CN108387290A - 简易承压水位测量仪器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种简易承压水位测量仪器，包括钻杆杆身，钻杆杆身内设有中空腔室，中空腔室内设有承压水压力测量装置；承压水压力测量装置包括设置在中空腔室侧壁上的进水孔，进水孔上安装设有测压管；测压管内与其滑动配合设有活塞，测压管的一端与进水孔相连通、另一端密闭并与活塞之间形成气体压缩空腔，气体压缩空腔内设有用于检测气体压缩空腔内的气压的气压测量装置。本发明的简易承压水位测量仪器，当钻进至承压水层时，在承压水压力的作用下，推动活塞运动，进而压缩气体压缩空腔的气体，直至承压水的压力与气体压缩空腔内的气压相等，活塞位置达到平衡，如此，通过测量此时的气体压缩空腔内的气压，既可直接得到承压水的压力。
Description
技术领域
本发明属于地质勘探技术领域，具体的为一种简易承压水位测量仪器。
背景技术
承压水是指埋藏在两个连续分布的隔水层之间完全充满的有压力的地下水。地势高处水位高，对地势低处产生静水压力，打穿承压水顶面的第一隔水层后，承压水因有压力而上涌。承压水在基坑工程中影响该很大，处理不当易造成地面沉降、地面塌陷、流砂、管涌、坑底突涌等不良后果。
现有技术测量地下水压力的方法主要是通过现场钻孔开井，通过水位观测井测量自由水头高度确定地下水压力。该方法的主要不足之处在于无法得到地下水压力连续变化情况，且同一口井不能测量不同深度地下水压力，若要测量多层土的地下水压力，则需要打多口观测井，因此该方法费时、费力，成本较高。
公开号为CN204941525U的中国专利公开了一种多层水位观测井结构，该专利公开了一种适用于场地狭小多层水层同时观测的水位观测井结构，该结构虽然可以实现至挖设一组观测井便可对多层水位进行观测，但下层水位的观测采用埋设传感器的方式，较麻烦，且测量准确性不高。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种简易承压水位测量仪器，在钻进过程中可直接测得承压水压力。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种简易承压水位测量仪器，包括钻杆杆身，所述钻杆杆身内设有中空腔室，所述中空腔室内设有承压水压力测量装置；
所述承压水压力测量装置包括设置在所述中空腔室侧壁上的进水孔，所述进水孔上安装设有测压管；所述测压管内与其滑动配合设有活塞，所述测压管的一端与所述进水孔相连通、另一端密闭并与所述活塞之间形成气体压缩空腔，所述气体压缩空腔内设有用于检测气体压缩空腔内的气压的气压测量装置。
进一步，所述钻杆杆身下端安装设有钻头，所述钻头内设有过水通道，所述钻杆杆身内设有与所述过水通道相连通的通水管。
进一步，所述承压水压力测量装置环形均布设置为至少一个。
进一步，所述气压测量装置为直接测量所述气体压缩空腔内的测压仪或为用于测量所述活塞位置的测距仪。
进一步，所述气压测量装置为用于测量所述活塞位置的测距仪，且所述气体压缩空腔内还设有无线信号发射装置，所述无线信号发射装置将所述测距仪测量得到的数据传送至地面计算机；所述气体压缩空腔内还设有用于供电的电源。
进一步，所述测压管包括依次连接为一体的测压管上段、测压管中段和测压管下段，所述测压管上段、测压管中段和测压管下段之间形成光滑长直通道，所述活塞滑动配合安装在所述光滑长直通道内。
进一步，所述测压管上段远离所述测压管中段的一端盖装设有管盖。
进一步，所述测压管上段与所述测压管中段之间、所述测压管中段与测压管下段之间以及所述测压管上段与管盖之间均设有密封圈。
进一步，所述管盖上设有连接管，所述测距仪、无线信号发射装置和电源安装连接为一体并固定安装在所述连接管上。
