CN114017003A - 一种智能化且具有预警功能的钻芯监控系统及监控方法 - Google Patents

一种智能化且具有预警功能的钻芯监控系统及监控方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114017003A
CN114017003A CN202111294023.4A CN202111294023A CN114017003A CN 114017003 A CN114017003 A CN 114017003A CN 202111294023 A CN202111294023 A CN 202111294023A CN 114017003 A CN114017003 A CN 114017003A
Authority
CN
China
Prior art keywords
spring
cross beam
displacement
data
elastic force
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202111294023.4A
Other languages
English (en)
Inventor
王小威
陈铖
刘强
熊睿佳
洪丽凡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen Housing Safety And Engineering Quality Inspection And Appraisal Center
Shenzhen University
Original Assignee
Shenzhen Housing Safety And Engineering Quality Inspection And Appraisal Center
Shenzhen University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen Housing Safety And Engineering Quality Inspection And Appraisal Center, Shenzhen University filed Critical Shenzhen Housing Safety And Engineering Quality Inspection And Appraisal Center
Priority to CN202111294023.4A priority Critical patent/CN114017003A/zh
Publication of CN114017003A publication Critical patent/CN114017003A/zh
Priority to PCT/CN2022/129480 priority patent/WO2023078334A1/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00—Survey of boreholes or wells
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00—Survey of boreholes or wells
    • E21B47/005—Monitoring or checking of cementation quality or level
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00—Survey of boreholes or wells
    • E21B47/06—Measuring temperature or pressure
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B47/00—Survey of boreholes or wells
    • E21B47/26—Storing data down-hole, e.g. in a memory or on a record carrier

