用于能量记录的潜孔锤装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种用于能量记录的潜孔锤装置，包括潜孔冲击器、锤头、加速度传感器和力传感器，所述潜孔冲击器与钻杆连接，其形状为圆柱体形且直径与钻杆直径相同；所述锤头安装在潜孔冲击器的下端，在锤头的侧壁上设置有两个凹槽，所述加速度传感器和力传感器分别固定在两个凹槽内，两凹槽的开口处通过一密封盖密封；所述潜孔冲击器的上端通过接头与钻杆连接，下端通过销与锤头连接；锤头的直径略大于钻杆的直径。该装置结构简单、使用方便，且显著降低了勘察成本。
【专利说明】
用于能量记录的潜孔锤装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及工程勘察领域，特别是涉及一种用于能量记录的潜孔锤装置。
【背景技术】
[0002]在工程勘察领域，对岩土体软硬程度的评价至关重要，其直接关系到设计、施工和投资预算的科学性和合理性。目前，主要是利用钻探获取的岩芯进行室内试验，对岩土体进行评价。
[0003]对于卵石及风化覆盖层等复杂地层，传统的钻进方法效率较低、取芯困难，可利用潜孔锤钻进。潜孔锤钻进以压缩空气为动力，是一种高效的冲击回转钻进方法。
[0004]目前，基于潜孔锤的岩芯获取方法包括跟管钻进和反循环钻进两种。跟管钻进需下入套管并配置拔管设备，该方法成本较高，对卵石及风化覆盖层等复杂地层岩芯获取率不高;反循环钻进需大直径的钻孔，且只能获取破碎的岩芯，不能满足工程勘察需获取原状岩芯进行室内试验并对岩土体软硬程度进行评价的需要。
【发明内容】
[0005]为解决上述技术问题，本实用新型提供一种可实时测量并存储锤头和岩土体相互作用的能量，进而利用该能量直接对岩土体的软硬程度进行评价的用于能量记录的潜孔锤
目.ο
[0006]为此，本实用新型的技术方案如下:
[0007]—种用于能量记录的潜孔锤装置，所述潜孔锤装置安装在钻杆的下端，该潜孔锤装置包括潜孔冲击器、锤头、加速度传感器和力传感器，所述潜孔冲击器与钻杆连接，其形状为圆柱体形且直径与钻杆直径相同；所述锤头安装在潜孔冲击器的下端，在锤头的侧壁上设置有两个凹槽，所述加速度传感器和力传感器分别固定在所述两个凹槽内，两个凹槽的开口处通过一密封盖密封，这样既能减少潜孔冲击器的能量对加速度传感器和力传感器的影响，延长其使用寿命，又可避免孔内岩肩、水流、空气等对传感器的干扰，保证其测量精度。
[0008]所述潜孔冲击器通过接头与所述钻杆连接;所述潜孔冲击器通过销与所述锤头连接。
[0009]所述锤头为圆柱体形，其直径最好略大于钻杆的直径，以便于钻杆的跟进与拔出。
[0010]使用时，潜孔冲击器驱动锤头破碎岩土体，加速度传感器和力传感器测量并记录锤头钻进的加速度和力，进而得到潜孔锤与岩土体相互作用的能量，利用该能量可以直接对岩土体的软硬程度进行评价。
[0011]该装置充分利用了潜孔锤快速钻进的优势，可通过测量潜孔锤与岩土体相互作用的能量直接对岩土体进行评价，其结构简单、使用方便，且显著降低了勘察成本。
【附图说明】
[0012]图1是本实用新型的潜孔锤装置的结构及使用状况示意图。
[0013]图中:
[0014]1:钻机 2:钻杆3:接头 4:潜孔冲击器5:销
[0015]6:覆盖层7:加速度传感器 8、10:凹槽9:锤头
[0016]11:力传感器
【具体实施方式】
[0017]下面结合附图对本实用新型的用于能量记录的潜孔锤装置的结构进行详细说明。
[0018]本实用新型的用于能量记录的潜孔锤装置安装在钻杆的下端。如图所示，该潜孔锤装置包括:潜孔冲击器4、锤头9、加速度传感器7和力传感器11。
