水下礁石探测装置及探测方法制造方法及图纸

本发明专利技术实施例公开了一种水下礁石探测装置，包括：固定于漂浮设备上的公共底座；固定在公共底座上的钻机座；与钻机座固定连接的钻架；固定在钻架上的导向装置，该导向装置包括固定在钻架上的导轨与能沿导轨滑动的导向机构；安装在导向机构上的钻探组件，该钻探组件包括固定在导向机构上的主机、与主机连接的钻杆和安装在该钻杆端部的钻头；能使钻探组件升降的升降装置，该升降装置包括能为钻探组件提供恒定推进力的自重给力装置；及用于测量钻进速度的速度测量装置。还公开了一种利用上述装置进行水下礁石探测的方法以及专用于上述装置的钻头。该装置能在原位进行钻探，无需取岩芯，可实现恒力推进，使钻进速度指标具有可比性，探测结果准确度高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于水下礁石勘探领域，涉及一种水下礁石探测的设备及水下礁石探测的方法。
技术介绍
在水运工程项目中，当工程所在水域有礁石需要清除时，由于礁石挖掘、爆破、搬移的艰巨性，需要进行礁石探测，预先掌握礁石的详细位置，为选择合适的清礁手段和施工机具，进行工程可行性分析、工程设计、费用预算等提供基础性依据。目前，水运工程行业常将软岩以上坚硬程度的水下岩石称为礁石。关于软岩的概念，相关国家标准按岩石的强度进行分类，把饱和单轴抗压强度符合以下范围的划定为“软岩” 5MPa <饱和单轴抗压强度彡15MPa所以，行内常把强度在5MPa_15MPa以上的岩石称为礁石。当前探测被埋礁石的方法有接触式和非接触式两大类。非接触式的方法有旁侧声纳、浅地层剖面仪扫测等物探方法，但它们只能测出岩土分层，反映礁石区的大概范围及埋深，它们还须依赖钻探资料进行地质解释，不能单独用于礁石认定，也不能准确测定礁石岩面标高。接触式的方法常用的有钻探和触探试验两种。以钻探方法取得岩芯，虽可以准确评定礁石，但它不是在原位上进行的，其判定礁石的步骤复杂，效率低。以钻探方法测得钻进速度可用来评定岩石的坚固性，但其对坚固性评定的准确程度取决于一是能否测得钻进速度(钻速)，并且有相当的测量精确度，二是所测钻进速度参数的可比性(再现性)有多高。要达到识别礁石目的，要求所测钻速的测量精度较高、钻速的可比性(再现性)较强，现有的设备还未达到这一要求。触探试验属于原位测试技术，适用于评定砂土、粘土、碎石土的密实度，重型和超重型触探仪虽有较强的穿透力，但仍难以穿过礁石上方密实的覆盖层(密实的砂土、碎石土等)。另外还有一种人工钎探方法，是以人力将尖锐的钎探杆插入岩土中，但它只适用于软的覆盖层，遇到密实砂土就很难向下探测。当礁石的覆盖层较硬(如密实砂土、碎石土等)和要测定的礁石点很多时，要准确识别出礁石并测定其高程，用上述现有方法都显得很困难和费时费成本，所以，现有的礁石探测方法都不是准确、高效的方法。所以，目前还没有于岩土的原位探测被埋礁石，探明其所处位置的准确、高效的设备和方法。
技术实现思路
本专利技术实施例所要解决的技术问题在于，提供一种水下礁石探测装置，该探测装置结构简单，能在原位进行钻探，无需取岩芯，可实现恒力推进，使钻进的速度指标具有可比性(再现性)，探测结果准确度高。本专利技术的技术解决方案为一种水下礁石探测装置，包括固定于漂浮设备上的公共底座；固定在所述公共底座上的钻机座；与所述钻机座固定连接的钻架；固定在所述钻架上的导向装置，该导向装置包括固定在所述钻架上的导轨与能沿所述导轨滑动的导向机构；安装在所述导向机构上的钻探组件，该钻探组件包括固定在所述导向机构上的主机、与所述主机连接的钻杆和安装在该钻杆端部的钻头；能使所述钻探组件升降的升降装置，该升降装置包括能为所述钻探组件提供恒定推进力的自重给力装置；及用于测量钻进速度的速度测量装置。所述升降装置包括卷扬机、缠绕在该卷扬机滚筒上的升降钢丝绳、位于所述钻架下方的定滑轮、位于所述钻架上方的上链轮及链条，所述升降钢丝绳绕过所述定滑轮与所述链条连接，该链条绕过所述上链轮与所述主机相连接。 对上述技术方案的进一步改进为所述自重给力装置包括一个悬挂配重块的动滑轮、绕过该动滑轮的挂重钢丝绳、挂重滑轮，其中所述挂重钢丝绳的一端固定于钻架上，另一端绕过所述挂重滑轮与所述链条相连接，所述配重块的重力通过所述挂重钢丝绳和链条施力于所述主机，其施力于主机的力的方向向下。