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Geophysics (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
  • Piles And Underground Anchors (AREA)

Abstract

本发明公开了一种智能化且具有预警功能的钻芯监控系统及监控方法，其中监控系统包括钻机以及监控组件；钻机包括钻杆、上横梁、下横梁以及立轴；立轴的上端与上横梁固定连接，立轴的下端穿设于下横梁中，且可相对于下横梁上下移动，钻杆穿设于上横梁和下横梁中，且可相对于上横梁和下横梁上下移动；监控组件包括弹簧、压力传感器和位移传感器；弹簧套设于立轴上并位于上横梁和下横梁之间，压力传感器安装于弹簧的上下两端，位移传感器安装于下横梁上，且其顶部抵接于上横梁。本发明利用弹簧的压缩变形实现对钻芯的实时监测功能，用数据化的语言对灌注桩监控出的缺陷进行预警分析及判定，为后期缺陷桩的处理提供了准确以及可靠的数据支持。

Description

一种智能化且具有预警功能的钻芯监控系统及监控方法
技术领域
本发明涉及桩基钻芯检测领域，更具体地说是一种智能化且具有预警功能的钻芯监控系统及监控方法。
背景技术
随着桩基钻芯检测的发展，钻芯法因方法简单、结果真实、数据直观不需要转换而被广泛采用。
然而，目前的钻芯技术中存在显著的缺点：(1)检测技术人工化，钻芯钻杆的钻进尺寸主要通过人工钢尺的量取获得，误差很大，无智能化的数据实时监控技术；(2)缺陷桩问题的发现主要依靠人工的观察，而无智能化的监控技术以及相对应的智能化的监控数据；(3)钻芯检测质量的监管主要靠监督员现场的旁站以及360度摄像的实时监控，浪费大量的人力和物力，同时不能提供智能化的监控数据。
因此，如何对钻芯检测进行实时的数据监控以及如何用数据化的语言对灌注桩监控出的缺陷进行准确的分析及判定，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种智能化且具有预警功能的钻芯监控系统及监控方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一方面，一种智能化且具有预警功能的钻芯监控系统，包括钻机以及监控组件；钻机包括钻杆、上横梁、下横梁以及立轴；立轴的上端与上横梁固定连接，立轴的下端穿设于下横梁中，且可相对于下横梁上下移动，钻杆穿设于上横梁和下横梁中，且可相对于上横梁和下横梁上下移动；监控组件包括弹簧、压力传感器和位移传感器；弹簧套设于立轴上并位于上横梁和下横梁之间，压力传感器安装于弹簧的上下两端，位移传感器安装于下横梁上，且其顶部抵接于上横梁。
其进一步技术方案为：还包括动态采集箱以及计算机；动态采集箱接收压力传感器和位移传感器采集数据，并发送至计算机，计算机对采集数据进行可视化处理。
其进一步技术方案为：所述弹簧采用刚度不随载荷变化的直线型弹簧。
另一方面，一种采用智能化且具有预警功能的钻芯监控系统的监控方法，所述方法包括：
实时采集每个回次周期内弹簧位移变化时产生的弹力数据；
实时采集每个回次周期内弹簧弹性变化时的位移数据；
根据每个回次周期内的弹力数据和位移数据与时间的关系确定灌注桩是否出现缺陷以及出现缺陷的位置。
其进一步技术方案为：所述方法还包括：
将弹力数据、位移数据和时间数据发送至计算机；
计算机根据弹力数据、位移数据和时间数据绘制出可视化图表。
其进一步技术方案为：所述的根据每个回次周期内的弹力数据和位移数据与时间的关系确定灌注桩是否出现缺陷以及出现缺陷的位置，具体包括：
计算每个回次周期内的弹簧压缩变形到最大程度时或者弹力增加到最大程度时所花费的时间；
判断某个回次周期内的弹簧压缩变形到最大程度时或者弹力增加到最大程度时所花费的时间相比其它回次周期内的弹簧压缩变形到最大程度时或者弹力增加到最大程度时所花费的时间是否减小；
若是，则判定弹簧压缩变形到最大程度时或者弹力增加到最大程度时所花费的时间减小的回次周期内灌注桩出现了缺陷；
根据出现缺陷的回次周期中弹簧的位移量以及出现缺陷之前的所有回次周期的位移量计算出出现缺陷的位置。
其进一步技术方案为：通过压力传感器实时采集每个回次周期内弹簧位移变化时产生的弹力数据。
其进一步技术方案为：通过位移传感器实时采集每个回次周期内弹簧弹性变化时的位移数据。
其进一步技术方案为：通过动态采集箱将弹力数据和位移数据发送至计算机。
