[發(fā)明專利]一種深孔鉆進(jìn)巖土體強(qiáng)度分布測試裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310719242.1
• 申請日: 2013-12-24
• 公開（公告）號: CN103760005A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂祥鋒;葉英;夏春蕾;張星煜
• 申請（專利權(quán)）人: 北京市市政工程研究院
• 主分類號: G01N3/00
• 分類號: G01N3/00
• 代理公司: 北京和信華成知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及巖土工程強(qiáng)度測試技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種深孔鉆進(jìn)巖土體強(qiáng)度分布測試裝置。

背景技術(shù)

目前，傳統(tǒng)的巖土體強(qiáng)度測試裝置及方法主要是通過野外取樣，室內(nèi)重塑試樣，材料試驗(yàn)機(jī)加載測試的方法獲得。此類裝置存在兩方面的問題：一、重塑試樣很難再現(xiàn)巖土體所處地應(yīng)力環(huán)境及土石空間分布方式，測試得到的強(qiáng)度參數(shù)數(shù)據(jù)具有很大的分散性；二、難以滿足各類工程建設(shè)、重大工程災(zāi)害應(yīng)急搶險(xiǎn)“快速處置”的需要，無法為科學(xué)決策提供第一手的支撐數(shù)據(jù)。

近十年來，國內(nèi)外已陸續(xù)出現(xiàn)一些巖土體測試技術(shù)及裝備，如靜力觸探法、預(yù)鉆式旁壓測試法、野外十字板測試法。但這些方法及裝備只能提供原位測試方法，這類原位測試方法都存在一些不足之處，集中表現(xiàn)為：一、靜力觸探法只能測量土體，并且屬于間接測試手段，需要通過經(jīng)驗(yàn)公式將測試數(shù)據(jù)換算到巖土體強(qiáng)度參數(shù)；二、預(yù)鉆式旁壓測試法只能獲取鉆孔附近巖土體所受壓力與體積變化的關(guān)系曲線，無法獲取巖土體強(qiáng)度指標(biāo)；三、野外十字板測試方法只能測試飽和軟土的不排水抗剪強(qiáng)度，也無法適用于普遍存在巖土體強(qiáng)度測試。以上裝備和測試方法的共同點(diǎn)在于不能隨鉆孔隨測試得到巖土體強(qiáng)度性質(zhì)，進(jìn)而繪制鉆孔巖土體隨深度變化強(qiáng)度柱狀圖，并及時(shí)分析巖土體力學(xué)性質(zhì)，快速做出安全施工決策。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種深孔鉆進(jìn)巖土體強(qiáng)度分布測試裝置，解決了傳統(tǒng)測試裝置不能隨鉆孔隨測試得到巖土體強(qiáng)度性質(zhì)，進(jìn)而繪制鉆孔巖土體隨深度變化強(qiáng)度柱狀圖，并及時(shí)分析巖土體力學(xué)性質(zhì)，快速做出安全施工決策。

為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種深孔鉆進(jìn)巖土體強(qiáng)度分布測試裝置，包括：電源、鉆進(jìn)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述鉆進(jìn)系統(tǒng)包括帶凸牙錐形鉆頭、螺旋鉆桿、旋轉(zhuǎn)環(huán)、鉆機(jī)、鉆孔臺架、操作把手，所述帶凸牙錐形鉆頭與螺旋鉆桿緊固連接，所述螺旋鉆桿與鉆機(jī)螺紋連接，所述鉆機(jī)固定安裝在鉆孔臺架上，且鉆機(jī)與電源連接；所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括與電源連接的推扭傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、電流計(jì)、激光測距儀、數(shù)據(jù)采集儀，所述轉(zhuǎn)速傳感器安裝在旋轉(zhuǎn)環(huán)上，所述激光測距儀安裝在鉆機(jī)下盤，所述推扭傳感器安裝在操作把手與鉆機(jī)之間的鉆機(jī)上盤處，所述電流計(jì)安裝在鉆機(jī)與電源之間。

為進(jìn)一步的優(yōu)選方案：帶凸牙錐形鉆頭與螺旋鉆桿螺紋緊固連接。

作為更進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述螺旋鉆桿通過旋轉(zhuǎn)環(huán)與鉆機(jī)緊扣連接。

作為更近一步的優(yōu)選方案，所述推扭傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器、電流計(jì)、激光測距儀，分別輸出推力、扭矩、鉆桿轉(zhuǎn)速、電流及鉆桿進(jìn)尺信號連接數(shù)據(jù)采集儀，數(shù)據(jù)采集儀輸出連接微型計(jì)算機(jī)存儲。

本發(fā)明的有益效果：通過在鉆進(jìn)系統(tǒng)上安裝數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，采集并輸出推力、扭矩、鉆桿轉(zhuǎn)速、電流及鉆桿進(jìn)尺信號連接數(shù)據(jù)采集儀，數(shù)據(jù)采集儀將采集的信號輸出到計(jì)算機(jī)，通過對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析、運(yùn)算，直接獲取巖土體強(qiáng)度指標(biāo)，能夠適用于普遍存在的巖土體強(qiáng)度測試，同時(shí)繪制出鉆孔巖土體隨深度變化的強(qiáng)度柱狀圖等，本發(fā)明裝置簡單、施工方便，可隨鉆隨獲知巖土體強(qiáng)度分布，能夠提供直觀、詳實(shí)的數(shù)據(jù)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的鉆具鉆進(jìn)過程受力示意圖。

圖3是采用本發(fā)明進(jìn)行深孔鉆進(jìn)巖土體強(qiáng)度分布測試的流程圖。

1、巖土體；2、帶凸牙錐形鉆頭；3、螺旋鉆桿；4、鉆機(jī)；5、鉆孔臺架；6、旋轉(zhuǎn)環(huán)；7、操作把手；8、激光測距儀；9、轉(zhuǎn)速傳感器；10、電流計(jì)；11、推扭傳感器；12、電源；13、數(shù)據(jù)采集儀；14、微型計(jì)算機(jī)；15、刀片。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖并通過具體實(shí)施方式來進(jìn)一步說明本發(fā)明的技術(shù)方案。

如圖1至3所示，給出了本發(fā)明的具體實(shí)施例。

如圖1所示，深孔鉆進(jìn)巖土體強(qiáng)度分布測試裝置，包括：電源、鉆進(jìn)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述鉆進(jìn)系統(tǒng)包括帶凸牙錐形鉆頭2、螺旋鉆桿3、旋轉(zhuǎn)環(huán)6、鉆機(jī)4、鉆孔臺架5、操作把手7，所述帶凸牙錐形鉆頭2與螺旋鉆桿3螺紋緊固連接，螺旋鉆桿3通過旋轉(zhuǎn)環(huán)6與鉆機(jī)4緊扣，并固定在鉆孔臺架5上，接通電源12，帶凸牙錐形鉆頭鉆進(jìn)過程中破碎巖土體1，螺旋鉆桿3將孔內(nèi)巖土體1排至孔外；