对上述技术方案的再进一步改进为还包括卷扬机冗余绳自动收放装置，该装置包括支架、设置在该支架上的上行程开关与下行程开关、设置在所述支架上部的滑轮、张紧绳、张紧重锤与张紧轮，其中所述张紧绳的一端连接所述张紧重锤，另一端绕过所述滑轮连接所述张紧轮，所述升降钢丝绳挂置在张紧轮上，使所述升降钢丝绳在所述张紧重锤位于上行程开关与下行程开关之间时一直处于张紧状态，还包括分别与所述上行程开关与下行程开关电连接的钻机控制单元。上述速度测量装置包括位移检测装置，该位移检测装置包括与所述主机连接的链条，该链条绕过所述上链轮和位于所述钻架下方的下链轮；由所述下链轮的轮轴驱动的位移测量齿轮；安装在所述位移测量齿轮圆周上的物位传感器；与所述物位传感器电连接的位移测量单元；与所述位移测量单元电连接的计算机，该计算机上安装有位移测量应用软件，能对位移数据进行处理、显示、储存；还包括安装于钻架上的用于感应位移起算点的主机上行程开关和感应位移最大值的主机下行程开关。所述钻架为管状，所述导轨以焊接的方式被固定在所述钻架上。上述技术方案还包括一端固定在所述公共底座上，另一端固定在所述钻架中上部的撑杆，以使钻架能更稳固的固定在所述公共底座上。本专利技术所提供的水下礁石探测装置分辨率高，能更精确的探测判定礁石。本专利技术还提供一种用于上述水下礁石探测装置的钻头，在该钻头的顶端设有一锥形特征，该锥形特征的尖端在工作时先于所述钻头的其他部分接触到所钻岩土。所述锥形特征具有定中作用，能使钻进过程更加平稳。本专利技术还提供了一种利用上述水下礁石探测装置进行水下礁石探测的方法，其特征在于包括以下步骤第一步，将安装有水下礁石探测装置的漂浮设备移动到钻探水域，定好位置，使所述漂浮设备的稳定性满足钻机工作的需要，根据水深与钻探的最低深度，接驳合适长度的钻杆，并装上钻头；第二步，使用卷扬机将主机升至行程的最高点，触动主机上行程开关，发出停止信号，卷扬机停止；第三步，启动钻头冲水泵给钻头以冲洗液，启动主机，主机驱动钻头回转；第四步，使卷扬机吊着主机向下钻进，主机下行释放主机上行程开关，同时发出一个信号到钻机控制单元，钻机控制单元将信号传到位移测量装置，位移测量装置给位移清零，并开始对位移进行计量；第五步，计算出一定时间内钻进的平均速度Vt，并进行实时显示；第六步，用Vt与识别礁石的速度指标Vcm进行对比，判断Vt ( Vt_0是否成立，如成立，则判定为礁石，人工或电脑控制卷扬机将主机返回始点，如不成立，则判定不是礁石，则继续钻进，直到达到设定深度才停止并返回始点，完成本回次的探测任务。本专利技术对上述技术解决方案的进一步改进为在向下钻进的同时，位移测量装置 每O. 5秒测量I次钻头的位移量，并每隔O. 5秒计算I次主机的钻进速度，同时还每隔O. 5秒计算I次主机此刻之前的5-30秒内的钻进平均速度Vt。本专利技术所提供的上述水下礁石探测方法采用原位探测，钻进速度参数的可比性好，钻进平稳，钻进速度快，探测效率高。附图说明图I是根据本专利技术的水下礁石探测装置的实施例的总体示意图。具体实施例方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步地详细描述。本实施例用于穿过水下覆盖层识别礁石，并测定礁石顶面的高程。如图I所示，一种水下礁石探测装置，包括固定于船舶上的公共底座35 ;固定在所述公共底座35上的钻机座34，所述钻机座34与所述公共底座35用螺栓固定；与所述钻机座34固定连接的钻架5，该钻架5为一根长约3米的钢管，钻架5的下方与钻机座34连接，钻架34中上部由撑杆10的一端支撑，该撑杆10的另一端支撑在公共底座35上；固定在所述钻架5上的导向装置，该导向装置包括焊接固定在所述钻架5上的导轨4与能沿所述导轨4滑本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水下礁石探测装置，包括：固定于漂浮设备上的公共底座；固定在所述公共底座上的钻机座；与所述钻机座固定连接的钻架；固定在所述钻架上的导向装置，该导向装置包括固定在所述钻架上的导轨与能沿所述导轨滑动的导向机构；安装在所述导向机构上的钻探组件，该钻探组件包括固定在所述导向机构上的主机、与所述主机连接的钻杆和安装在该钻杆端部的钻头；能使所述钻探组件升降的升降装置，该升降装置包括能为所述钻探组件提供恒定推进力的自重给力装置；及用于测量钻进速度的速度测量装置。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王雪波，杨明远，李光武，陈天锦，郁达，叶明波，肖尤基，翁政池，
申请(专利权)人：广东省广州航道局，广东省航道局，
类型：发明
国别省市：