本发明与现有技术相比的有益效果是：本发明通过在现有的钻机的基础上新增了监控组件，根据监控组件中弹簧在每个回次周期内的位移变化、弹性变化与时间的关系情况，从而可以准确判断出在哪个回次周期内灌注桩出现了缺陷和出现缺陷的位置，解决了目前只能通过人工观察而无实时监控的历史，解决了目前只能通过钢尺粗略量取或者肉眼估计而无准确数据的历史，用数据化的语言以及实时监控技术对灌注桩出现缺陷的情况进行准确的分析及判定，对后期的处理提供了准确以及可靠的数据支持。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明技术手段，可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征及优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明具体实施例提供的一种智能化且具有预警功能的钻芯监控系统的结构示意图(弹簧未被压缩的状态)；
图2为本发明具体实施例提供的一种智能化且具有预警功能的钻芯监控系统的结构示意图(弹簧压缩达到最大限度的状态)；
图3为本发明具体实施例提供的弹簧的应力应变曲线示意图；
图4为本发明具体实施例提供的弹簧的弹力与位移的曲线的示意图(灌注桩未出现缺陷的情况下)；
图5为本发明具体实施例提供的弹簧的弹力与时间的曲线的示意图(灌注桩未出现缺陷的情况下)；
图6为本发明具体实施例提供的钻杆的位移量和时间曲线的示意图(灌注桩未出现缺陷的情况下)；
图7为本发明具体实施例提供的弹簧的弹力与位移的曲线的示意图(灌注桩出现缺陷的情况下)；
图8为本发明具体实施例提供的弹簧的弹力与时间的曲线的示意图(灌注桩出现缺陷的情况下)；
图9为本发明具体实施例提供的钻杆的位移量和时间曲线的示意图(灌注桩出现缺陷的情况下)。
附图标记
1、上横梁；2、下横梁；3、立轴；4、弹簧；5、压力传感器；6、钻杆；7、位移传感器；8、标尺；9、油缸；91、油缸上腔；92、油缸下腔；10、流量指示器。
具体实施方式
下面将结合本发明具体实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应当理解，当在本说明书和权利要求书中使用时，术语“包括”和“包含”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。
还应当理解，在此本发明说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本发明。如在本发明说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。
还应当进一步理解，在本发明说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。
本发明提供了一种智能化且具有预警功能的钻芯监控系统，其包括钻机以及监控组件，其中钻机可以是目前市面上的钻机，例如，XY-1A型钻机，但目前市面上的钻机直接使用是无法解决本发明所要解决的技术问题，更不能达到本发明所要达到的技术效果，对于本发明而言，其发明点在于对现有的钻机进行了改造，增加了监控组件，同时配合特定的检测方法便可直观、快速地确定出灌注桩是否出现缺陷的情况以及出现缺陷的具体位置，下面通过具体实施例来介绍本发明。
如图1、2所示，一种智能化且具有预警功能的钻芯监控系统，包括钻机以及监控组件，本实施例中，以XY-1A型钻机为例，钻机包括钻杆6、上横梁1、下横梁2以及立轴3；立轴3的上端与上横梁1固定连接，立轴3的下端穿设于下横梁2中，且可相对于下横梁2上下移动，钻杆6穿设于上横梁1和下横梁2中，且可相对于上横梁1和下横梁2上下移动；监控组件包括弹簧4、压力传感器5和位移传感器7；弹簧4套设于立轴3上并位于上横梁1和下横梁2之间，压力传感器5安装于弹簧4的上下两端，位移传感器7安装于下横梁2上，且其顶部抵接于上横梁1。在钻进过程中，钻杆6和上横梁1会同步向下运动，而下横梁2会保持不动，此时弹簧4会被压缩，位移传感器7会检测到弹簧4被压缩的位移量，压力传感器7会检测到弹簧4被压缩时产生的荷载。
