多功能無(wú)探桿原位靜力測(cè)試系統(tǒng)及使用方法技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)是多功能無(wú)探桿原位靜力測(cè)試系統(tǒng)及使用方法，本系統(tǒng)及使用方法能夠?qū)崿F(xiàn)靜力觸探探頭與套管同步貫入而不使用探桿，簡(jiǎn)化了工藝流程；可以利用觸探孔直接開展旁壓試驗(yàn)，將觸探試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)有機(jī)結(jié)合，并且互不影響；在硬層中，通過(guò)套管旋轉(zhuǎn)、張斂式擴(kuò)孔鉆頭擴(kuò)孔等工藝減小側(cè)壁阻力從而加深觸探深度；壓力傳動(dòng)單動(dòng)接頭可以使探頭為靜力貫入而不旋轉(zhuǎn)，能夠保證靜力測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。本發(fā)明專利技術(shù)具有簡(jiǎn)化現(xiàn)有測(cè)試程序、提高生產(chǎn)效率、降低勘探成本的突出優(yōu)點(diǎn)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)屬于巖土工程原位測(cè)試領(lǐng)域，特別是涉及一種。
技術(shù)介紹
靜力觸探技術(shù)以其測(cè)試連續(xù)、可靠等優(yōu)點(diǎn)，在地質(zhì)勘察中被廣泛應(yīng)用。常規(guī)的有纜觸探工藝流程包括以下基本步驟:(a)采用靜壓力通過(guò)探桿將靜力觸探探頭勻速貫入地層；(b)為避免探桿彎曲變形，在貫入一定深度后將靜力觸探探頭提離觸探孔，在觸探孔中壓入高于孔底一定距離的套管；(C)將探桿及其靜力觸探探頭沿套管繼續(xù)勻速貫入地層，如此反復(fù)操作直至達(dá)到設(shè)計(jì)深度。常規(guī)的無(wú)纜觸探工藝流程包括以下基本步驟:(a)采用靜壓力將無(wú)纜靜力觸探頭勻速貫入地層；(b)為避免探桿彎曲變形，暫停靜力觸探的貫入，在觸探孔中壓入高于無(wú)纜靜力觸探頭一定距離的套管；(C)繼續(xù)采用靜壓力將無(wú)纜靜力觸探頭勻速貫入地層，如此反復(fù)操作直至達(dá)到設(shè)計(jì)深度。通過(guò)以上基本步驟可見(jiàn)，常規(guī)的有纜或無(wú)纜靜力觸探均存在靜力觸探探頭與套管不能同步貫入的實(shí)際冋題，因此影響觸探效率。另外，旁壓試驗(yàn)是地質(zhì)勘察中水平方向荷載試驗(yàn)尤其是城市軌道交通勘察中的常用方法，但存在不能利用前述觸探孔直接進(jìn)行旁壓試驗(yàn)而必需單獨(dú)鉆孔的實(shí)際問(wèn)題，導(dǎo)致測(cè)試過(guò)程繁瑣、測(cè)試成本高、效率低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足而公開一種，本專利技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)靜力觸探探頭與套管同步貫入，并能利用觸探孔直接進(jìn)行旁壓試驗(yàn)，極大地簡(jiǎn)化了現(xiàn)有測(cè)試程序、明顯提高了測(cè)試效率并降低了勘探成本。本專利技術(shù)的多功能無(wú)探桿原位靜力測(cè)試系統(tǒng)，包括:觸探機(jī)、套管、泥漿泵、卷?yè)P(yáng)機(jī)、旁壓器、探頭和旁壓試驗(yàn)用于加壓穩(wěn)壓主機(jī)及其高壓導(dǎo)管，特征是，所述卷?yè)P(yáng)機(jī)其牽引鋼索吊掛有旁壓器或抓取探頭總成的打撈器，所述探頭總成由上至下順次螺紋連接的張斂式擴(kuò)孔鉆頭、壓力傳動(dòng)單動(dòng)接頭、連接短桿和探頭組成，所述張斂式擴(kuò)孔鉆頭可張開、收斂的切削板上部的外套設(shè)有花鍵齒，該外套的上部設(shè)有過(guò)水打撈頭；觸探機(jī)連接有旋轉(zhuǎn)或靜壓貫入的套管，首節(jié)套管底端設(shè)有定位端管，所述定位端管設(shè)有與張斂式擴(kuò)孔鉆頭外套的花鍵齒相嚙合的花鍵套，張斂式擴(kuò)孔鉆頭的切削板在泥漿泵開啟時(shí)為張開狀態(tài)，此時(shí)定位端管的底端與切削板的肩部相接合；張斂式擴(kuò)孔鉆頭的切削板為收斂狀態(tài)時(shí)所述卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引鋼索吊掛的打撈器與探頭總成的過(guò)水打撈頭相接合，探頭總成將隨上移的打撈器提離套管，所述探頭總成提離套管后的探孔中設(shè)有由卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引鋼索吊掛的旁壓器，加壓穩(wěn)壓主機(jī)的高壓導(dǎo)管與旁壓器相連接。