进一步，所述光滑长直通道内固定安装设有用于限位活塞的限位板，所述限位板位于所述活塞与所述进水孔之间，且所述限位板的中心区域设有用于水流通过的通孔或用于水流通过的镂空通孔。
本发明的有益效果在于：
本发明的简易承压水位测量仪器，通过设置承压水压力测量装置，当钻进至承压水层时，承压水通过进水孔进入道测压管内，在承压水压力的作用下，推动活塞运动，进而压缩气体压缩空腔的气体，直至承压水的压力与气体压缩空腔内的气压相等，活塞位置达到平衡，如此，通过测量此时的气体压缩空腔内的气压，既可直接得到承压水的压力，即可在钻进过程中测量承压水的压力；
当承压水压力测量装置采用测距仪时，其压力测量原理如下：
气体压缩空腔内的气压与承压水的压力达到平衡状态，此时
P水压＝P气压；
气体压缩空腔内原为一个标准大气压，气体经压缩后，根据理想气体状态方程：
PV＝nRT
P—气体压强；V—气体体积；n—气体物质的量；R—比例常数；
T—温度。
气体压缩空腔与外界隔绝，因此，除体积与气体压强外各参数均不变，测距仪监测活塞位置，由此可知管内空气体积变化，从而推算管内气体压强，得到对应的承压水的压力数值。
本发明的简易承压水位测量仪器具有以下优点：
1)易于安装于拆卸，操作简单；
2)利用常规钻探设备改进钻杆，在钻进过程中即可检测地下水压力；
3)可持续钻进，可检测不同深度承压水层的水压力。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明简易承压水位测量仪器实施例的结构示意图；
图2为本实施例承压水压力测量装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
如图1所示，为本发明简易承压水位测量仪器实施例的结构示意图。本实施例的简易承压水位测量仪器，包括钻杆杆身1，钻杆杆身1内设有中空腔室2，中空腔室2内设有承压水压力测量装置3。钻杆杆身1下端安装设有钻头4，钻头4内设有过水通道5，钻杆杆身1内设有与过水通道5相连通的通水管6，具体的，过水通道5的上端设有内螺纹，通水管6与过水通道5螺纹连接。具体的，承压水压力测量装置3环形均布设置为至少一个，本实施例的承压水压力测量装置3环形均布设置为两个。
本实施例的承压水压力测量装置包括设置在中空腔室2侧壁上的进水孔7，进水孔7上安装设有测压管。测压管内与其滑动配合设有活塞8，测压管的一端与进水孔7相连通、另一端密闭并与活塞8之间形成气体压缩空腔9，气体压缩空腔9内设有用于检测气体压缩空腔9内的气压的气压测量装置。
进一步，气压测量装置为直接测量气体压缩空腔内的测压仪或为用于测量活塞位置的测距仪10。本实施例的气压测量装置为用于测量活塞位置的测距仪10，且气体压缩空腔9内还设有无线信号发射装置11，无线信号发射装置11将测距仪10测量得到的数据传送至地面计算机。本实施例的气体压缩空腔9内还设有用于供电的电源12，电源12分别为测距仪10和无线信号发射装置11电连接。
11、进一步，本实施例的测压管包括依次连接为一体的测压管上段13、测压管中段14和测压管下段15，测压管上段13、测压管中段14和测压管下段15之间形成光滑长直通道，活塞8滑动配合安装在光滑长直通道内。本实施例的测压管上段13远离测压管中段14的一端盖装设有管盖17，本实施例的测压管上段13与测压管中段14之间、测压管中段14与测压管下段15之间以及测压管上段13与管盖17之间均设有密封圈18。本实施例的管盖17上设有连接管19，测距仪10、无线信号发射装置11和电源12安装连接为一体并固定安装在连接管19上，本实施例的测距仪10上设有与连接管19相连的连接头20。本实施例的光滑长直通道内固定安装设有用于限位活塞8的限位板16，限位板16位于活塞8与进水孔7之间，且限位板16的中心区域设有用于水流通过的通孔或用于水流通过的镂空通孔，本实施例的限位板16通过螺钉固定安装在测压管中段内，并设有用于水流通过的镂空通孔。
