一种边墙电阻率跨孔CT辅助试验装置及其工作方法

一种边墙电阻率跨孔ct辅助试验装置及其工作方法
技术领域
1.本发明涉及跨孔电阻率ct探测技术领域，特别涉及一种边墙电阻率跨孔ct辅助试验装置及其工作方法。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术，并不必然构成现有技术。
3.随着地下空间的发展，在交通、水利水电等领域将会修建更多的深长隧道。然而在修建的过程中容易遇到溶洞、暗河、破碎带、突水突泥等不良地质灾害，严重影响隧道(洞)施工，造成设备损坏和人员伤亡等重大损失。因此，探测前方不良地质体，规避施工风险至关重要。
4.跨孔电阻率ct探测方法作为一种重要的地球物理勘探方法，探测电缆可深入围岩，避开各种电磁干扰，可以实现对孔间的含水通道精细的探测。在进行跨孔电阻率ct探测时，为保证电极与周围围岩耦合，达到探测效果，需要向孔中注满水。然而，在进行倾斜向上的钻孔探测时，钻孔中的水无法加满，无法满足跨孔电阻率ct的水位要求，如此就会遇到电极与围岩无法耦合的难题。同时，在围岩破碎区进行探测时，极易发生塌孔等危害，导致孔中探测电缆被埋甚至被毁弃，有时碎石会涌入钻孔中导致堵塞的问题。


技术实现要素：

5.为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种边墙电阻率跨孔ct辅助试验装置及其工作方法，能够在不影响电场传播的前提下，实现破碎岩体且钻孔倾斜向上电阻率ct探测。
6.为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
7.本发明第一方面提供了一种边墙电阻率跨孔ct辅助试验装置。
8.一种边墙电阻率跨孔ct辅助试验装置，包括电缆、变径三通管、法兰、注水阀、管壁上钻有若干个钻眼的套管、置于所述套管末端的止水塞、包裹在套管外壁的土工布、与法兰的法兰盘连接的底盘、以及置于所述套管内的观测管和电缆固定管；
9.所述变径三通管的三端分别用于连接所述套管的顶端、所述法兰的颈部和所述注水阀；
10.所述套管内的观测管和电缆固定管穿过所述底盘伸出所述套管；
11.所述观测管用于观测所述套管中的水位，所述电缆固定管用于固定电缆。
12.进一步地，所述套管、观测管、电缆固定管、法兰和变径三通管的材质均为聚氯乙烯。
13.进一步地，所述止水塞的材质为具有弹性的橡胶材料。
14.进一步地，所述法兰的法兰盘开设有若干个螺丝孔，所述底盘在与所述法兰盘相对应的位置也开设有螺丝孔，所述法兰的法兰盘和所述底盘通过所述螺丝孔和螺丝固定连接。
15.进一步地，所述套管、法兰和底盘的中轴线位于同一直线上。
16.进一步地，所述套管、法兰和注水阀均通过螺纹与所述变径三通管相连接。
17.进一步地，所述观测管和电缆固定管置于所述套管内的一端与所述止水塞之间存在间隙。
18.进一步地，所述底盘上开设有电缆孔和观测孔，所述观测管穿过底盘上的所述观测孔伸出套管，所述电缆固定管穿过底盘上的所述电缆孔伸出套管。
19.进一步地，所述钻眼呈十字花型。
20.本发明第二方面提供了如第一方面所述一种边墙电阻率跨孔ct辅助试验装置的工作方法，包括如下步骤：
21.在边墙上进行钻孔后，下所述套管；
22.通过注水阀向所述套管中注水，并调节所述注水阀，直到所述观测孔中有持续稳定的水流流出后，所述电缆固定管中的电缆开始供电。
23.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
24.1、本发明所述的一种边墙电阻率跨孔ct辅助试验装置，其通过变径三通管在套管的侧壁上安装注水阀，来向套管中注水，并且在套管中放置小直径的观测管用来监测套管中的水位是否达到要求，解决了钻孔倾斜向上跨孔电阻率ct的水位要求，电极与围岩耦合的难题。
25.2、本发明所述的一种边墙电阻率跨孔ct辅助试验装置，其通过在套管外壁以及套管底部包裹土工布，解决了泥沙等流塑性介质涌入钻孔导致堵塞问题。
26.3、本发明所述的一种边墙电阻率跨孔ct辅助试验装置，适用于地质条件较差并且倾斜向上的钻孔，是一种将电极与围岩进行更好耦合的装置，解决了倾斜向上钻孔中水无法加满，无法满足跨孔电阻率ct的水位要求，电极与围岩无法耦合的难题，且能够起到护壁和保护电缆的装置。
