[發(fā)明專利]監(jiān)測鉆機在鉆探過程中地層變化的裝置及方法

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• 申請日: 2021-04-13
• 公開（公告）號: CN113464126A
• 公開（公告）日: 2021-10-01
• 發(fā)明（設計）人: 周留煜;張修杰;楊斐;張金平;鄧超文;林少忠;徐小剛;胡飄野;吳飛雄;梁志鵬
• 申請（專利權）人: 廣東省交通規(guī)劃設計研究院集團股份有限公司
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00;E21B47/12;E21B47/26;E21B45/00;G06F30/20
• 代理公司: 廣州知友專利商標代理有限公司 44104
• 代理人: 李海波;彭偉煌

本發(fā)明提供了一種監(jiān)測鉆機在鉆探過程中地層變化的裝置及方法，所述裝置包括至少兩條長度和性能指標均相同的彈簧，設置于每條彈簧端部的拉力傳感器，用于記錄并處理拉力傳感器所測得的彈簧拉力數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)終端，用于接收所述數(shù)據(jù)終端所記錄的彈簧拉力數(shù)據(jù)留作備案的服務端，所述方法通過將連續(xù)數(shù)據(jù)轉換成力學變化曲線來與相應地層類別進行匹配，即力學變化曲線的斜率能有效表示不同深度地層的鉆進速度而確定地層屬性，力學變化曲線的斜率變化能有效確定巖土交界面的深度，將彈簧拉力數(shù)據(jù)及時發(fā)送至服務端進行備份，能有效監(jiān)管操作人員芯樣擺放的造假問題，保證勘察成果的真實性和準確度。

技術領域

本發(fā)明涉及鉆探工程領域，特別涉及一種監(jiān)測鉆機在鉆探過程中地層變化的裝置及方法。

背景技術

人類的工程構造物在現(xiàn)階段大都依舊是建于地表，并依附于地表巖土層的反作用力而存在的，無論是道路、橋梁、房屋、壩體、碼頭等等，地基基礎的承載力都是其存在的首要且必要的條件。

而建筑物基礎下的地基層卻又是復雜、不均勻、多變的多元組成體，所以地質(zhì)勘察的目的就是查明建筑構造物所在區(qū)域下伏一定深度內(nèi)的地質(zhì)情況。地質(zhì)勘察的手段有很多，包括地質(zhì)鉆機鉆探、人工挖探、工程物理探測等等，而在我國最常用的勘察方法就是地質(zhì)鉆機鉆探，垂直地表抽取巖土芯樣。

地質(zhì)鉆機鉆探具有直觀、易回溯、實驗性強、經(jīng)濟成本低、操作簡便等優(yōu)勢，尤其是在地層簡單、鉆探深度不大、進度要求不快的工程中，其優(yōu)勢尤為明顯。然而現(xiàn)實工作中我們發(fā)現(xiàn)，絕大多數(shù)地層的發(fā)育是極其不規(guī)則和復雜多變的，譬如含多期次淤泥的沿海、河道地區(qū)，受構造影響或變質(zhì)作用強烈的軟弱夾層多發(fā)育的巖層，含有孤石的侵入巖體區(qū)域，串珠狀巖溶或采空區(qū)發(fā)育地區(qū)等。

在上述地層復雜區(qū)域開展鉆探工作，不僅需要精確的分層深度記錄和巖芯擺放順序，還需要對鉆進過程中的異常情況進行觀察、記錄，才能保證勘察成果的真實性和準確度。而我國地質(zhì)鉆機的操作人員由于文化水平不高且缺乏規(guī)范培訓，普遍不具備應有的技術水平、責任心和相應的工程、地質(zhì)知識，單憑現(xiàn)場勘察技術人員的詢問和記錄查閱遠不足以發(fā)現(xiàn)地層的突變或異常現(xiàn)象。同時由于低價惡性競爭、趕進度等人為原因，地質(zhì)鉆探行業(yè)普遍存在芯樣擺放造假、巖土面隨意更改等現(xiàn)象，這更為確定工區(qū)地層的巖性以及判別工區(qū)地層變化帶來極大的困難和障礙。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種監(jiān)測鉆機在鉆探過程中地層變化的裝置及方法，旨在能及時記錄鉆探過程中地層的突變或異常，同時對巖土層類別進行判別分析，避免出現(xiàn)操作人員芯樣擺放造假的情況。

上述目的，通過如下技術方案實現(xiàn)。

一方面，提供一種監(jiān)測鉆機在鉆探過程中地層變化的裝置，其特征在于，包括至少兩條長度和性能指標均相同的彈簧，用于將所述彈簧固定于鉆機上的固定器，設置于每條彈簧端部的拉力傳感器，所述拉力傳感器位于彈簧端部與所述固定器之間，以及用于記錄并處理拉力傳感器所測得的彈簧拉力數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)終端，用于接收所述數(shù)據(jù)終端所記錄的彈簧拉力數(shù)據(jù)留作備案的服務端；彈簧與所述鉆機的鉆桿柱相平行，并繞所述鉆桿柱旋轉對稱分布；彈簧的頂端通過固定器固定于鉆機的水龍頭，底端通過固定器固定于鉆機的液壓系統(tǒng)頂部；在每一鉆進回次開始前，彈簧處于拉伸狀態(tài)。

所述監(jiān)測鉆機在鉆探過程中地層變化的裝置，可以作如下改進。

所述彈簧長度為1.5～2.5米，彈性形變極限拉伸量小于4米。

所述彈簧外部包裹有保護套。

所述數(shù)據(jù)終端，包括以下模塊：

數(shù)據(jù)存儲模塊，用于接收并存儲拉力傳感器所測得的彈簧拉力數(shù)據(jù)，以記錄彈簧所受拉力隨時間變化的連續(xù)數(shù)據(jù)；

數(shù)據(jù)傳輸模塊，用于將所述彈簧拉力數(shù)據(jù)直接發(fā)送至服務端留作備案。