CN101519959B - 钻触震综合勘探仪及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种钻触震综合勘探仪，该勘探仪包括钻机、钻杆、潜孔锤、电测钻头、深度记录装置、综合记录装置及检波器，通过钻杆与所述钻机连接有潜孔锤，潜孔锤的下端设有电测钻头，电测钻头的电测装置与深度记录装置、检波器及综合记录装置相互电连接并通过有线或无线传输数据，传输数据输入计算机进行数据处理和分析；还提供一种钻触震综合勘探仪的使用方法。有益效果是将各自独立的钻探法、触探法和物探法三合一，使钻机、钻杆、潜孔锤及深度记录装置为钻探、触探和物探设备共用；用钻探潜孔锤冲击电测钻头实施钻探及取样，电测钻头将阻力数据上传综合记录装置，实施电测触探，利用潜孔锤与电测钻头冲击产生的地震波实施地震勘探。

Description

钻触震综合勘探仪及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种用于工程地质勘察的勘探设备，特别是一种钻探触探震探组合勘探设备及其使用方法。

背景技术

目前铁路工程勘察设计的发展，瓶颈在工程勘察，工程测绘与设计随计算机的应用已有很大进步。但工程勘探设备的进步仍然缓慢，制约铁路工程勘察设计整体的发展。工程勘探常用方法有钻探法、触探法和震探法等不同方法。

1、钻探法

钻探法，需进行钻探、取样、室内试验，程序繁琐、工期长、费用高，所测试的参数是一个点的数据，质量差。钻探法的优点是勘探深度大，积累了多年经验。目前我国已开始推广先进的潜孔锤钻探技术，加快了钻进速度。

2、触探法

触探法是用静力或动力通过触探杆(钻杆)将触探头连续贯入土中，由贯入阻力确定土的物理力学性质，触探法精度高、速度快、费用低，所测得的参数是一个孔的连续数据，地层软硬变化一目了然，可靠性高。目前通用触探设备及测试方法是在地表加力，触探杆易弯曲，贯入摩擦阻力大，不能穿过密实砂土，一般贯入深度小，不能满足高层建筑、高速铁路勘探深度的要求。

3、震探法

震探法是地震勘探的简称，是地球物理勘探法之一，它利用人工激发的地震波在不同弹性的地层内传播规律来探测地层地质情况，能较准确地测定地层界面的深度和变化形态，判断地层的岩性等问题，地震勘探所测试的参数是一个断面或空间的连续数据。由于震探法有多解性，一般需要钻探法、触探法验证。工程地质勘探的发展趋势是将钻探法、触探法和物探方法相结合，即综合勘探方法。

当前钻探、触探和物探仪器设备各自独立，分头由钻探、触探、物探三个专业技术人员操作，不便综合利用，要发挥钻探、触探和物探三种方法的长处，需要一种综合勘探设备及一体化的使用方法。

发明内容

本发明的目的是研制一种钻触震综合勘探仪及其使用方法，以利于充分发挥钻探、触探、地震勘探设备及勘探方法的优点，降低勘探成本，提高勘探目标精度。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种钻触震综合勘探仪，该勘探仪包括钻机、钻杆、潜孔锤、电测钻头、深度记录装置、综合记录装置及检波器，其中：通过钻杆与所述钻机连接有潜孔锤，潜孔锤的下端设有电测钻头，电测钻头下端设有潜孔锤钻探的钎头，电测钻头的上端安装有电测装置，所述电测钻头的电测装置与深度记录装置、检波器及综合记录装置相互电连接并通过有线或无线传输数据，所述传输数据输入计算机进行数据处理和分析，达到综合勘探的目的。

本发明同时提供一种钻触震综合勘探仪的使用方法，该方法包括以下步骤：

(1)清理平整场地，钻机垂直安置就位，并实测孔位坐标及高程；

(2)在上述孔位口附近安置深度记录装置，综合记录装置及计算机；

(3)按地震勘探设计要求的数量和位置在地表安置检波器；

(4)将钻杆、潜孔锤、电测钻头连接紧固；

(5)钻机卡紧钻杆；

(6)钻机启动，且同步启动：电测钻头中的电测装置、深度记录装置、综合记录装置及检波器；

(7)潜孔锤连续冲击钻进、取样，钻探记录员做工程地质记录，样品送试验室化验；潜孔锤开始冲击电测钻头的同时，深度记录装置记录钻进深度，电测钻头将接收的贯入阻力信号上传给综合记录装置；综合记录装置记录潜孔锤冲击电测钻头的起始时间信号，检波器接收潜孔锤冲击电测钻头产生的地震波信号，上传给综合记录装置；