附图说明
27.构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
28.图1为本发明实施例1的边墙电阻率跨孔ct辅助试验装置的结构图；
29.图2为本发明实施例1的底盘的平面图；
30.图3为本发明实施例1的法兰的立体图；
31.图4为本发明实施例1的变径三通管的立体图。
32.其中，1、套管，2、止水塞，3、注水阀，4、观测孔，5、电缆孔，6、底盘，7、土工布，8、螺丝孔，9、观测管，10、电缆固定管，11、电缆，12、钻眼，13、法兰，14、变径三通管。
具体实施方式
33.下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。
34.应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
35.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
36.在本发明中，术语如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“侧”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，只是为了便于叙述本发明各部件或元件结构关系而确定的关系词，并非特指本发明中任一部件或元件，不能理解为对本发明的限制。
37.本发明中，术语如“固接”、“相连”、“连接”等应做广义理解，表示可以是固定连接，也可以是一体地连接或可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的相关科研或技术人员，可以根据具体情况确定上述术语在本发明中的具体含义，不能理解为对本发明的限制。
38.在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
39.实施例1
40.如图1、图2、图3和图4所示，本发明实施例1提供了一种边墙电阻率跨孔ct辅助试验装置，包括：电缆11、变径三通管14、法兰13、注水阀3、管壁上钻有若干个钻眼的套管1、置于套管1末端的止水塞2、包裹在套管1外壁的土工布7、与法兰13的法兰盘连接的底盘6、以及置于套管1内的观测管9和电缆固定管10。
41.其中，套管1、观测管9、电缆固定管10、法兰13和变径三通管14的材质均为聚氯乙烯(polyvinyl chloride，pvc)。
42.变径三通管14的第一端与套管1的顶端连接；止水塞2用于置于套管1的末端。变径三通管14的内壁与套管1的外壁、以及套管1的内壁与止水塞2的外壁均紧密贴合。止水塞2的材质为具有弹性的橡胶材料，止水塞2的直径比套管1内壁的直径略大，将其放置在套管1的顶端用来止水。
43.变径三通管14的第二端与法兰13的颈部连接。变径三通管14的内壁与法兰13的颈部的外壁紧密贴合。
44.底盘6用于与法兰13的法兰盘连接；法兰13的法兰盘开设有若干个(可以为4个)螺丝孔8，底盘6在与法兰盘相对应的位置也开设有螺丝孔8，法兰13的法兰盘和底盘6通过螺丝孔8和螺丝固定连接，法兰盘的盘面与底盘6的盘面紧密贴合。底盘6与法兰13的法兰盘的直径相同。
45.变径三通管14的第三端与注水阀3连接。注水阀是upvc双活接球阀，通过螺纹连接固定在变径三通管14上，用来控制水流，使得观测管9中有水持续匀速的流出。
46.变径三通管14的第一端、第二端和第三端的直径分别根据套管1的直径、法兰13的直径以及注水阀3的直径确定，套管1、法兰13和注水阀3均通过螺纹与变径三通管14相连接。
47.套管1、法兰13和底盘6的中轴线位于同一直线上。
48.套管1的管壁上钻有若干个钻眼12。具体的，钻眼12的直径为1～2cm，套管1的管壁上的钻眼12由若干排，相邻两排之间的距离为20cm，每排有4个钻眼12，钻眼12呈十字花型，套管1的管壁上的钻眼12采用十字对穿获得。
49.土工布7包裹在套管1的外壁上。在下套管1之前，将土工布7固定在套1上，可用扎绳进行捆绑，可根据实际情况确定土工布的大小，土工布7至少围绕套管1缠绕两圈，可防止碎石等进入土工布中。
