用于勘察工程地质的装置及方法与流程

本发明涉及一种用于勘察工程地质的装置及方法。

背景技术：

岩土工程地质勘察的十字板剪切试验可以测定原位应力条件下软黏性土的不排水抗剪强度，进而可以估算软黏土的灵敏度、地基承载力，并能判定软黏性土的固结历史。

十字板剪切试验是应用较为广泛原位测试方法，具体操作是先钻孔，后将十字板头压入孔底软土中，以均匀的速度转动，通过一定的测量系统，测得其转动时所需之力矩，计算出土体的不排水抗剪强度，然后结合室内试验进行数据分析。

总体来讲，十字板剪切试验先钻孔后压入的操作步骤较为繁琐，导致工作效率比较低，且只适用于软黏性土。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于勘察工程地质的装置及方法，能够解决现有勘察工程地质的方案效率低、成本高、精确度低的问题。

为解决上述问题，本发明提供一种用于勘察工程地质的装置，包括：

螺纹钻杆，所述螺纹钻杆上分布有间距一定的螺纹；

与所述螺纹钻杆连接的电机；

钻头，所述钻头上设置有温度感应器；

光圆钻杆，所述光圆钻杆上设置有应力感应器，所述光圆钻杆的一端与所述螺纹钻杆连接，另一端与所述钻头连接。

进一步的，在上述装置中，所述光圆钻杆的直径小于所述螺纹钻杆的直径。

进一步的，在上述装置中，所述螺纹钻杆上按预设间距分布有所述螺纹。

进一步的，在上述装置中，所述钻头上相对设置有两个温度感应器。

根据本发明的另一面，提供一种用于勘察工程地质的方法，包括：

通过电机带动螺纹钻杆、光圆钻杆和钻头进行钻进，其中，所述螺纹钻杆上分布有螺纹，所述电机与所述螺纹钻杆连接，所述钻头上设置有温度感应器，所述光圆钻杆上设置有应力感应器，所述光圆钻杆的一端与所述螺纹钻杆连接，另一端与所述钻头连接；

所述光圆钻杆上的应力感应器感应所述钻进过程中作用于光圆钻杆上的扭矩而产生的应力；

所述钻头上的温度感应器感应温度的变化；

根据应力感应器感应出的所述钻进过程中作用于光圆钻杆上的扭矩而产生的应力，反算出土体的不排水抗剪强度：

根据所述钻头上的温度感应器感应出的温度的变化，判断所述土体的类别及变化。

进一步的，在上述方法中，根据所述钻头上的温度感应器感应出的温度的变化，判断所述土体的类别及变化，包括：

根据所述钻头上的温度感应器感应出的温度的变化，判断出不同土体的类别和不同土层的变化。

进一步的，在上述方法中，所述光圆钻杆的直径小于所述螺纹钻杆的直径。

进一步的，在上述方法中，所述螺纹钻杆上按预设间距分布有所述螺纹。

进一步的，在上述方法中，所述钻头上相对设置有两个温度感应器。

与现有技术相比，本发明通过螺纹钻杆上分布有螺纹，通过螺纹和钻机旋转控制钻杆钻进速度，为钻头提供稳定的工作状态。钻头和螺纹钻杆之间设置光圆钻杆，光圆钻杆减少周围土体对其作用而产生的附加扭矩，同时光圆钻杆上布置应力感应器，及时感应作用于光圆钻杆上的扭矩而产生的应力。通过布置于钻头上的温度感应器感应温度的变化，从而判断土体的类别及变化；另一方面由于钻头削切土体，钻杆将受扭矩作用，由于不同强度的土体产生不同的扭矩，通过光圆钻杆上的应力感应器可反算出相应土体的不排水抗剪强度，然后可根据需要结合室内试验进行数据整理和分析。

附图说明

图1是本发明一实施例的用于勘察工程地质的装置的结构图；

图2是本发明一实施例的用于勘察工程地质的流程图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明提供一种用于勘察工程地质的装置，包括：