优选地，弹簧4采用刚度不随载荷变化的直线型弹簧。根据胡克定律，弹簧4在发生弹性形变时，弹簧4的弹力Ff和弹簧4的伸长量(或压缩量)x成正比，即F＝-k*x，其中k是弹簧4的弹性模量，x是弹簧4的压缩量，它由材料的性质所决定，其大小等于应力应变曲线0～1段的斜率，其应力应变曲线如图3所示，负号表示弹簧4所产生的弹力与其伸长(或压缩)的方向相反。这样钻机的钻杆6向下钻进的位移就可以通过弹簧4被压缩的位移量来反映。
钻机刚开始工作时，弹簧4的重量和弹簧4的弹力是达到一个平衡状态的，假定此刻弹簧4受钻杆6的压缩量为0，如图1所示的状态，钻机开始工作后，弹簧4是逐渐被压缩的，但是这个时候被压缩的速度也是恒定的。当钻机以恒定速度向下钻进时，弹簧4在弹性阶段随着位移被压缩，压力传感器5和位移传感器7上就会受到感应，弹簧4的压缩量在0～S1范围时，弹簧4都处于弹性阶段，当压缩量达到S1时，如图2所示的状态，弹簧4所产生的弹力和钻机以恒定速度向下的压力达到动态平衡，就近似认为弹簧4达到极限状态，因为钻机往下钻进的速度比较慢，故忽略惯性对弹簧4的影响，整个检测过程中弹簧4的受载如下式所示：
当0<x<S1，F弹力＝k*x；当x≥S1，F弹力＝Fmax；
为了工作人员更加直观的察觉到灌注桩出现缺陷的情况，本发明的监控系统还包括动态采集箱以及计算机；计算机可以是市面上常用的电脑，或者是工业上常用的工业电脑。压力传感器5采集弹簧4位移变化时产生的荷载，位移传感器7采集弹簧4弹性变化时的位移量，动态采集箱接收压力传感器5和位移传感器7采集数据，并发送至计算机，计算机对采集数据进行可视化处理。如图4-图9所示，通过可视化处理后，从计算机最终可以根据数据绘制出图表，从图表中可以准确确定出灌注桩缺陷部位以及缺陷部位的位置。具体地，可根据出现缺陷的回次周期中弹簧的位移量以及出现缺陷之前的所有回次周期的位移量计算出出现缺陷的位置。假设出现缺陷的回次周期中弹簧的位移量为Sn，出现缺陷之前弹簧的回次周期数量为n次，且每个回次周期弹簧的位移量S1，那么，可以确定钻杆钻进的位移量为S＝nS1+Sn，通过钻杆钻进的位移量便知道了缺陷部位的位置。有了准确的数据为后续灌注桩缺陷的处理提供数据了支持，观察方便。
从图表能够直观看出是否出现灌注桩缺陷部位的原因是：当钻机开始正常工作时，钻杆6就会在电机的带动下以及液压的作用下恒速向下移动，钻机刚开始工作时，弹簧4的重量和弹簧4的弹力是达到一个平衡状态的(如图1所示的状态)，钻机开始工作后，弹簧4是逐渐被压缩的，但是这个时候被压缩的速度也是恒定的，弹簧4就会随着钻杆6的匀速向下移动而逐渐被压缩，当钻杆6出现灌注桩出现缺陷的情况时，弹簧4就会短时间内被急速压缩，这时压力传感器5和位移传感器7就会感受到弹簧4的急剧变化，从而从绘制的图表中便可直观的看出在每个回次周期(回次周期指的是，钻杆6向下钻进后向上退回的这个过程为一个回次周期)内弹簧4的弹力与时间以及弹簧4的位移量与时间的关系会发生变化。
图3为弹簧4的应力应变曲线示意图，图4、图5和图6为在灌注桩未出现缺陷的情况下弹簧4的F-t曲线图、F-S曲线图、S-t曲线图，钻进的位移量等于多个回次周期弹簧4的位移量之和，即：S＝n*S1，其中，S1为一个回次周期簧的位移量。
图7、图8和图9是在灌注桩出现缺陷的情况下弹簧4的F-t曲线图、F-S曲线图、S-t曲线图。由图7、图8和图9可知，弹簧4的弹力与位移的曲线与灌注桩未出现缺陷时弹簧4的弹力与位移的曲线无区别的，但弹簧4的弹力与时间的曲线、钻杆6的位移量和时间曲线与灌注桩未出现缺陷的弹簧4的弹力与时间的曲线、钻杆6的位移量是有明显差异的，在弹簧4的弹力与时间的曲线中(即图8)，灌注桩出现缺陷的回次周期中其斜率明显变大(图8中的角β1大于角α1)，弹簧4达到极限荷载时所用时间明显变短，图8的t1和t2时间段就可以明显认定是灌注桩出现缺陷的位置，另外，在钻杆6的位移量和时间曲线中(图9)灌注桩出现缺陷的回次周期中其斜率明显变大(图9中的角β2大于角α2)，其完成一个回次周期所用的周期时间明显变短，图9的t1和t2段就可以明显认定是灌注桩出现缺陷的位置。
由于弹簧4的压缩变形实现对缺陷桩检测的预警功能，对于没有灌注桩出现缺陷的灌注桩，钻杆6在一个回次周期内，弹簧4压缩变形达到极限值所用的时间以及弹簧4的弹力与时间的曲线的斜率都是维持在恒定水平，对于有灌注桩出现缺陷，钻杆6在一个回次周期内，弹簧4压缩变形达到极限值所用的时间会变小以及弹簧4的弹力与时间的曲线的斜率都会变大，根据预警出的异常数据，结合钻芯出的混凝土芯样以及有无返泥浆水的现象给出缺陷桩最合理的判定，为最终设计院的承载力复核提供数据上的支持。用准确采集的数据来反映灌注桩是否出现缺陷以及出现缺陷的长度。
