CN108051358A - 一种用于精确量测土体渗透系数的装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于测量土体渗透系数的装置及其工作方法，本发明装置包括通过歧管组件连接的压力表、传感器端口、出气口、钻杆和注气口；所述传感器端口另一端通过数据传输线连接记录仪；所述出气口另一端连接有泄气阀；所述钻杆由探杆，与探杆连接的透水井节段，与透水井节段另一端连接的钻头组成；所述钻杆内部设置有压力传感器，压力传感器通过传感器导线传输数据；所述注气口另一端连接有注气管道，注气管道上设置有开关阀和气体调节阀。本发明装置可快速、准确测量地下土体渗透系数。

Description

一种用于精确量测土体渗透系数的装置及其工作方法

技术领域

本发明涉及一种测量装置及其工作方法，特别涉及一种测量土壤渗透系数的装置及其工作方法。

背景技术

直接推技术已经成为广泛使用的常规钻井方法的替代方案，在未固结场地综合调查中进行了全面的现场调查。该技术使用车辆自重静压和锤击的方法将探头快速推进到地下。部分人认为与常规钻井方法相比所具有的许多优点，导致了近年来在地下水方面的应用的普及。这些优点包括更好的灵活性、更方便的操作，不产生钻孔切割和更少的地下扰动。虽然地下水方面的应用的直接推进技术主要限于土壤气体，水和取芯，但这种技术具有提供更多的潜力。

各种使用直接推进钻机的方法都被用来确定地层的渗透系数(K)。岩土工程师们通过CPT调查产生的沉积物分类信息与渗透系数之间建立了经验关系。尽管可以快速获得信息，但是所得到的渗透系数值最多只是格式导数的大小估计值。伴随CPT调查的孔压消散测试结果已经被用来从水力传导性与地层的固结特性之间的关系来确定K。这种关系可以得到非常近似的渗透系数值。最近，有不少使用常规液压测试的扩展来更直接地估计渗透系数值方面的工作。这些包括在直接推进设备中的性能下降测试和气动块试验，以及驱动时间注入监测。这些方法提供了关于水力关联性相对变化的有价值的信息，但是有许多问题，介于他们直接确定渗透系数值的能力，还未能解决。

发明内容

发明目的：本发明提供一种基于直接推进技术的精确量测土体渗透系数的装置及工作方法，这一装置可以快速、经济、且精确地提供地下土体的渗透系数。

技术方案：本发明所述一种用于测量土体渗透系数的装置，包含歧管组件、压力表、传感器端口、出气口、钻杆、注气口、数据传输线、记录仪、泄气阀、探杆、透水井节段、钻头、压力传感器、传感器导线、注气管道、开关阀和气体调节阀；歧管组件连接压力表、传感器端口、出气口、钻杆和注气口；所述传感器端口另一端通过数据传输线连接记录仪；所述出气口另一端连接有泄气阀；所述钻杆由探杆，与探杆连接的透水井节段，与透水井节段另一端连接的钻头组成；所述钻杆内部设置有压力传感器，压力传感器通过传感器导线传输数据；所述注气口另一端连接有注气管道，注气管道上设置有开关阀和气体调节阀。

所述钻杆通过钻杆适配器与歧管组件连接。

所述钻头上设置有O型环，O型环位于钻头与透水井节段之间，可以起到密封和固定钻头的作用。

所述透水井节段外围设置有透水井保护鞘，透水井节段的长度为0.5m。

所述钻杆连接处布置有橡胶垫圈，所述钻杆由数根探杆组成，组成钻杆的探杆数目可以根据测试的深度决定，探杆之间的连接处设置有橡胶垫，增加钻杆的密封性。

所述钻头与透水井相连，且锥底直径与透水井部分相同。

所述透水井保护鞘底端呈内敛，与钻头相接，透水井保护鞘底端与径向呈50-60°。

所述探头为圆锥形，锥角为50-60°。所述透水井保护鞘底端与径向的角度与探头锥角角度相同。

上述用于测量土体渗透系数的装置的工作方法，包括以下步骤：

(1)将装置安装于推进钻机上，推进到达预定深度后，将钻杆回拔，钻头脱落，露出透水井节段，使得地下水自由出入钻杆；

(2)在透水井节段露出后，灌入6-8L水进行洗井，去除透水井节段外部细颗粒物质；

(3)开始注气，水位下降30-40厘米时固定注气压力使水位稳定，该稳定水位面下降深度即为初始压差w0；

(4)当w0稳定后停止注气，并且开启泄气阀使水位面回升，记录水位面回升数据，wt；

(5)wt恢复原有水位时，试验完成，停止记录。

有益效果：本发明装置可精确量测土体渗透系数，弥补了现在精确测量地下土体的渗透系数工具方面的缺失；本发明透水井保护鞘可以很好的保护透水井节段，避免其在测量土体渗透系数时损坏；本发明通过透水井保护鞘与钻头连接处的角度设置，保证了钻头与保护鞘之间的平滑连接，避免了在钻入过程中增加额外阻力的问题；本发明装置结构简单，使用方便，测量速度快，测量结果准确可靠。