螺纹钻杆1，所述螺纹钻杆1上分布有间距一定的螺纹；

与所述螺纹钻杆1连接的电机；

钻头2，所述钻头2上设置有温度感应器3；

光圆钻杆4，所述光圆钻杆4上设置有应力感应器5，所述光圆钻杆4的一端与所述螺纹钻杆1连接，另一端与所述钻头2连接。

本发明的用于勘察工程地质的装置一实施例中，所述光圆钻杆的直径小于所述螺纹钻杆的直径。

本发明的用于勘察工程地质的装置一实施例中，所述螺纹钻杆上按预设间距分布有所述螺纹。

本发明的用于勘察工程地质的装置一实施例中，所述钻头上相对设置有两个温度感应器。

在此，螺纹钻杆上分布有间距一定的螺纹，通过螺纹和钻机旋转控制钻杆钻进速度，为钻头提供稳定的工作状态。钻头和螺纹钻杆之间设置一段小直径的光圆钻杆，光圆钻杆减少周围土体对其作用而产生的附加扭矩，同时光圆钻杆上布置应力感应器，及时感应作用于光圆钻杆上的扭矩而产生的应力。钻头在衡定推力作用下匀速钻进，一方面在衡定土压力作用下受摩擦力作用，摩擦力的变化取决于摩擦系数的变化，不同的土体颗粒具有不同的摩擦系数，而摩擦力作用于钻头将产生温度，通过布置于钻头上的温度感应器感应温度的变化，从而判断土体的类别及变化；另一方面由于钻头削切土体，钻杆将受扭矩作用，由于不同强度的土体产生不同的扭矩，通过光圆钻杆上的应力感应器可反算出相应土体的不排水抗剪强度，然后可根据需要结合室内试验进行数据整理和分析。

本发明能够提高地质勘察工作的效率，降低工程勘察的成本；在判断土体强度时，降低土体的扰动，提高数据的精确性。

如图2所示，根据本发明的另一面，还提供另一种用于勘察工程地质的方法，包括：

步骤s1，通过电机带动螺纹钻杆、光圆钻杆和钻头进行钻进，其中，所述螺纹钻杆上分布有螺纹，所述电机与所述螺纹钻杆连接，所述钻头上设置有温度感应器，所述光圆钻杆上设置有应力感应器，所述光圆钻杆的一端与所述螺纹钻杆连接，另一端与所述钻头连接；

步骤s2，所述光圆钻杆上的应力感应器感应所述钻进过程中作用于光圆钻杆上的扭矩而产生的应力；

步骤s3，所述钻头上的温度感应器感应温度的变化；

步骤s4，根据应力感应器感应出的所述钻进过程中作用于光圆钻杆上的扭矩而产生的应力，反算出土体的不排水抗剪强度：

步骤s5，根据所述钻头上的温度感应器感应出的温度的变化，判断所述土体的类别及变化。

本发明的用于勘察工程地质的方法一实施例中，根据所述钻头上的温度感应器感应出的温度的变化，判断所述土体的类别及变化，包括：

根据所述钻头上的温度感应器感应出的温度的变化，判断出不同土体的类别和不同土层的变化。

本发明的用于勘察工程地质的方法一实施例中，所述光圆钻杆的直径小于所述螺纹钻杆的直径。

本发明的用于勘察工程地质的方法一实施例中，所述螺纹钻杆上按预设间距分布有所述螺纹。

本发明的用于勘察工程地质的方法一实施例中，所述钻头上相对设置有两个温度感应器。

在此，根据土体不同粒径的摩擦系数不同，通过安装于钻头上的温度感应器测得钻头的温度变化，从而判断出不同土体的类别和不同土层的变化；根据不同强度的土体对钻头作用力大小不同，通过安装于钻杆上的应力感应器分析计算出土体的不排水抗剪强度。

本发明能够通过一次钻孔判断土体类别变化、测定土体的不排水抗剪强度，提高了工作效率，降低了工程成本；同时，测定强度时，很大程度上降低了对土体的扰动，提高了强度数据的精确性。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。