需要说明的是：虽然改变钻机的转速也会减小弹簧压缩变形到最大程度时或者弹力增加到最大程度时所花费的时间，但是这个转速相比灌注桩缺陷位置段急剧下降还是有明显的差别的，通过数据分析可以明显分辨出是提高钻速造成的时间缩短还是灌注桩出现缺陷造成的时间缩短。
在一些实施例中，上横梁的下方还设有标尺8，标尺8上刻有尺度，标尺8具有参照物的作用。
需要说明的是：钻机液压系统工作的压力变化以及油量变化也可以来反映灌注桩出现缺陷的现象，同时通过压力值变化反推钻杆6的位移来确定灌注桩出现缺陷的位置，这种方式是对通过弹簧4来监控钻芯钻进过程的良好补充，具有良好的工程实用价值。
具体的，钻机是靠电动机带动水磨钻头以及油压系统共同作用的，电动机只是单纯的带动水磨钻杆6转动，而油压系统是钻进过程中从油缸上腔91对钻杆6起到从上而下的推动作用，起钻过程中从油缸下腔92对钻杆6起到从下而上的推动作用。通过监测流量指示器10中流量和油压的变化来反推钻杆6的位移。
正常钻进时，钻机维持恒定功率，由于油缸上腔91的空间的体积逐渐增大，油缸上腔91气压会有少量的降低，但是为了维持油缸上腔91气压恒定，就主要增加油缸上腔91的油量。当灌注桩出现缺陷的时候，油缸上腔91的空间的体积迅速增大，相应的油缸上腔91的气压急剧下降，降低的气压就转成对钻杆6做的功，使钻杆6在气压的作用下向下做加速运动，从而可以计算出灌注桩出现缺陷时的钻杆6位移，这样就可以监测指示器上压力值以及油量的变化来预警出灌注桩出现了缺陷。
另外，油压系统工作原理如下：
钻机油泵通过滤油器从油箱吸油，排出的压力油经管道进入操纵阀，通过操纵阀中的溢流阀调节系统中的压力，从而控制孔底压力使钻机正常工作。利用快速加压手把使系统中的压力迅速提高，从而使给进油缸9能够快速升降，通过操纵阀中换向操作杆可以控制油缸9的进出油方向，使给进油缸9能获得上升、下降和停止等动作，在油缸下腔92和操纵阀之间有一个单向节流阀，用来调节钻杆6的下降速度。由于该阀中没有单向阀，因此不影响钻杆6的快速上升，油缸上腔91和油缸下腔92之间通过交替阀装有指示器，利用指示器可以监测油缸9内的气压变化以及油量变化。
本发明具体实施还提供了一种采用上述的智能化且具有预警功能的钻芯监控系统的监控方法，该方法包括以下步骤：
S10、实时采集每个回次周期内弹簧4位移变化时产生的弹力数据；
S20、实时采集每个回次周期内弹簧4弹性变化时的位移数据；
S30、根据每个回次周期内的弹力数据和位移数据与时间的关系确定灌注桩是否出现缺陷以及出现缺陷的位置。
通过压力传感器5实时采集每个回次周期内弹簧4位移变化时产生的弹力数据。通过位移传感器7实时采集每个回次周期内弹簧4弹性变化时的位移数据。
进一步地，检测方法还包括以下步骤：
S40、将弹力数据、位移数据和时间数据发送至计算机；
S50、计算机根据弹力数据、位移数据和时间数据绘制出可视化图表。
为了工作人员更加直观的察觉到灌注桩出现缺陷的情况，压力传感器5采集弹簧4位移变化时产生的荷载，位移传感器7采集弹簧4弹性变化时的位移量，动态采集箱接收压力传感器5和位移传感器7采集数据，并发送至计算机，计算机对采集数据进行可视化处理。通过可视化处理后，从计算机最终可以根据数据绘制出图表，从图表中可以准确确定灌注桩缺陷的位置，为后续灌注桩缺陷的处理提供数据支持，观察方便。
进一步地，步骤S30具体包括以下步骤：
S301、计算每个回次周期内的弹簧4压缩变形到最大程度时或者弹力增加到最大程度时所花费的时间；
S302、判断某个回次周期内的弹簧4压缩变形到最大程度时或者弹力增加到最大程度时所花费的时间相比其它回次周期内的弹簧4压缩变形到最大程度时或者弹力增加到最大程度时所花费的时间是否减小，若是，则执行步骤S303，
S303、则判定弹簧4压缩变形到最大程度时或者弹力增加到最大程度时所花费的时间减小的回次周期内灌注桩出现了缺陷；
S304、根据出现缺陷的回次周期中弹簧4的位移量以及出现缺陷之前的所有回次周期的位移量计算出出现缺陷的位置。
