应用于第四系地层工程勘察的力学测试装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种应用于第四系地层工程勘察的力学测试装置，涉及工程钻探测试技术领域

【技术实现步骤摘要】
应用于第四系地层工程勘察的力学测试装置及其使用方法


[0001]本专利技术涉及工程钻探测试
，更具体地说它是应用于第四系地层工程勘察的力学测试装置
。
本专利技术还涉及这种应用于第四系地层工程勘察的力学测试装置的使用方法
。

技术介绍

[0002]目前，在工程地质勘察领域，第四系地层钻孔原位力学测试主要有：标准贯入
、
动探
、
静力触探
、
旁压试验等
。
[0003]静力触探需要提供反力，一般采用中型卡车作为底座和运载工具，受场地条件影响大，且深度有限制，当测试深度超过
30m
后，易发生探杆折断或反力不足等问题
。
[0004]旁压试验需要专门的设备和专业测试人员进行测试，对钻孔孔壁完整性要求高，测试时需要专门下入电缆
。
[0005]标准贯入和动探是钻探工作常用的地层测试方法，需要把标准贯入器
(
或动探头
)
连接钻杆下入钻孔孔底，在地面采用标准贯入锤击打，测试
30cm(
或
10cm)
的标准贯入击数；该试验方法存在的缺点主要有：
1)
需要将试验器和钻杆连接下入孔底进行试验，试验结束后提至地面，当钻孔深度较大时，上下钻杆耗时较长，劳动强度大；
2)
在地面采用标准贯入锤击打，标准贯入锤锤重
63.5kg
，加上芯杆等约
80kg
，搬运困难，特别是在交通条件差的场地，需要2‑3人艰难抬行；
3)
受杆长和钻杆接头等因素的影响，锤击能量在钻杆上的消耗较大，且不易准确确定，所以虽然有杆长修正等方法进行折减，误差仍较大；
4)
受深度限制，试验的地层埋深一般小于
20m
，国内相关规范明确的标准贯入杆长修正最大深度为
21m。
[0006]因此，研发一种同钻杆钻具一起下入钻孔
、
测试时只用停止钻进，不需要额外的提钻
、
下钻
、
大幅提高了功效，不需钻杆传力
、
能量损耗很低
、
确保了试验数据的可靠性，测试数据采用自动收集
、
储存
、
数据准确性高
、
出现错位的概率低，不受钻孔深度的限制
、
应用性广，使用方法简单
、
钻探操作人员易熟悉掌握的应用于第四系地层工程勘察的力学测试装置及其使用方法很有必要
。