本实施例的简易承压水位测量仪器，通过设置承压水压力测量装置，当钻进至承压水层时，承压水通过进水孔进入道测压管内，在承压水压力的作用下，推动活塞运动，进而压缩气体压缩空腔的气体，直至承压水的压力与气体压缩空腔内的气压相等，活塞位置达到平衡，如此，通过测量此时的气体压缩空腔内的气压，既可直接得到承压水的压力，即可在钻进过程中测量承压水的压力；
当承压水压力测量装置采用测距仪时，其压力测量原理如下：
气体压缩空腔内的气压与承压水的压力达到平衡状态，此时
P水压＝P气压；
气体压缩空腔内原为一个标准大气压，气体经压缩后，根据理想气体状态方程：
PV＝nRT
P—气体压强；V—气体体积；n—气体物质的量；R—比例常数；
T—温度。
气体压缩空腔与外界隔绝，因此，除体积与气体压强外各参数均不变，测距仪监测活塞位置，由此可知管内空气体积变化，从而推算管内气体压强，得到对应的承压水的压力数值。
本实施例的简易承压水位测量仪器具有以下优点：
1)易于安装于拆卸，操作简单；
2)利用常规钻探设备改进钻杆，在钻进过程中即可检测地下水压力；
3)可持续钻进，可检测不同深度承压水层的水压力。
以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
Claims (10)
1.一种简易承压水位测量仪器，包括钻杆杆身，其特征在于：所述钻杆杆身内设有中空腔室，所述中空腔室内设有承压水压力测量装置；
所述承压水压力测量装置包括设置在所述中空腔室侧壁上的进水孔，所述进水孔上安装设有测压管；所述测压管内与其滑动配合设有活塞，所述测压管的一端与所述进水孔相连通、另一端密闭并与所述活塞之间形成气体压缩空腔，所述气体压缩空腔内设有用于检测气体压缩空腔内的气压的气压测量装置。
2.根据权利要求1所述的简易承压水位测量仪器，其特征在于：所述钻杆杆身下端安装设有钻头，所述钻头内设有过水通道，所述钻杆杆身内设有与所述过水通道相连通的通水管。
3.根据权利要求1所述的简易承压水位测量仪器，其特征在于：所述承压水压力测量装置环形均布设置为至少一个。
4.根据权利要求1-3任一项所述的简易承压水位测量仪器，其特征在于：所述气压测量装置为直接测量所述气体压缩空腔内的测压仪或为用于测量所述活塞位置的测距仪。
5.根据权利要求4所述的简易承压水位测量仪器，其特征在于：所述气压测量装置为用于测量所述活塞位置的测距仪，且所述气体压缩空腔内还设有无线信号发射装置，所述无线信号发射装置将所述测距仪测量得到的数据传送至地面计算机；所述气体压缩空腔内还设有用于供电的电源。
6.根据权利要求5所述的简易承压水位测量仪器，其特征在于：所述测压管包括依次连接为一体的测压管上段、测压管中段和测压管下段，所述测压管上段、测压管中段和测压管下段之间形成光滑长直通道，所述活塞滑动配合安装在所述光滑长直通道内。
7.根据权利要求6所述的简易承压水位测量仪器，其特征在于：所述测压管上段远离所述测压管中段的一端盖装设有管盖。
8.根据权利要求7所述的简易承压水位测量仪器，其特征在于：所述测压管上段与所述测压管中段之间、所述测压管中段与测压管下段之间以及所述测压管上段与管盖之间均设有密封圈。
9.根据权利要求7所述的简易承压水位测量仪器，其特征在于：所述管盖上设有连接管，所述测距仪、无线信号发射装置和电源安装连接为一体并固定安装在所述连接管上。
10.根据权利要求7所述的简易承压水位测量仪器，其特征在于：所述光滑长直通道内固定安装设有用于限位活塞的限位板，所述限位板位于所述活塞与所述进水孔之间，且所述限位板的中心区域设有用于水流通过的通孔或用于水流通过的镂空通孔。
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