地层物化性质监测设备制造技术

本发明专利技术涉及地质原位监测领域，特别是一种地层物化性质监测设备。包括底部钻头部和数个分层钻头部，底部钻头部和数个分层钻头部之间通过中央连接杆依次连接；所述底部钻头部包括底部总钻探头、外壳和外滑轨，外壳的底部固定连接有底部总钻探头，外壳的顶部间隔固定连接有数个外滑轨，相邻两外滑轨之间存在间隙，外滑轨的底部与外壳固定连接，外滑轨的顶部固定有朝向外壳方向的上卡扣，外壳的中心沿其轴向设有中心盲孔，中心盲孔的底部固定有底部插槽，底部插槽与中央连接杆的底部固定连接。其实现了在同一时刻针对不同深度、不同方向的土体进行物化性质监测，从而可以得到实时、立体的数据网，为地层的研究提供全面、详尽、连续的数据。数据。数据。

【技术实现步骤摘要】
地层物化性质监测设备


[0001]本专利技术涉及地质原位监测领域，特别是一种可检测多个不同层位不同方向的地层物化性质监测设备。

技术介绍

[0002]地层的物化性质包括酸碱度、孔隙水压力、Eh(氧化还原电位)、土体温度、土体性质等。以孔隙水为例，孔隙水压力是土体中由孔隙水所承担或传递的压力，原位孔隙水压力观测可以反映土体性质特征，能够有效的反映动力地质过程，在工程运作、科学实践、资源开发、灾害机理研究方面具有不容小觑的作用。所以研究孔压具有重要的意义与必要性。
[0003]目前国际较为先进的孔压测量技术有压差式光纤传感器测量方式，能够对测点位置进行详实有效的监测。但由于该技术手段只能在某一时刻单点测定，导致无法对该区域土体进行全方位的数据测定与结果分析。而目前解决此类问题的方式通常采用多次插拔的方式，使感应探头处于不同的位置，以此测定不同位置的孔压，但在多次插拨的过程中，土体已经经受了扰动，导致测量结果与实际的数据结果之间有一定的出入。
[0004]另外，现有的地层物化性质监测探杆的监测区域较为局限，无法在某一时刻实现对测量区域实现立体的监测，导致后续分析不具有连续全面性，无法整体的研究该区域的孔压分布与性质。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提出了一种地层物化性质监测设备，其实现了在同一时刻针对不同深度、不同方向的土体进行物化性质监测，从而可以得到实时、立体的数据网，为地层的研究提供全面、详尽、连续的数据。
[0006]本专利技术的技术方案是：一种地层物化性质监测设备，其中，包括底部钻头部和数个分层钻头部，底部钻头部和数个分层钻头部之间通过中央连接杆依次连接，底部钻头部与中央连接杆的底部固定连接，数个分层钻头部依次连接在中央连接杆的外部；
[0007]所述底部钻头部包括底部总钻探头、外壳和外滑轨，外壳的底部固定连接有底部总钻探头，外壳的顶部间隔固定连接有数个外滑轨，相邻两外滑轨之间存在间隙，外滑轨的底部与外壳固定连接，外滑轨的顶部固定有朝向外壳方向的上卡扣，外壳的中心沿其轴向设有中心盲孔，中心盲孔的底部固定有底部插槽，底部插槽与中央连接杆的底部固定连接；
[0008]所述分层钻头部包括外壳、外滑轨、内滑轨和侧向钻探头，外壳的顶部间隔固定有数个外滑轨，相邻两外滑轨之间存在间隙，外滑轨的底部与外壳固定连接，外滑轨的顶部朝向外壳的方向固定有上卡扣，外壳的底部间隔固定有数个侧向钻探头，相邻两侧向钻探头之间存在间隙，相邻两侧向钻探头的上部之间固定连接有内滑轨，内滑轨与外滑轨之间呈对应设置，内滑轨的外径小于外滑轨的内径，且内滑轨位于其下方的分层钻头部/底部钻头部的外滑轨的内侧，侧向钻探头的外表面表面高于内滑轨的外表面，从而在相邻两内滑轨之间形成限位凸起，内滑轨的顶端与外壳的底部表面固定连接，内滑轨的底部边缘固定有
下卡扣，下卡扣与上卡扣之间呈对应设置，且下卡扣的外径大于上卡扣的内径；
[0009]所述侧向钻探头为柔性杆，侧向钻探头的顶部与外壳的底部固定连接，侧向钻探头的下端分别位于其下方的相邻两外滑轨之间的间隙内，外壳上对应相邻两外滑轨之间的间隙底部的位置处分别设有向外导向的弧形导向槽；
[0010]所述中央连接杆依次穿过底部钻头部和各分层钻头部的中心，中央连接杆的中下部设有可伸缩杆，中央连接杆上沿其长度方向间隔设置数个可伸缩凸起，对应的分层钻头部的外壳或内滑轨的内表面固定有侧向插槽。
[0011]本专利技术中，所述外壳的外形呈圆柱形，外滑轨沿外壳顶部表面的圆周边缘均匀间隔设置，侧向钻探头沿外壳底部表面的圆周边缘均匀间隔设置。
[0012]所述限位凸起的外径大于外滑轨的外径。当外滑轨沿内滑轨上下滑动的过程中，限位凸起对外滑轨起到了限位作用，使外滑轨和内滑轨之间只能沿竖直方向相对运动，不能做水平方向的运动。
[0013]所述侧向钻探头采用ABS树脂制成，ABS树脂具有强度高、韧性好、易于加工成型、表面光洁等优点。
[0014]所述弧形导向槽的呈上宽下窄状，侧面为弧形。
[0015]所述可伸缩凸起为成对设置，沿中央连接杆的轴向设有数对可伸缩凸起，对应的在外壳或内滑轨的内表面对称设置有两侧向插槽。