所述張斂式擴(kuò)孔鉆頭的切削板為張開狀態(tài)時(shí)的旋轉(zhuǎn)軌跡直徑大于旁壓器直徑3_5mm0所述探頭是單橋探頭或雙橋探頭。多功能無(wú)探桿原位靜力測(cè)試系統(tǒng)的使用方法:(I)按照現(xiàn)有靜力觸探操作方法通過(guò)觸探機(jī)將探頭總成靜壓貫入到地下1.5米后停止;(2)將首節(jié)套管安裝于觸探機(jī)，泥漿泵輸出管連接于觸探機(jī)泥漿閥，使首節(jié)套管底端定位端管的花鍵套與探頭總成的張斂式擴(kuò)孔鉆頭外套的花鍵齒相嚙合；(3)開啟泥漿泵，通過(guò)水壓使張斂式擴(kuò)孔鉆頭的切削板為張開狀態(tài)，觸探機(jī)向下貫入套管，首節(jié)套管底端的定位端管與張開狀態(tài)的切削板肩部接合后觸探機(jī)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)貫入狀態(tài)，此時(shí)探頭總成的張斂式擴(kuò)孔鉆頭同步旋轉(zhuǎn)貫入、探頭靜壓貫入，當(dāng)探頭總成的張斂式擴(kuò)孔鉆頭到達(dá)旁壓試驗(yàn)的預(yù)定地層深度的位置觸探機(jī)停止旋轉(zhuǎn)貫入；(4)到達(dá)旁壓試驗(yàn)的預(yù)定地層深度后關(guān)閉泥漿泵，使張斂式擴(kuò)孔鉆頭的切削板成為收斂狀態(tài)；(5)通過(guò)卷?yè)P(yáng)機(jī)的牽引鋼索將打撈器深入套管并與探頭總成的過(guò)水打撈頭相接合，將探頭總成提離套管；(6)將卷?yè)P(yáng)機(jī)的牽引鋼索與旁壓器連接，加壓穩(wěn)壓主機(jī)的高壓導(dǎo)管與旁壓器相連接，通過(guò)卷?yè)P(yáng)機(jī)將旁壓器沿套管深入到預(yù)定地層深度后進(jìn)行旁壓試驗(yàn)，旁壓試驗(yàn)完畢后通過(guò)卷?yè)P(yáng)機(jī)將旁壓器提離套管；(7)將卷?yè)P(yáng)機(jī)的牽引鋼索與打撈器連接，通過(guò)卷?yè)P(yáng)機(jī)將打撈器以及連接于打撈器的探頭總成沿套管深入并使首節(jié)套管底端的定位端管的花鍵套與探頭總成張斂式擴(kuò)孔鉆頭外套的花鍵齒相嚙合；(8)開啟泥漿泵，通過(guò)水壓使張斂式擴(kuò)孔鉆頭的切削板為張開狀態(tài)，觸探機(jī)向下靜壓貫入套管，首節(jié)套管底端的定位端管與張開狀態(tài)的切削板肩部接合而使探頭總成的張斂式擴(kuò)孔鉆頭同步旋轉(zhuǎn)貫入，此時(shí)探頭總成的探頭繼續(xù)靜壓貫入；(9)按步驟(4)、(5)、(6)進(jìn)行預(yù)定地層深度的旁壓試驗(yàn)，或，按步驟(7)、(8)進(jìn)行觸探測(cè)試直至到達(dá)最終地層深度；(10)觸探測(cè)試和旁壓試驗(yàn)完畢按步驟(4)、(5)將探頭總成提離套管；(11)起拔套管及其定位端管。本專利技術(shù)的有益效果和優(yōu)點(diǎn)是:①本專利技術(shù)所述原位靜力測(cè)試系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)靜力觸探探頭與套管同步貫入而不使用探桿，簡(jiǎn)化了工藝流程；②本專利技術(shù)可以利用觸探孔直接開展旁壓試驗(yàn)，將觸探試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)有機(jī)結(jié)合，并且互不影響；③在硬層中，通過(guò)套管旋轉(zhuǎn)、張斂式擴(kuò)孔鉆頭擴(kuò)孔能夠減小側(cè)壁阻力從而加深觸探深度；④壓力傳動(dòng)單動(dòng)接頭可以使探頭為靜壓貫入而不旋轉(zhuǎn)，能夠保證靜力測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。本專利技術(shù)具有簡(jiǎn)化現(xiàn)有測(cè)試程序、提高生產(chǎn)效率、降低勘探成本的突出優(yōu)點(diǎn)。