由于弹簧4的压缩变形实现对缺陷桩检测的预警功能，对于没有灌注桩出现缺陷的灌注桩，钻杆6在一个回次周期内，弹簧4压缩变形达到极限值所用的时间以及弹簧4的弹力与时间的曲线的斜率都是维持在恒定水平，对于有灌注桩出现缺陷，钻杆6在一个回次内，弹簧4压缩变形达到极限值所用的时间会变小以及弹簧4的弹力与时间的曲线的斜率都会变大，根据预警出的异常数据，结合钻芯出的混凝土芯样以及有无返泥浆水的现象给出灌注桩出现缺陷部位的最合理的判定，为最终设计院的承载力复核提供数据上的支持。用准确采集的数据来反映灌注桩出现缺陷部的情况以及缺陷的位置。
灌注桩出现缺陷的位置计算方法如下：假设出现缺陷的回次周期中弹簧的位移量为Sn，出现缺陷之前弹簧的回次周期数量为n次，且每个回次周期弹簧的位移量S1，那么，可以确定钻杆钻进的位移量为S＝nS1+Sn，通过钻杆钻进的位移量便知道了缺陷部位的位置。有了准确的数据为后续灌注桩缺陷的处理提供数据了支持，观察方便。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种智能化且具有预警功能的钻芯监控系统，其特征在于，包括钻机以及监控组件；钻机包括钻杆、上横梁、下横梁以及立轴；立轴的上端与上横梁固定连接，立轴的下端穿设于下横梁中，且可相对于下横梁上下移动，钻杆穿设于上横梁和下横梁中，且可相对于上横梁和下横梁上下移动；监控组件包括弹簧、压力传感器和位移传感器；弹簧套设于立轴上并位于上横梁和下横梁之间，压力传感器安装于弹簧的上下两端，位移传感器安装于下横梁上，且其顶部抵接于上横梁。
2.根据权利要求1所述的一种智能化且具有预警功能的钻芯监控系统，其特征在于，还包括动态采集箱以及计算机；动态采集箱接收压力传感器和位移传感器采集数据，并发送至计算机，计算机对采集数据进行可视化处理。
3.根据权利要求1所述的一种智能化且具有预警功能的钻芯监控系统，其特征在于，所述弹簧采用刚度不随载荷变化的直线型弹簧。
4.一种采用智能化且具有预警功能的钻芯监控系统的监控方法，其特征在于，所述方法包括：
实时采集每个回次周期内弹簧位移变化时产生的弹力数据；
实时采集每个回次周期内弹簧弹性变化时的位移数据；
根据每个回次周期内的弹力数据和位移数据与时间的关系确定灌注桩是否出现缺陷以及出现缺陷的位置。
5.根据权利要求4所述的采用智能化且具有预警功能的钻芯监控系统的监控方法，其特征在于，所述方法还包括：
将弹力数据、位移数据和时间数据发送至计算机；
计算机根据弹力数据、位移数据和时间数据绘制出可视化图表。
6.根据权利要求4所述的采用智能化且具有预警功能的钻芯监控系统的监控方法，其特征在于，所述的根据每个回次周期内的弹力数据和位移数据与时间的关系确定灌注桩是否出现缺陷以及出现缺陷的位置，具体包括：
计算每个回次周期内的弹簧压缩变形到最大程度时或者弹力增加到最大程度时所花费的时间；
判断某个回次周期内的弹簧压缩变形到最大程度时或者弹力增加到最大程度时所花费的时间相比其它回次周期内的弹簧压缩变形到最大程度时或者弹力增加到最大程度时所花费的时间是否减小；
若是，则判定弹簧压缩变形到最大程度时或者弹力增加到最大程度时所花费的时间减小的回次周期内灌注桩出现了缺陷；
根据出现缺陷的回次周期中弹簧的位移量以及出现缺陷之前的所有回次周期的位移量计算出出现缺陷的位置。
7.根据权利要求4所述的采用智能化且具有预警功能的钻芯监控系统的监控方法，其特征在于，通过压力传感器实时采集每个回次周期内弹簧位移变化时产生的弹力数据。
8.根据权利要求4所述的采用智能化且具有预警功能的钻芯监控系统的监控方法，其特征在于，通过位移传感器实时采集每个回次周期内弹簧弹性变化时的位移数据。
9.根据权利要求4所述的采用智能化且具有预警功能的钻芯监控系统的监控方法，其特征在于，通过动态采集箱将弹力数据和位移数据发送至计算机。
CN202111294023.4A 2021-11-03 2021-11-03 一种智能化且具有预警功能的钻芯监控系统及监控方法 Pending CN114017003A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111294023.4A CN114017003A (zh) 2021-11-03 2021-11-03 一种智能化且具有预警功能的钻芯监控系统及监控方法