附图说明

图1为本发明装置结构示意图。

具体实施方式

实施例1：如图1所示，本发明所述用于测量土体渗透系数的装置，由歧管组件1连接压力表2、传感器端口3，出气口4、钻杆和注气口5；传感器端口3另一端通过数据传输线6连接记录仪7；出气口4另一端连接有泄气阀8；钻杆由探杆9，与探杆连接的透水井节段10和与透水井节段另一端连接的钻头11组成，本发明的钻杆所需的探杆数量由探测的深度决定；钻头为圆锥形，锥角为60°透水井节段长度为0.5m，透水井节段外围设置有透水井保护鞘19，钻头上端设置有O型环18，O型环位于透水井节段与钻头连接处，可以很好的固定钻头与起到密封作用钻杆通过钻杆适配器17与歧管组件连接，钻杆内部设置有压力传感器12，压力传感器通过传感器导线13传输数据，压力传感器需放置在地下水位线以下；注气口另一端连接有注气管道14，注气管道上设置有开关阀15和气体调节阀16；本发明钻杆上下端连接处布置有橡胶垫圈来避免注气时漏气。本发明的装置贯入过程没有速度要求。

本发明装置具体工作方法为：

组装装置中透水井节段与钻头，确定试验深度，从而得到所需的探杆数量，探杆之间设置有橡胶垫圈，保证组成钻杆的密封性，并将工具安装至直接推进钻机上；在钻杆连接处缠绕胶布并加装橡胶垫圈避免漏气；钻杆连接完毕后，每米的钻杆长度需要灌入200ml水来避免钻头打开时地下水快速涌入钻杆；将透水井节段放入钻杆中，到达预定深度后，将钻杆回拔0.5m，并露出透水井节段，使得地下水可以自由出入钻杆。在透水井节段露出后，再灌入6-8L水进行洗井，去除透水井外部细颗粒物质；组装记录仪，记录仪开始记录后注气，水位下降30-40厘米时固定注气压力使水位稳定，该稳定水位面下降深度即为初始压差w0，让w0稳定数秒后停止注气，并且开启泄气阀使水位面回升，记录水位面回升数据为wt；当wt恢复原有水位时(即wt＝0)，试验完成，停止记录；本发明中钻头锥角为60°，与透水井保护鞘连接处的角度相同。

测量完毕后，可于邻近1m范围内，重新定点，重复以上操作。

Claims (10)

1.一种用于测量土体渗透系数的装置，其特征在于，包含歧管组件(1)、压力表(2)、传感器端口(3)、出气口(4)、钻杆、注气口(5)、数据传输线(6)、记录仪(7)、泄气阀(8)、探杆(9)、透水井节段(10)、钻头(11)、压力传感器(12)、传感器导线(13)、注气管道(14)、开关阀(15)和气体调节阀(16)；所述歧管组件(1)连接压力表(2)、传感器端口(3)、出气口(4)、钻杆和注气口(5)；所述传感器端口另一端通过数据传输线(6)连接记录仪(7)；所述出气口另一端连接有泄气阀(8)；所述钻杆由探杆(9)，与探杆连接的透水井节段(10)，与透水井节段另一端连接的钻头(11)组成；所述钻杆内部设置有压力传感器(12)，压力传感器通过传感器导线(13)传输数据；所述注气口另一端连接有注气管道(14)，注气管道上设置有开关阀(15)和气体调节阀(16)。

2.根据权利要求1所述的用于测量土体渗透系数的装置，其特征在于所述钻杆通过钻杆适配器(17)与歧管组件连接。

3.根据权利要求1所述的用于测量土体渗透系数的装置，其特征在于所述钻头上设置有O型环(18)。

4.根据权利要求1所述的用于测量土体渗透系数的装置，其特征在于所述透水井节段外围设置有透水井保护鞘(19)。

5.根据权利要求1所述的用于测量土体渗透系数的装置，其特征在于所述钻杆连上下端接处布置有橡胶垫圈。

6.根据权利要求1所述的用于测量土体渗透系数的装置，其特征在于所述钻头与透水井相连，且锥底直径与透水井直径相同。

7.根据权利要求1所述的用于测量土体渗透系数的装置，其特征在于所述透水井保护鞘底端内敛，与钻头相接。

8.根据权利要求7所述的用于测量土体渗透系数的装置，其特征在于所述透水井保护鞘底端与径向呈50-60°。

9.根据权利要求6所述的用于测量土体渗透系数的装置，其特征在于所述探头为圆锥形，锥角为50-60°。

10.根据权利要求1-9所述的任一用于测量土体渗透系数的装置的工作方法，包括以下步骤：

(1)将装置安装于推进钻机上，推进到达预定深度后，将钻杆回拔露出透水井节段，使得地下水自由出入钻杆；

(2)在透水井节段露出后，灌入6-8L水进行洗井，去除透水井节段外部细颗粒物质；

(3)开始注气，水位下降30-40厘米时固定注气压力使水位稳定，该稳定水位面下降深度即为初始压差w0；

(4)当w0稳定后停止注气，并且开启泄气阀使水位面回升，记录水位面回升数据，wt；

(5)wt恢复原有水位时，试验完成，停止记录。