[0016]所述可伸缩凸起与气缸连接，通过气缸控制可伸缩凸起的伸出或收回，从而实现中央连接杆与分层钻头部之间的连接或分离。
[0017]所述沿中央连接杆轴向的各层可伸缩凸起之间沿中央连接杆的周向交错设置，通过交错设置可以保证整个中央连接杆的受力较为均衡，防止整套设备只在同一垂向位置叠加虚弱区从而导致其强度降低。
[0018]本专利技术的有益效果是：
[0019]该设备采用了在竖直方向设置多层位监测探头和在每层位设置数个可侧向向外伸出的侧向钻探头相结合的结构形式，实现了对指定区域的孔压进行只需一次贯入、且能够长期立体监测的效果，可以在同一时刻对不同深度、不同方位的土体进行物化性质监测，得到实施立体的数据网，为地层的研究提供更为全面相近连续的数据。
附图说明
[0020]图1是本专利技术的整体结构示意图；
[0021]图2是底端钻头部的剖视结构示意图；
[0022]图3是分层钻头部的结构示意图；
[0023]图4是分层钻头部的剖视结构示意图；
[0024]图5是中央总连接杆的结构示意图；
[0025]图6是该装置处于工作状态的结构示意图。
[0026]图中：1底部总钻探头；2外壳；3上卡扣；4侧向钻探头；5下卡扣；6内滑轨；7外滑轨；8弧形导向槽；9中央连接杆；10可伸缩凸起；11底部插槽；12侧向插槽；13可伸缩杆；14限位凸起。
具体实施方式
[0027]为了使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。
[0028]在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本专利技术。但是本专利技术能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本专利技术内涵的情况下做类似推广。因此本专利技术不受下面公开的具体实施方式的限制。
[0029]如图1所示，本专利技术所述的地层物化性质监测设备包括底部钻头部和数个分层钻头部，底部钻头部和数个分层钻头部之间通过中央连接杆9依次连接，底部钻头部位于中央连接杆9的底部，数个分层钻头部依次连接在中央连接杆9的外部。
[0030]如图2所示，底部钻头部包括底部总钻探头1、外壳2和外滑轨7，外壳2的底部固定连接有底部总钻探头1，在整个设备贯入地层的过程中，底部总钻探头1起到了钻进作用。外壳2的顶部间隔固定连接有数个外滑轨7，数个外滑轨7之间存在间隙，外滑轨7的底部与外壳2固定连接，外滑轨7的顶部固定有朝向外壳2方向的上卡扣3。本实施例中外壳2的外形呈圆柱形，外滑轨7沿外壳顶部表面的圆周边缘均匀间隔设置。外壳2的中心沿其轴向设有中心盲孔，以便于中央连接杆9插入外壳2的中心盲孔内。中心盲孔的底部固定有底部插槽12，插槽12的内表面与中央连接本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地层物化性质监测设备，其特征在于：包括底部钻头部和数个分层钻头部，底部钻头部和数个分层钻头部之间通过中央连接杆(9)依次连接，底部钻头部与中央连接杆(9)的底部固定连接，数个分层钻头部依次连接在中央连接杆(9)的外部；所述底部钻头部包括底部总钻探头(1)、外壳(2)和外滑轨(7)，外壳(2)的底部固定连接有底部总钻探头(1)，外壳(2)的顶部间隔固定连接有数个外滑轨(7)，相邻两外滑轨(7)之间存在间隙，外滑轨(7)的底部与外壳(2)固定连接，外滑轨(7)的顶部固定有朝向外壳(2)方向的上卡扣(3)，外壳(2)的中心沿其轴向设有中心盲孔，中心盲孔的底部固定有底部插槽(12)，底部插槽(12)与中央连接杆(9)的底部固定连接；所述分层钻头部包括外壳(2)、外滑轨(7)、内滑轨(6)和侧向钻探头(4)，外壳(2)的顶部间隔固定有数个外滑轨(7)，相邻两外滑轨(7)之间存在间隙，外滑轨(7)的底部与外壳(2)固定连接，外滑轨(7)的顶部朝向外壳(2)的方向固定有上卡扣(3)，外壳(2)的底部间隔固定有数个侧向钻探头(4)，相邻两侧向钻探头(4)之间存在间隙，相邻两侧向钻探头(4)的上部之间固定连接有内滑轨(6)，内滑轨(6)与外滑轨(7)之间呈对应设置，内滑轨(6)的外径小于外滑轨(7)的内径，且内滑轨(6)位于其下方的分层钻头部/底部钻头部的外滑轨(7)的内侧，侧向钻探头(4)的外表面表面高于内滑轨(6)的外表面，从而在相邻两内滑轨(6)之间形成限位凸起(14)，内滑轨(6)的顶端与外壳(2)的底部表面固定连接，内滑轨(6)的底部边缘固定有下卡扣(5)，下卡扣(5)与上卡扣(3)之间呈对应设置，且下卡扣(5)的外径大于上卡扣(3)的内径；所述侧向钻探头(4)为柔性杆，侧向钻探头...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘涛，费梓航，郭磊，邓生贵，刘小丽，张家瑞，苏秀婷，张艳，
申请(专利权)人：中国海洋大学，
类型：发明
国别省市：