PCT/CN2022/129480 WO2023078334A1 (zh) 2021-11-03 2022-11-03 一种智能化且具有预警功能的钻芯监控系统及监控方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111294023.4A CN114017003A (zh) 2021-11-03 2021-11-03 一种智能化且具有预警功能的钻芯监控系统及监控方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114017003A true CN114017003A (zh) 2022-02-08

Family

ID=80060077

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111294023.4A Pending CN114017003A (zh) 2021-11-03 2021-11-03 一种智能化且具有预警功能的钻芯监控系统及监控方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN114017003A (zh)
WO (1) WO2023078334A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023078334A1 (zh) * 2021-11-03 2023-05-11 深圳市房屋安全和工程质量检测鉴定中心 一种智能化且具有预警功能的钻芯监控系统及监控方法
CN118149692A (zh) * 2024-05-10 2024-06-07 晋中学院 一种检测钻杆弯曲的传感器及一种钻杆推力控制方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201358711Y (zh) * 2008-12-22 2009-12-09 铁道第三勘察设计院集团有限公司 一种具有随钻测量功能的钻机
CN107288162A (zh) * 2017-07-18 2017-10-24 广州市建设工程质量安全检测中心 一种混凝土灌注桩桩底沉渣厚度检测装置和方法
WO2018006585A1 (zh) * 2016-07-06 2018-01-11 山东大学 一种多功能真三轴岩石钻探测试系统及方法
CN109162693A (zh) * 2018-09-17 2019-01-08 中国地质大学（北京） 一种利用随钻监测技术测试岩体块度指数的方法
CN208717981U (zh) * 2018-08-29 2019-04-09 中国港湾工程有限责任公司 灌注桩孔底沉渣厚度检测仪器
CN113175302A (zh) * 2021-06-07 2021-07-27 中国矿业大学 一种岩体质量智能感知小型钻机系统及评估方法
CN113464126A (zh) * 2021-04-13 2021-10-01 广东省交通规划设计研究院集团股份有限公司 监测钻机在钻探过程中地层变化的装置及方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA1307359C (en) * 1989-07-14 1992-09-08 Frank Bennett Method and apparatus for locating wet cement plugs in open bore holes
CN105649528A (zh) * 2016-03-22 2016-06-08 安徽理工大学 智能防断裂钻孔取芯机及其使用方法
CN114017003A (zh) * 2021-11-03 2022-02-08 深圳市房屋安全和工程质量检测鉴定中心 一种智能化且具有预警功能的钻芯监控系统及监控方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201358711Y (zh) * 2008-12-22 2009-12-09 铁道第三勘察设计院集团有限公司 一种具有随钻测量功能的钻机
WO2018006585A1 (zh) * 2016-07-06 2018-01-11 山东大学 一种多功能真三轴岩石钻探测试系统及方法
CN107288162A (zh) * 2017-07-18 2017-10-24 广州市建设工程质量安全检测中心 一种混凝土灌注桩桩底沉渣厚度检测装置和方法