技术实现思路

[0007]本专利技术的第一目的是为了克服上述
技术介绍
的不足之处，而提供应用于第四系地层工程勘察的力学测试装置
。
[0008]本专利技术的第二目的是为了提供这种应用于第四系地层工程勘察的力学测试装置的使用方法
。
[0009]本专利技术的第三目的是为了提供对某一特定地层进行测试的应用于第四系地层工程勘察的力学测试装置的使用方法
。
[0010]为了实现上述第一目的，本专利技术的技术方案为：应用于第四系地层工程勘察的力学测试装置，其特征在于：包括孔内测试设备和孔外设备；所述孔内测试设备上部与钻杆连接，下部与钻具连接，孔内测试设备为圆柱形，孔内测试设备包括位于中心的贯通圆孔和位
于孔内测试设备外壳到贯通圆孔之间的环形空腔；
[0011]所述环形空腔内由上到下依次设置有数据收集
、
存储及触发控制系统，与数据收集
、
存储
、
触发控制系统连接的测试机械系统，与测试机械系统连接的电源；
[0012]所述测试机械系统为两个平行
、
可伸缩
、
逆向设置的微型触探；
[0013]所述数据收集
、
存储
、
触发控制系统包括数据收集系统
、
存储系统
、
触发控制系统；
[0014]所述孔外设备为可进行多次定时提醒功能的地表时钟系统
。
[0015]在上述技术方案中，所述贯通圆孔的直径与钻杆内径相同，孔内测试设备的外径与钻具外径相同
。
[0016]在上述技术方案中，所述环形空腔底部设置有充电电源接口
。
[0017]在上述技术方案中，所述环形空腔顶部设置有数据接口
、
时间设定按钮及显示屏
。
[0018]为了实现上述第二目的，应用于第四系地层工程勘察的力学测试装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0019]步骤1：将孔内测试设备组装于钻杆和钻具之间；
[0020]步骤2：根据钻孔深度，通过数据收集
、
存储
、
触发控制系统中的触发控制系统为孔内测试设备设定合适的启动测试触发时间和完成测试触发时间；
[0021]同时设定孔外设备定时提醒时间的间隔，孔外设备设置的测试开始时间要早于孔内测试设备设置的启动测试触发时间
0.5
‑1分钟，孔外设备设置的测试完成时间迟于孔内测试设备完成测试触发时间
0.5
‑1分钟；
[0022]步骤3：将孔内测试设备
、
钻杆和钻具一体下入钻孔孔内；
[0023]步骤4：开始钻进；
[0024]步骤5：当钻探操作人员收到孔外设备设置的测试开始提醒时，停止钻进，钻杆和钻具处于静止状态；孔内测试设备到设置的启动测试触发时间时，测试机械系统的两个微型触探插入孔壁土层，利用力学传感器将触探阻力传入存储系统，数据收集系统按微型触探伸出长度的采集检测数据，每
1cm
或
0.5cm
采集1次；
[0025]以微型触探完全伸出，并进行最后一个数据采集后结束本次测试；测试完成后，两个微型触探缩回孔内测试设备内部，等待下一次触发使用；
[0026]步骤6：钻探操作人员在钻探班报上记录测试编号
、
时间
、
孔深；
[0027]步骤7：当钻探操作人员收到孔外设备设置的测试结束时间提醒时，孔内测试设备已完成测试和数据收集并复位；
[0028]步骤8：重复步骤4‑7，完成本回次钻进；将孔内测试设备
、
钻杆和钻具提出地面；将孔内测试设备卸下，通过数据接口将测试数据传输到
U
盘
、
移动硬盘或电脑；或者将一个钻孔或几个钻孔完成后，通过数据接口将测试数据传输到
U
盘
、
移动硬盘或电脑；
[0029]步骤9：根据钻探操作人员记录的班报和孔内测试设备的测试记录组合，形成完整的测试数据，包括钻孔孔号
、
测试序号
、
钻孔深度
、
微型触探的锥尖阻力
、
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
应用于第四系地层工程勘察的力学测试装置，其特征在于：包括孔内测试设备
(1)
和孔外设备；所述孔内测试设备
(1)
上部与钻杆
(2)
连接，下部与钻具
(3)
连接，孔内测试设备
(1)
为圆柱形，孔内测试设备
(1)
包括位于中心的贯通圆孔
(11)
和位于孔内测试设备
(1)
外壳到贯通圆孔
(11)
之间的环形空腔
(12)
；所述环形空腔
(12)
内由上到下依次设置有数据收集
、
存储及触发控制系统
(13)
，与数据收集
、
存储
、
触发控制系统
(13)
连接的测试机械系统
(14)
，与测试机械系统
(14)
连接的电源
(15)
；所述测试机械系统
(14)
为两个平行
、
可伸缩
、
逆向设置的微型触探
(141)
；所述数据收集
、
存储
、
触发控制系统
(13)
包括数据收集系统
、
存储系统
、
触发控制系统；所述孔外设备为可进行多次定时提醒功能的地表时钟系统
。2.
根据权利要求1所述的应用于第四系地层工程勘察的力学测试装置，其特征在于：所述贯通圆孔
(11)
的直径与钻杆
(2)
内径相同，孔内测试设备
(1)
的外径与钻具
(3)
外径相同
。3.
根据权利要求2所述的应用于第四系地层工程勘察的力学测试装置，其特征在于：所述环形空腔
(12)
底部设置有充电电源接口
(121)。4.
根据权利要求3所述的应用于第四系地层工程勘察的力学测试装置，其特征在于：所述环形空腔
(12)
顶部设置有数据接口
(122)、
时间设定按钮及显示屏
(123)。5.
根据权利要求1‑4中任一权利要求所述应用于第四系地层工程勘察的力学测试装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：将孔内测试设备
(1)
组装于钻杆
(2)
和钻具
(3)
之间；步骤2：根据钻孔深度，通过数据收集
、
存储
、
触发控制系统
(13)
中的触发控制系统为孔内测试设备
(1)
设定合适的启动测试触发时间和完成测试触发时间；同时设定孔外设备定时提醒时间的间隔，孔外设备设置的测试开始时间要早于孔内测试设备
(1)
设置的启动测试触发时间
0.5
‑1分钟，孔外设备设置的测试完成时间迟于孔内测试设备
(1)
完成测试触发时间
0.5
‑1分钟；步骤3：将孔内测试设备
(1)、
钻杆
(2)
和钻具
(3)
一体下入钻孔孔内；步骤4：开始钻进；步骤5：当钻探操作人员收到孔外设备设置的测试开始提醒时，停止钻进，钻杆
(2)
和钻具
(3)
处于静止状态；孔内测试设备
(1)
到设置的启动测试触发时间时，测试机械系统
(14)
的两个微型触探
(141)
插入孔壁土层，利用力学传感器将触探阻力传入存储系统，数据收集系统按微型触探
(141)
伸出长度的采集检测数据，每
1cm
或
0.5cm
采集1次；以微型触探
(141)
完全伸出，并进行最后一个数据采集后结束本次测试；测试完成后，两个微型触探
(141)
缩回孔内测试设备
(1)
内部，等待下一次触发使用；步骤6：钻探操作人员在钻探班报上记录测试编号
、
时间
、
孔深；步骤7：当钻探操作人员收到孔外设备设置的测试结束时间提醒时，孔内测试设备
(1)
已完成测试和数据收集并复位；步骤8：重复步骤4‑7，完成本回次钻进；将孔内测试设备
(1)、
钻杆
(2)
和钻具
(3)...

【专利技术属性】
技术研发人员：张延仓，杨友刚，王雪波，冯建伟，王锐，孙韬，李冬冬，刘恒，陕硕，张腾飞，
申请(专利权)人：长江岩土工程有限公司，
类型：发明
国别省市：