一种原位立体勘探设备的制作方法

本实用新型涉及地质勘探设备，特别涉及一种原位立体勘探设备。

背景技术：

目前，地质工程勘察中使用的原位勘探设备主要有触探设备和物探设备。

触探设备由地面上的触探动力装置将前端带有触探探头的触探杆垂直压入地下，根据触探探头的锥尖阻力与侧壁摩擦阻力的变化即地层的相对坚硬程度进行地层划分。触探设备的测量范围以及测量精确度都有一定限度。

物探设备包括激发震源和检波器，设置在地表上的激发震源发出的声波经地层反射后由地表上的检波器接收。根据检波器接收到的地层中传播的震源声波的声波特性进行地层划分。物探设备的震源探头与检波器均置于地表，对地层的判断会有一定的局限性，震源的声波与检波器之间有死角，影响了物探手段对地层物理力学指标的准确性。

触探设备与物探设备的应用为两种不同的原位勘探手段，各有特点也各有局限性，而不能在同一地点同时进行这两种原位勘探工作。触探设备的触探探头直接压入到地层中，触探设备测量的范围只能了解一个点的剖面地层情况，获取的地层信息是有限的；物探设备根据声波特性进行地层划分，声波传播距离较大，信息处理也有一定优势，但是，震源探头与检波器均置于地表，震源与检波器之间声波传播存在死角，测量范围仍有一定的局限性，影响了地层物理力学指标的准确判断。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术中的不足，提供一种将触探设备与物探设备结合的原位立体勘探设备。本实用新型分别在带有触探探头的触探杆上安置震源探头和检波器，一个带震源探头的触探杆与多个带检波器的触探杆配合并压入地下，置于震源探头周围的检波器接受震源探头发出的声波，根据检波器接收到的地层中传播声波的特性进行地层划分和地层特性分析，扩大了地质工程勘察范围，提高了对地层及地层物理力学指标的准确判断。

本实用新型所采用的技术方案是：一种原位立体勘探设备，包括震源装置和至少一个接收装置，每个所述接收装置均设置在所述震源装置的四周，并设置在所述震源装置的有效半径之内；所述震源装置包括设置在地面上的第一触探动力装置和激震时间记录仪，所述第一触探动力装置下端依次连接有伸入地面以下的第一触探杆和第一无缆触探探头，所述第一触探杆上设置有震源探头，所述震源探头通过电缆与所述激震时间记录仪相连接；每个所述接收装置均包括设置在地面上的第二触探动力装置，所述第二触探动力装置下端依次连接有伸入地面以下的第二触探杆和第二无缆触探探头，所述第二触探杆上设置有若干个用于接收并记录所述震源探头产生的震动波的检波器。

所述第一触探杆由第一触探杆本体与所述震源探头相互连接而成。

所述第一触探杆本体由若干节圆形杆螺纹连接，所述第一触探杆本体的末端连接所述震源探头。

所述第一无缆触探探头的前端部为圆锥状结构。

所述第二触探杆由若干节第二触探杆单元与若干个所述检波器相间排列连接而成。

所述第二触探杆由上至下的首节设置为所述第二触探杆单元，末端设置为所述检波器。

所述第二触探杆单元由一节或一节以上圆形杆螺纹连接而成。

所述第二无缆触探探头的前端部为圆锥状结构。

本实用新型的有益效果是：本实用新型将触探设备与物探设备结合于一体，由一个震源装置和多个置于震源装置有效半径内的接收装置组合而成，形成了真正的原位立体地质勘探设备；本实用新型分别在带有无缆触探探头的触探杆上安置震源探头和检波器，一个带震源探头的触探杆与多个带检波器的触探杆配合并压入地下，置于震源探头周围的检波器接受震源探头发出的声波并与震源探头通过声波建立立体联系，根据检波器接收到的地层中传播声波的特性进行地层划分和地质特性分析，消除了原来物探勘探的死角问题，扩大地质工程勘察范围，增进了地层物理力学指标的准确判断，展现了新的应用前景。

附图说明

图1：本实用新型结构示意图；

图2：本实用新型实施例一震源装置和接收装置布置示意图。

附图标注：M–震源装置；N–接收装置；Z–第一触探动力装置；S–激震时间记录仪；A–第一触探杆；a–第一触探杆本体；Y–震源探头；T₁–第一无缆触探探头；L–电缆；J–第二触探动力装置；B–第二触探杆；b–第二触探杆单元；c–检波器；T₂–第二无缆触探探头；X–勘探中心线；W–勘探范围。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。

如附图1所示，一种原位立体勘探设备，包括震源装置M和至少一个接收装置N，每个所述接收装置均设置在所述震源装置M的四周，并设置在所述震源装置M的有效半径之内。

所述震源装置M包括设置在地面上的第一触探动力装置Z和激震时间记录仪S，所述第一触探动力装置Z下端依次连接有伸入地面以下的第一触探杆A和前端部为圆锥状结构的第一无缆触探探头T₁，所述第一触探杆A与第一无缆触探探头T₁的总长度满足勘探孔深要求。所述第一触探杆A上设置有震源探头Y，由第一触探杆本体a与所述震源探头Y相互连接而成，其中，所述第一触探杆本体a由若干节圆形杆螺纹连接，所述第一触探杆本体a的末端螺纹连接所述震源探头Y，所述震源探头的末端螺纹连接所述第一无缆触探探头T₁。此外，所述震源探头Y通过电缆L与所述激震时间记录仪S相连接，并通过所述激震时间记录仪S的控制开关，控制所述震源探头Y的激震，与给所述震源探头Y充电。