50.观测管9和电缆固定管10均置于套管1内，观测管9和电缆固定管10的一端均与止水塞2之间存在较小的间隙，即观测管9和电缆固定管10置于套管1内的一端与止水塞2之间存在间隙，观测管9和电缆固定管10的另一端均穿过底盘6伸出套管1。具体的，底盘6上开设有1个电缆孔5、1个观测孔4和若干个螺丝孔8，电缆孔和观测孔位于中心位置，螺母孔位于底盘6边缘上下左右位置，即如图2所示，底盘6在与套管1相对应的圆形范围内开设有电缆孔5和观测孔4，观测管9的另一端穿过底盘6上的观测孔4伸出套管1，电缆固定管10的另一端穿过底盘6上的电缆孔5伸出套管1。观测管9和电缆固定管10的外壁均与底盘6紧密贴合，作为一种实施方式，观测管9和电缆固定管10的外壁上均有螺纹，电缆孔5和观测孔4上分别有与电缆固定管10和观测管9相适配的螺纹。
51.电缆固定管10用于固定电缆11，电缆固定管10通过防水胶带与电缆11固定；观测管9用于在注水的过程中将套管1中的空气排除，同时用来观测套管1中的水位；注水之前将观测管9和电缆固定管10均固定在底盘6上一起放置在套管1中。
52.电缆11位于电缆固定管10外的一端连接电源，电缆11位于电缆固定管10内的一端是电极。
53.套管1的长度可根据钻孔的深度以及电极数量确定，套管1的直径可以根据钻孔的大小以及实际需求确定，并且需预留30cm套管出露孔口，用于在套管1末端安装变径三通管14。套管1内壁的直径为70mm以上，且保证一定厚度与强度，避免下管时套管发生脆断或其他事故。
54.本发明通过变径三通管14在套管1的侧壁上安装注水阀3，来向套管1中注水，并且在套管1中放置小直径的观测管9用来监测套管1中的水位是否达到要求，解决了钻孔倾斜向上跨孔电阻率ct的水位要求，电极与围岩耦合的难题。
55.本发明通过在套管1外壁以及套管1底部包裹土工布，解决了泥沙等流塑性介质涌入钻孔导致堵塞问题。
56.本发明提供的一种边墙电阻率跨孔ct辅助试验装置，适用于地质条件较差并且倾斜向上的钻孔，是一种将电极与围岩进行更好耦合的装置，解决了倾斜向上钻孔中水无法加满，无法满足跨孔电阻率ct的水位要求，电极与围岩无法耦合的难题，且能够起到护壁和保护电缆的装置。
57.实施例2
58.本发明实施例2提供了如实施例1中的一种边墙电阻率跨孔ct辅助试验装置的工作方法，包括如下步骤：
59.在边墙上进行钻孔，钻孔的深度严格按照探测方案设计完成，为防止塌孔，可预留一段深度，钻孔的直径根据试验需要进行确定，钻孔打完后必须清孔，清理小碎石和泥浆，以免卡孔。
60.为了防止塌孔，在边墙上进行钻孔完成后要下全孔深的套管，因利用钻孔内的地下水作为电极与周围岩体的耦合介质，套管的管壁上开设有钻眼。
61.为防止碎石等颗粒拥于钻孔导致堵塞，在下套管之前，在套管外包裹土工布，土工
布至少围套管缠绕两圈以上，并用扎绳进行捆绑固定在套管上。
62.在套管顶端将止水塞塞进套管中。
63.套管下完后，需留30cm套管出露孔口，在套管末端安装变径三通管，并将法兰和注水阀通过螺纹连接在变径三通管上。
64.将电缆固定在电缆固定管上，并插入底盘的电缆孔中，用来观测的观测管同样插入到观测孔中。
65.将底盘通过螺丝安装在法兰上，并做好相应的钻孔标志或编号。
66.通过注水阀向套管中注水，当观测到观测孔中有水流出时，表示套管中的水注满。
67.调节注水阀，控制注水速度，直到观测到观测孔中有持续稳定的水流流出后，通过电缆向电极开始供电，进行边墙电阻率跨孔ct测量试验。
68.本发明通过变径三通管在套管的侧壁上安装注水阀，来向套管中注水，并且在套管中放置小直径的观测管用来监测套管中的水位是否达到要求，解决了钻孔倾斜向上跨孔电阻率ct的水位要求，电极与围岩耦合的难题。本发明通过在套管外壁以及套管底部包裹土工布，解决了泥沙等流塑性介质涌入钻孔导致堵塞问题。适用于地质条件较差并且倾斜向上的钻孔，是一种将电极与围岩进行更好耦合的装置，解决了倾斜向上钻孔中水无法加满，无法满足跨孔电阻率ct的水位要求，电极与围岩无法耦合的难题，且能够起到护壁和保护电缆的装置。
69.以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。