为上述方案进一步的改进，所述显示单元包括显示屏和数据接口，所述数据接口与非易失性存储器电性连接，便于将采集到的数据信息导出分析和保存。
[0012]作为上述方案进一步的改进，所述数据采集控制器包括扭矩传感器、双轴倾角传感器、激光位移传感器和时间芯片，所述扭矩传感器、双轴倾角传感器和激光位移传感器分别通过数据线与所述数据处理单元电性连接。
[0013]作为上述方案进一步的改进，所述扭矩传感器设置在工作头与快速夹头连接的连接端，用于检测工作头的扭矩和转速；所述扭矩传感器通过数据线将检测到的扭矩、转速信息传送至数据处理单元。
[0014]作为上述方案进一步的改进，根据扭矩传感器反馈的扭矩和转速，在数据处理单元中，利用功率等效原理式1计算得出工作头钻进过程中的钻进压力数据，即为地质结构的力学特性值；然后将钻进压力数据保存至非易失性存储器中，同时将钻进压力数据传输至显示单元并显示；
[0015][0016]其中，F为钻杆钻进的压力，T为钻杆扭矩，n为钻杆转速，v为钻杆钻进速度L为钻杆钻进深度，t为钻进时间。
[0017]作为上述方案进一步的改进，所述双轴倾角传感器设置在钻进装置本体的壳体内顶部，用于检测钻进装置本体整个工作过程中的整体倾斜角度数据，所述整体倾斜角度数据被保存至非易失性存储器中，同时通过数据线传输至显示单元并显示。
[0018]作为上述方案进一步的改进，所述激光位移传感器设置在钻进装置本体的壳体内底部，用于实时检测钻进装置本体离地高度，从而得到工作头钻进深度，所述工作头钻进的距离数据被保存至非易失性存储器中，同时通过数据线传输至显示单元并显示。
[0019]作为上述方案进一步的改进，所述壳体的尾部具有主手柄，且在壳体前端还设有辅助手柄，所述辅助手柄360度可旋转设置在壳体前端。
[0020]作为上述方案进一步的改进，所述壳体上还设有若干散热孔，用于快速散发驱动机构工作时产生的热量。
[0021]作为上述方案进一步的改进，所述壳体上还设有功能选择旋钮，所述功能选择旋钮与所述驱动机构连接，所述驱动机构包括旋转钻进模式、震动模式和震动钻进模式。
[0022]本专利技术还提供一种基于上述数字化钻进装置的病害检测修复方法，其步骤包括：
[0023]S1：通过GPR对路基路面进行无损检测扫描路基路面的病害，并对病害位置标定以及初步分析；
[0024]S2：将工作头正确装入钻进装置本体的快速夹头并夹紧固定，然后启动钻进装置；
[0025]S3：根据标定的施工位置，将辅助手柄旋转至合适的位置，通过观察显示单元中的倾角数值，调整钻进装置的角度至施工所需的钻进角度，数值为90
°
时表示钻进装置本体与地面呈垂直角度；
[0026]S4：钻进工作开始后，扭矩传感器将检测到工作头的钻进压力数据、激光位移传感器将检测到工作头的钻进深度、双轴倾角传感器将检测到工作头的倾斜角度的工作头的数据信息传输至中央数据采集处理器，所述中央数据采集处理器对所述工作头的数据信息存储并在显示单元中显示；
[0027]在显示单元中观察工作头钻进过程中的钻进压力数据，若钻进压力数据明显超出常规地质的钻进压力数据，判断工作头钻进过程中钻触到钢筋等坚硬物质，停止钻进，调整钻进装置本体的钻进角度以避让坚硬物质；
[0028]若钻进压力数据明显低于常规地质的钻进压力数据，判断工作头钻进过程遇到空洞或疏松岩层，结合GPR对病害的初步分析结果以及钻进装置本体的钻进深度，最终确定病害位置以及病害位置处的地质信息；
[0029]S5：调整至不同的标定施工位置进行钻进工作，重复步骤S4和S5，得到不同病害位置的钻孔，以及不同地质结构地层的力学特性信息；
[0030]S6：钻进结束后，通过钻孔对病害位置进行高聚物注浆修复，并采用冷补料进行封孔处理。
[0031]由于本专利技术采用了以上技术方案，使本申请具备的有益效果在于：
[0032]1、本专利技术的一种数字化钻进装置，包括：钻进装置本体，包括壳体、位于所述壳体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数字化钻进装置，其特征在于，包括：钻进装置本体，包括壳体、位于所述壳体前端的用于收容工作头的快速夹头，所述壳体内具有用于驱动所述工作头的驱动机构；中央数据采集处理器，用于采集、处理以及显示工作头的运行参数，所述中央数据采集处理器包括数据采集控制器和数据处理器，所述数据采集控制器与所述数据处理器电性连接，所述数据采集控制器用于采集工作头的钻进压力数据、倾角和钻进深度的数据信息，所述数据处理器包括数据处理单元和与数据处理单元电性连接的显示单元，所述数据采集控制器将采集到的数据信息反馈给数据处理单元，并在数据处理单元的处理后反馈给显示单元。2.根据权利要求1所述的一种数字化钻进装置，其特征在于，所述中央数据采集处理器还包括存储器，用于存储所述数据采集控制器采集到的各项数据信息。3.根据权利要求1或2所述的一种数字化钻进装置，其特征在于，所述显示单元设置在外壳上，用于实时显示工作头的各项运行参数；所述显示单元包括显示屏和数据接口，所述数据接口与存储器电性连接。4.根据权利要求1或2所述的一种数字化钻进装置，其特征在于，所述数据采集控制器包括扭矩传感器、双轴倾角传感器、激光位移传感器和时间芯片，所述扭矩传感器、双轴倾角传感器和激光位移传感器均与所述数据处理单元电性连接。5.根据权利要求4所述的一种数字化钻进装置，其特征在于，所述扭矩传感器设置在工作头与快速夹头连接的连接端，用于检测工作头的扭矩和转速。6.根据权利要求5所述的一种数字化钻进装置，其特征在于，在数据处理单元中，利用功率等效原理式1计算得出工作头钻进过程中的钻进压力数据，即为地质结构的力学特性值；其中，F为钻杆钻进的压力，T为钻杆扭矩，n为钻杆转速，v为钻杆钻进速度L为钻杆钻进深度，t为钻进时间。7.根据权利要求4所述的一种数字化钻进装置，其特征在于，所述双轴倾角传感器设置在钻进装置本体...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晓龙，樊炳森，马强，逯林方，钟燕辉，张蓓，许胜捷，潘艳辉，
申请(专利权)人：中山大学河南研究院，
类型：发明
国别省市：