每个所述接收装置N均包括设置在地面上的第二触探动力装置J，所述第二触探动力装置J下端依次连接有伸入地面以下的第二触探杆B和前端部为圆锥状结构的第二无缆触探探头T₂，所述第二触探杆B与第二无缆触探探头T₂的总长度需满足勘探孔深要求。所述第二触探杆B上设置有若干个用于接收并记录所述震源探头Y产生的震动波的检波器c，由若干节第二触探杆单元b与若干个所述检波器c相间排列螺纹连接而成，特别地，所述第二触探杆B由上至下的首节设置为所述第二触探杆单元b，末端设置为所述检波器c，位于所述第二触探杆B末端的检波器c的末端螺纹连接所述第二无缆触探探头T₂。其中，所述第二触探杆B上的检波器c的疏密根据勘探孔设计需要决定；所述第二触探杆单元b由一节或一节以上圆形杆螺纹连接而成，根据检波器c疏密需求选定合适长度的第二触探杆单元b。

本实用新型原位立体勘探设备的勘探方法，包括以下步骤：

(1)根据国家和行业规范、标准及工程特性选定地面勘探点；

(2)标定震源装置M的第一无缆触探探头T₁和每个接收装置的第二无缆触探探头T₂，记录地面勘探点的平面位置与高程；同时，标定每个接收装置上的每个检波器c的时间与震源装置M的激震时间记录仪S的时间一致；

(3)将所有接收装置N的第二触探杆B及与其螺纹连接的第二无缆触探探头T₂根据勘探选点垂直压入地下；

(4)将震源装置M的第一触探杆A及与其螺纹连接的第一无缆触探探头T₁根据勘探选点逐渐压入地下，压入过程中，第一触探杆A每压入一定深度，进行一次震源探头Y激震，激震时间记录仪S记录每次激震时间，同时，位于震源装置M四周的每一个接收装置N上的每一个检波器c记录每次震动波的特性，直至震源装置M的第一无缆触探探头T₁达到设计孔深；在此过程中，由于检波器c的时间与激震时间记录仪S的时间是一致的，因此在有效半径内的一个或多个接收装置N的检波器c在同一时间都能接收到震源探头Y产生的震动波并记录下此时震动波的特性，直至震源装置M的第一无缆触探探头T₁达到设计孔深度，这样震源探头Y每次产生的震动都与先压人地下的检波器c通过声波建立了立体关系；

(5)第一无缆触探探头T₁达到设计孔深后，激震时间记录仪S和检波器c完成记录，拔出压入地下的第一触探杆A与第一无缆触探探头T₁和所有第二触探杆B与第二无缆触探探头T₂，读取第一无缆触探探头T₁、第二无缆触探探头T₂和检波器c记录的数据，并读取激震时间记录仪S的激震时间，用于后续数据处理，完成本次原位立体勘探。

实施例一

如图2所示，本实施例选择一段以X为勘探中心线，勘探范围为W(中心线X两侧的勘探范围分别为W/2)的线路为例，在此线路中，选择一个震源装置M和8个接收装置N，每个接收装置设置3个检波器c。

实施之前，先标定1个震源装置M中的第一无缆触探探头T₁和8个接收装置N中的第二无缆触探探头T₂，记录1个震源装置M与8个接收装置N地面勘探点的平面位置与高程；再标定8个接收装置N中的24个检波器c的时间与激震时间记录仪S的时间一致。

根据8个勘探点设计孔深，组装8个接收装置N，并将8个接收装置先于震源装置M在其周围有效半径内压入地面以下，至设计孔深。

根据设计孔深组装1个震源装置M，震源探头Y通过电缆L与激震时间记录仪S相连接，并通过其给震源探头Y充电。激震时间记录仪S用于记录每次激震时间。第一触探杆A开始压入时，每压入一定深度，进行一次震源探头Y激震，激震时间记录仪S便记录下激震的时间；继续压入震源探头Y继续激震，继续记录激震时间，直至震源装置M的第一无缆触探探头T₁达到设计孔深；在第一触探杆A压入过程中，由于每个接收装置N的每个检波器c的时间与激震时间记录仪S的时间是一致的，因此在有效半径内的每个检波器c在同一时间都能接收到震源探头Y产生的震动波并记录下此时震动波的特性，直至震源装置M的第一无缆触探探头T₁达到设计孔深度，这样震源探头Y每次产生的震动都与先压人地下的检波器c通过声波建立了立体关系。

当震源装置M的第一无缆触探探头T₁达到设计孔深后，拔出压入地下的第一触探杆A与第一无缆触探探头T₁和所有第二触探杆B与第二无缆触探探头T₂，读取1个第一无缆触探探头T₁、8个第二无缆触探探头T₂和24个检波器c记录的数据，并读取激震时间记录仪S的激震时间数据，通过计算机进行后续数据处理，打印成果。