(8)到达设计深度后关闭钻机、深度记录装置、检波器及综合记录装置；

(9)资料整理：将钻探工程地质记录、取样化验报告、深度记录装置和综合记录装置记录的数据等传入计算机，运行钻探触探震探综合分析软件得出成果并打印。

本发明的有益效果和优点是：

1本发明将原分属三个专业且各自独立的勘探方法一钻探法、触探法和物探法组合为一体。使钻机、钻杆、潜孔锤及深度记录装置为钻探、触探和物探设备共用，精减了设备；

2本发明将由不同专业人员分工单独操作变为统一操作，钻机实施钻探及取样的同时，电测钻头探测潜孔锤冲击地层产生的阻力，实施电测触探；潜孔锤与电测钻头冲击产生的地震波，成为地震勘探在钻孔内不同深度上的震源，检波器及综合记录装置接收震动信号即实施地震勘探；

3潜孔锤冲击是一种非炸药震源，能量较大，又是可多次叠加的连续震动源；

4本发明为大型工程地质勘察实施综合勘探提供了实用仪器及其使用方法，精度高、勘察周期短、勘探深度大、费用低。

附图说明

图1为本发明钻触震综合勘探仪结构示意图。

图中：

1、钻机          2、钻杆    3、潜孔锤        4、电测钻头

5、深度记录装置  6、检波器  7、综合记录装置  8、计算机

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的钻触震综合勘探仪及其使用方法作进一步的描述。

钻触震综合勘探仪，它包括：钻机、钻杆、潜孔锤、电测钻头、深度记录装置、检波器、综合记录装置及计算机等。该仪器是将我国目前最先进的有关设备组合在一起，实现其各自真正意义上的综合勘探，如：

钻探：我国地矿部门正在大力推广应用潜孔锤钻探技术，它利用潜孔锤连续冲击钻进，钻探效果又好又快，目前的实践证明我国潜孔锤钻机性能优于国外进口产品，技术上是可行的，且成本低。

触探：国内外广泛使用有电缆的电测触探法，有电缆的电测触探法操作不便。现在我国的无缆触探、旋转触探及潜孔锤触探等技术进步很大，已有多项专利，钻触震综合勘探仪采用我国的无缆触探技术，技术先进，造价低。

震探：震探中激发地震波的震源有两种：一是在地面上爆炸、人工锤击或震动器震动，检波器放在钻孔内不同深度接收，但易塌孔、且检波器安置困难；二是在钻孔内不同深度爆炸或电火花激震，检波器在地面上接收，但爆炸作为震源不安全，孔内电火花激震器昂贵且操作不便。钻触震综合勘探仪在钻探及触探的同时，以潜孔锤冲击电测钻头做作为震源，是很方便的。

图1中，本发明的钻触震综合勘探仪包括电测钻头的钻机、钻杆、潜孔锤、深度记录装置、综合记录装置及检波器，通过钻杆2与所述钻机1连接有潜孔锤3，潜孔锤3的下端设有电测钻头4，电测钻头4下端设有潜孔锤钻探的钎头，电测钻头4的上端安装有电测装置，所述电测钻头4的电测装置与深度记录装置5、检波器6及综合记录装置7相互电连接并通过有线或无线传输数据，所述传输数据输入计算机8进行数据处理和分析，达到综合勘探的目的。所述电测钻头4的电测装置包括有相互电连接的测力传感器、存储或发射装置及电池；综合记录装置7为实时记录触探和物探数据的装置。

本发明的钻触震综合勘探仪中钻机1、钻杆2和潜孔锤3，可按工程要求选用一般工程地质勘探通用钻机，配套钻杆2及潜孔锤3。电测钻头4下端可选通用潜孔锤钻探的钎头，其上端安装有测力传感器、存储或发射装置及电池，电测钻头4与深度记录装置5为无缆触探仪的配套设备，需要触探专业加工。综合记录装置7是无缆触探地面记录仪与工程地震仪组合，可用上述两种仪器组装，实时记录触探和物探数据。检波器6有多种通用产品可供选用，以满足工程勘探要求为度。深度记录装置5在本发明中与钻探、触探及地震勘探共用，即可自动记录钻探、触探及震探的勘探深度。

下面结合附图和实施例对本发明的钻触震综合勘探仪使用方法作进一步的描述：

(1)清理平整场地，钻机1按勘探要求垂直安置就位，并实测孔位坐标及高程；

(2)在上述孔位口位置安置深度记录装置5，综合记录装置7及计算机8；

(3)在地表按地震勘探设计要求的数量和位置安置检波器6；

(4)将钻杆2、潜孔锤3和电测钻头4用防震接头连接，要求紧固，防脱落；

(5)钻机1卡紧钻杆2；

(6)钻机1启动，且同步启动：电测钻头4中的电测装置、深度记录装置5、综合记录装置7及检波器6；

(7)潜孔锤3连续冲击钻进、取样，钻探记录员做工程地质记录，样品送试验室化验，即完成了钻探工作；

潜孔锤3开始冲击电测钻头4的同时，深度记录装置5记录钻进深度，电测钻头4中的电测装置连续采集和存储岩土的贯入阻力数据，发射到综合记录装置7或由通讯接口连接传输到综合记录装置7，实施电测触探。