【附圖說(shuō)明】附圖1是本專利技術(shù)進(jìn)行無(wú)探桿原位靜力測(cè)試結(jié)構(gòu)示意圖。附圖2是張斂式擴(kuò)孔鉆頭結(jié)構(gòu)示意圖。附圖3是本專利技術(shù)的探頭總成提離套管結(jié)構(gòu)示意圖。附圖4是本專利技術(shù)進(jìn)行旁壓試驗(yàn)結(jié)構(gòu)示意圖。圖中標(biāo)記:1觸探機(jī)，2卷?yè)P(yáng)機(jī)，2-1牽引鋼索，3泥漿泵，4加壓穩(wěn)壓主機(jī)，4-1高壓導(dǎo)管，5首節(jié)套管，6定位端管，7張斂式擴(kuò)孔鉆頭，7-1切削板，7-2外套，7-2-1花鍵齒，7-2-2定位臺(tái)，7-3張斂軸，7-4收斂爪，7_5過(guò)水打撈頭，7_6中心水道，8壓力傳動(dòng)單動(dòng)接頭，9連接短桿，10雙橋探頭，11打撈器，12旁壓器。【具體實(shí)施方式】下面結(jié)合實(shí)施例及其附圖進(jìn)一步說(shuō)明本專利技術(shù)。如圖1所示，本專利技術(shù)的多功能無(wú)探桿原位靜力測(cè)試系統(tǒng)的地面設(shè)備有觸探機(jī)1、泥漿泵3、卷?yè)P(yáng)機(jī)2和旁壓試驗(yàn)用加壓穩(wěn)壓主機(jī)4及其高壓導(dǎo)管。本專利技術(shù)的地面以下設(shè)備有套管、首節(jié)套管5、首節(jié)套管底端的螺紋連接的定位端管6和探頭總成，探頭總成由自上至下順次螺紋連接的張斂式擴(kuò)孔鉆頭7、壓力傳動(dòng)單動(dòng)接頭8、連接短桿9和雙橋探頭10組成。張斂式擴(kuò)孔鉆頭7的具體結(jié)構(gòu)如圖2所示，張斂式擴(kuò)孔鉆頭可張開、收斂的切削板7-1上部的外套7-2設(shè)有花鍵齒7-2-1，該外套的上部設(shè)有過(guò)水打撈頭7-5 ;切削板7_1嵌入張斂軸7-3的嵌槽中，切削板7-1的上端由外套7-2底端的定位臺(tái)7-2-2限位，下端由收斂爪7-4限位。外套7-2的中心水道7-6為張斂軸7-3提供水壓。從圖2可以看出張斂式擴(kuò)孔鉆頭7的主體采用現(xiàn)有技術(shù)。探頭總成中的壓力傳動(dòng)單動(dòng)接頭8采用單動(dòng)雙管鉆具中單軸承結(jié)構(gòu)或雙軸承結(jié)構(gòu)均可，也可以采用本申請(qǐng)人在公告號(hào)CN201272963Y公開當(dāng)前第1頁(yè)1 2 本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
多功能無(wú)探桿原位靜力測(cè)試系統(tǒng)，包括：觸探機(jī)、套管、泥漿泵、卷?yè)P(yáng)機(jī)、旁壓器、探頭和旁壓試驗(yàn)用于加壓穩(wěn)壓主機(jī)及其高壓導(dǎo)管，特征是，所述卷?yè)P(yáng)機(jī)其牽引鋼索吊掛有旁壓器或抓取探頭總成的打撈器，所述探頭總成由上至下順次螺紋連接的張斂式擴(kuò)孔鉆頭、壓力傳動(dòng)單動(dòng)接頭、連接短桿和探頭組成，所述張斂式擴(kuò)孔鉆頭可張開、收斂的切削板上部的外套設(shè)有花鍵齒，該外套的上部設(shè)有過(guò)水打撈頭；觸探機(jī)連接有旋轉(zhuǎn)或靜壓貫入的套管，首節(jié)套管底端設(shè)有定位端管，所述定位端管設(shè)有與張斂式擴(kuò)孔鉆頭外套的花鍵齒相嚙合的花鍵套，張斂式擴(kuò)孔鉆頭的切削板在泥漿泵開啟時(shí)為張開狀態(tài)，此時(shí)定位端管的底端與切削板的肩部相接合；張斂式擴(kuò)孔鉆頭的切削板為收斂狀態(tài)時(shí)所述卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引鋼索吊掛的打撈器與探頭總成的過(guò)水打撈頭相接合，探頭總成將隨上移的打撈器提離套管，所述探頭總成提離套管后的探孔中設(shè)有由卷?yè)P(yáng)機(jī)牽引鋼索吊掛的旁壓器，加壓穩(wěn)壓主機(jī)的高壓導(dǎo)管與旁壓器相連接。

【技術(shù)特征摘要】

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：董永剛，李鵬，陳新軍，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：天津;12