[0019]所述潜孔冲击器4与钻杆2连接，其形状为圆柱体形且直径与钻杆2直径相同。锤头9安装在潜孔冲击器4的下端，在锤头9的侧壁上设置有两个凹槽8和10，加速度传感器4固定在凹槽8内，力传感器固定在凹槽10内，凹槽8和10的开口处通过一密封盖(图中未不)分别将加速度传感器7密封在凹槽8内，将力传感器11密封在凹槽10内。锤头9为圆柱体形，且其直径略大于钻杆2的直径，以便于钻杆2的跟进与拔出。
[0020]另外，如图所示，潜孔冲击器4的上端通过接头3与钻杆2连接，下端通过销5与锤头9连接。
[0021]现场使用时，按照图1所示将各个组件安装好，确保钻杆2与潜孔冲击器4、潜孔冲击器4与锤头9、锤头9与加速度传感器7、力传感器11连接牢固，凹槽8和10密封性能良好。
[0022]各个组件连接好以后，通过钻机I驱动钻杆2，并带动潜孔冲击器4工作，潜孔冲击器4驱动锤头9破碎岩土体，加速度传感器7和力传感器11实时测量并记录锤头9钻进的加速度和力，同时，利用钻杆2的进尺记录覆盖层6的深度。
[0023]待钻孔达到设计深度后，利用钻机I带动钻杆2将潜孔冲击器4、锤头9及加速度传感器7和力传感器11提出孔外，并将加速度传感器7记录的加速度、力传感器11记录的力及用钻杆2进尺确定的深度保存。
[0024]将加速度传感器7、力传感器11记录的加速度和力数据生成加速度-时间、力-时间曲线，从中提取加速度及力延续的时间段。以上述获得的加速度延续时间段为区间，将加速度对时间进行积分，得到速度-时间曲线，再将速度对时间进行积分得到位移-时间曲线。
[0025]以上述获得的力延续的时间段为区间，根据力-时间曲线将力划分成若干时间段，划分原则是每一时间段内力的数值比较稳定，每一时间段可不一致。
[0026]根据上述力-时间曲线上划分的时间段，将位移-时间曲线划分成相应的时间段，并求出每一时间段的位移量;将所有时间段内力的平均值和位移量乘积的结果相加，得到潜孔锤锤头与岩土体相互作用的能量，即可对岩土体的软硬程度进行评价。
[0027]本实用新型中使用的加速度传感器和力传感器为市售产品。加速度传感器可以采用MSR165型加速度传感器或其它合适的传感器。
【主权项】
1.一种用于能量记录的潜孔锤装置，所述潜孔锤装置安装在钻杆的下端，其特征在于:该潜孔锤装置包括潜孔冲击器(4)、锤头(9)、加速度传感器(7)和力传感器(11)， 所述潜孔冲击器(4)与钻杆(2)连接，其形状为圆柱体形且直径与钻杆(2)直径相同； 所述锤头(9)安装在潜孔冲击器(4)的下端，在锤头(9)的侧壁上设置有两个凹槽(8、10)，所述加速度传感器(4)和力传感器(11)分别固定在两个凹槽(8、10)内，所述两个凹槽(8)和(1)的开口处通过一密封盖密封。2.根据权利要求1所述的潜孔锤装置，其特征在于:所述潜孔冲击器(4)通过接头(3)与所述钻杆(2)连接。3.根据权利要求1所述的潜孔锤装置，其特征在于:所述潜孔冲击器(4)通过销(5)与所述锤头(9)连接。4.根据权利要求1-3中任一项所述的潜孔锤装置，其特征在于:所述锤头(9)为圆柱体形，且其直径略大于钻杆(2)的直径。
【文档编号】E21B4/06GK205677534SQ201620618924
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月17日 公开号201620618924.2, CN 201620618924, CN 205677534 U, CN 205677534U, CN-U-205677534, CN201620618924, CN201620618924.2, CN205677534 U, CN205677534U
【发明人】牛永效, 李国和, 赵广茂, 胡文林, 黄大中
【申请人】铁道第三勘察设计院集团有限公司