潜孔锤3与电测钻头4冲击产生的地震波，成为地震勘探在钻孔内不同深度上的震源，潜孔锤3开始冲击电测钻头4时，深度记录装置5记录钻进深度，综合记录装置7记录潜孔锤3冲击电测钻头4的起始时间信号，检波器6接收潜孔锤3冲击电测钻头4产生的地震波信号，上传给综合记录装置7，综合记录装置7再将信号传入计算机8，并由计算机记录、存储和处理地震波数据，检波器6及综合记录装置7接收信号即实施了地震勘探。

(8)到达设计深度后关闭钻机1、深度记录装置5、检波器6及综合记录装置7；

(9)资料整理：将钻探工程地质记录、取样化验报告、深度记录装置5和综合记录装置7记录的数据输入计算机8，运行钻探触探震探综合分析软件得出成果并打印。

这里需要说明的是，上述步骤六中的同步启动电测钻头4中的电测装置、深度记录装置5、综合记录装置7和检波器6是为了达到同步计时，以自动记录钻探、触探及地震勘探深度及计算地震波速。

Claims (4)

1.一种钻触震综合勘探仪，该勘探仪包括钻机(1)、钻杆(2)、潜孔锤(3)、电测钻头(4)、深度记录装置(5)、综合记录装置(7)及检波器(6)，其特征是：通过钻杆(2)与所述钻机(1)连接有潜孔锤(3)，潜孔锤(3)的下端设有电测钻头(4)，电测钻头(4)下端设有潜孔锤钻探的钎头，电测钻头(4)的上端安装有电测装置，所述电测钻头(4)的电测装置与深度记录装置(5)、检波器(6)及综合记录装置(7)相互电连接并通过有线或无线传输数据，所述传输数据输入计算机(8)进行数据处理和分析，达到综合勘探的目的。

2.根据权利要求1所述的钻触震综合勘探仪，其特征是：所述电测钻头(4)的电测装置包括有相互电连接的测力传感器、存储或发射装置及电池。

3.根据权利要求1所述的钻触震综合勘探仪，其特征是：所述综合记录装置(7)为实时记录触探数据的无缆触探地面记录仪与工程地震仪组合的装置。

4.一种上述钻触震综合勘探仪的使用方法，该方法包括以下步骤：

①清理平整场地，钻机(1)垂直安置就位，并实测孔位坐标及高程；

②在上述孔位口附近安置深度记录装置(5)，综合记录装置(7)及计算机(8)；

③按地震勘探设计要求的数量和位置在地表安置检波器(6)；

④将钻杆(2)、潜孔锤(3)、电测钻头(4)连接紧固；

⑤钻机(1)卡紧钻杆(2)；

⑥钻机(1)启动，且同步启动：电测钻头中的电测装置(4)、深度记录装置(5)、综合记录装置(7)及检波器(6)；

⑦潜孔锤(3)连续冲击钻进、取样，钻探记录员做工程地质记录，样品送试验室化验，即完成了钻探工作；

潜孔锤(3)开始冲击电测钻头(4)的同时，深度记录装置(5)记录钻进深度，电测钻头(4)中的电测装置连续采集和存储岩土的贯入阻力数据，发射到综合记录装置(7)或由通讯接口连接传输到综合记录装置(7)，实施电测触探；

潜孔锤(3)与电测钻头(4)冲击产生的地震波，成为地震勘探在钻孔内不同深度上的震源，潜孔锤(3)开始冲击电测钻头(4)时，深度记录装置(5)记录钻进深度，综合记录装置(7)记录潜孔锤(3)冲击电测钻头(4)的起始时间信号，检波器接收潜孔锤冲击电测钻头产生的地震波信号，上传给综合记录装置(7)，综合记录装置(7)再将信号传入计算机(8)，并由计算机记录、存储和处理地震波数据，检波器(6)及综合记录装置(7)接收信号即实施了地震勘探；

⑧到达设计深度后关闭钻机(1)、深度记录装置(5)、检波器(6)及综合记录装置(7)；

⑨资料整理：将钻探工程地质记录、取样化验报告、深度记录装置(5)和综合记录装置(7)记录的数据传入计算机(8)，运行钻探触探震探综合分析软件得出成果并打印。

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