用于钻探现场土工参数的设备以及测量、处理方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种用于钻探现场±工参数的设备W及测量、处理方法，属于工程勘 探中场地±工参数的处理技术领域。
【背景技术】
[0002] 在工程勘探中，现场±工参数的测量最通用的方法是动探方法，包括轻型动探、标 准贯入(SPT)和重力动探，它们得到的是指定能量和贯入度下，捶击数。然而，由于捶击能量 效率不同和人们对于捶击数物理意义理解不够深入，致使它们难于直接用于岩±工程的计 算或者偏差太大，同时钻孔深度也需要直接测量，对于现场钻探质量的监管，存在很大困 难。
【发明内容】
[0003] 本发明要解决的技术问题是提供一种用于钻探现场±工参数的设备W及测量、处 理方法。
[0004] 本发明是通过W下技术方案来实现的。
[000引一种用于钻探现场±工参数的设备，包括测量载体钻杆、冲击禪合杆、重力键、应 力传感器、加速度传感器、信号采集装置、无线通讯模块、智能运算单元，上述载体钻杆与上 述冲击禪合杆连接，上述钻杆插入大地并与大地之间存有间隙，上述冲击禪合杆位于大地 之上，上述重力键固定在上述载体钻杆的顶部，上述应力传感器、上述加速度传感器均安装 在上述冲击禪合杆，并均连接上述信号采集装置，上述信号采集装置与上述无线通讯模块 连接，无线通讯模块将信息传输至上述智能运算单元。
[0006 ] -种用于钻探现场±工参数的测量、处理方法，步骤包括：
[0007] 1)利用行波理论取得钻杆行波走时间，进而计算钻进深度：
[0008] (1)通过速度曲线查找第一次达到峰值的时刻，记录为ti;
[0009] (2)通过冲击力曲线得到ti时刻的峰值F(ti);
[0010] (3)在冲击力曲线第一次下降到小于0.01倍F(ti)的时刻后开始查找速度曲线的 最近一个峰值，并记录时刻为t2,计算A t = t2-tl;
[0011] (4)利用波动理论，在钻杆中应力波速度已知情况下的钻杆长度I ?
[0012] ( 5 )测量传感器离地面的距离记为吐ensor ;
[0013] (6)计算钻探深度H = L-吐ensnr;
[0014] 2)利用1)的结果，通过给定公式计算冲击能量，计算有效能量比，修正传统灌入法 的捶击数；
[001引3)用CASE法计算最大承载力。
[0016]进一步地，2)通过给定公式计算冲击能量，计算有效能量比，修正传统灌入法的捶 击数的计算方法包含W下步骤：
[0017] (1)记冲击力曲线值第一次大于IN的时刻为to;
[0018] (2)由1)的（3)中取得计算时间差At;
[0019] (3)通过公式
计算得到有效的 灌入能量Er;
[0020] (4)计算键自由落体能量60%的量护=mXgXhX60% ;
[0021] (5)动探方法得到的捶击数记为沪，定义
并得到修正后的有效捶击数N =邸rXN';
[0022] A为钻杆的截面积，E为钻杆的弹性模量，C为应力波在杆中的波速。
[0023] 进一步地，3)用CASE法计算最大承载力的计算方法包含W下步骤：
[0024] (1)根据钻探对±质的判断，适当选取阻尼系数Js;
[00巧](2)计算±的动阻力
[0026] (3)根据(1)得到的ti、t2,分别从速度曲线和冲击力曲线读取F(ti)、F(t2)、V(ti)、V (t2);
[0027] (4)采用化se法公式进行计算：
[002引
计算±的最大静阻力，及钻杆 端面的最大承载力。
[0029] 本发明的有益效果：
[0030] 利用波动方程原理，利用动探过程中捶击产生的应力波的波动效应，测量钻探深 度、能量转换效率、捶击数的校正及±工参数演算;从工程实际出发，重点解决钻探检测及 ±工参数实时计算方法，有效降低企业运营成本，提高工作效率的同时提高了作业数据的 可靠性。
【附图说明】
[0031] 图1为本实施案例的工程结构示意图；
[0032] 图2为图1的部分放大示意图；
[0033] 图3为本实施案例信号采集的结构示意图；
[0034] 图4为本实施案例采样数据。
【具体实施方式】
[0035] 下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
[0036] 参照图1-图4，工程构建包括:大地1，钻杆2，冲击禪合杆3，重力键4，表示钻杆与大 地之间的空隙5,集成有应变环传感器固定支架6,加速度传感器7,信号信号采集装置8,集 成有电池的无线传输模块9，智能显示运算单元10。按照图1、图2所示连接组成测试系统。
[0037] 本发明，用于钻探现场±工参数的测量、处理方法，步骤包括：
[0038] 1)利用行波理论取得钻杆行波走时间，进而计算钻进深度：
[0039] (1)通过速度曲线查找第一次达到峰值的时刻，记录为ti;
[0040] (2)通过冲击力曲线得到ti时刻的峰值F(ti);
[0041] (3)在冲击力曲线第一次下降到小于0.01倍F(ti)的时刻后开始查找速度曲线的 最近一个峰值，并记录时刻为t2,计算A t = t2-tl;
[0042] (4)利用波动理论，在钻杆中应力波速度已知情况下的钻杆长度
[004引（5 )现慢传感器离地面的距离记为出ensor ;
[0044] (6)计算钻探深度 H = k&ensor;
[004引2)利用1)的结果，通过给定公式计算冲击能量，计算有效能量比，修正传统灌入法 的捶击数：
[0046] (1)记冲击力曲线值第一次大于1N的时刻为to;
[0047] (2)由1)的（3)中取得计算时间差At;
[004引（3)通过公式
计算得到有效的 灌入能量Er;
[0049] (4)计算键自由落体能量60%的量护=mXgXhX60%;
[0050] (5)动探方法得到的捶击数记为沪，定_^
并得到修正后的有效捶击数N =邸rXN';
[0051] A为钻杆的截面积，E为钻杆的弹性模量，C为应力波在杆中的波速。
[0052] 3)用CASE法计算最大承载力：
[0053] (1)根据钻探对±质的判断，适当选取阻尼系数Js;
[0054] (2)计算±的动阻力
[005引（3)根据(1)得到的ti、t2,分别从速度曲线和冲击力曲线读取F(ti)、F(t2)、V(ti)、V (t2);
[0056] (4)采用化se法公式进行计算：
[0057]
十算±的最大静阻力，及钻杆 端面的最大承载力。
[0058] 本实施例实施步骤如下：
[0059] 1.本实施