CN208717981U (zh) * 2018-08-29 2019-04-09 中国港湾工程有限责任公司 灌注桩孔底沉渣厚度检测仪器
CN109162693A (zh) * 2018-09-17 2019-01-08 中国地质大学（北京） 一种利用随钻监测技术测试岩体块度指数的方法
CN113464126A (zh) * 2021-04-13 2021-10-01 广东省交通规划设计研究院集团股份有限公司 监测钻机在钻探过程中地层变化的装置及方法
CN113175302A (zh) * 2021-06-07 2021-07-27 中国矿业大学 一种岩体质量智能感知小型钻机系统及评估方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023078334A1 (zh) * 2021-11-03 2023-05-11 深圳市房屋安全和工程质量检测鉴定中心 一种智能化且具有预警功能的钻芯监控系统及监控方法
CN118149692A (zh) * 2024-05-10 2024-06-07 晋中学院 一种检测钻杆弯曲的传感器及一种钻杆推力控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
WO2023078334A1 (zh) 2023-05-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN114017003A (zh) 一种智能化且具有预警功能的钻芯监控系统及监控方法
RU2711767C1 (ru) Многофункциональное устройство контроля и учета состояния оборудования и метод мониторинга за критическими компонентами в подъемной системе
CN104803250B (zh) 升降机防坠监测装置、监测系统及其方法
CN101451832A (zh) 用于测量机械臂或机械手角度的传感器标定方法及装置
US5284422A (en) Method of monitoring and controlling a well pump apparatus
CN110576335B (zh) 一种基于切削力的刀具磨损在线监测方法
CN108414201B (zh) 一种海洋平台井架工况监测与疲劳寿命预测系统
CN107966232B (zh) 基于机器视觉的起重装备制动器性能监测方法与系统
US20170329311A1 (en) Beam pumping unit and method of operation
CN107014607A (zh) 一种摩擦振动测试装置及其测试方法
CN106837303B (zh) 一种根据液压钻机运行参数实时确定钻孔深度的方法
Spiewak et al. Predictive monitoring and control of the cold extrusion process
CN111173500A (zh) 油田抽油机工况无线数据采集与监控系统
CN111946327A (zh) 一种数字化高精度示功图数据采集装置
CN208223442U (zh) 一种h型钢翼板厚度在线检测装置
CN101762423A (zh) 预应力锚索锚具试验台
CN101852077A (zh) 一种基于井筒液面测量的溢流检测方法
CN111255220B (zh) 超高层建筑施工钢平台模架装备的安全监控方法
CN115510914B (zh) 一种闸门及支承运转件故障智能诊断方法及系统
CN210071568U (zh) 一种基于双自由度柔性铰链的变工况往复摩擦磨损试验机
CN201218067Y (zh) 钻井泥浆自动监控系统
Zyuzev et al. SRPU balance monitoring by wattmeter card
CN1150203A (zh) 一种即时监控沉管灌注桩质量的方法
Khomiak et al. The lifetime forecasting of machine elements by fatigue strength criterion
CN112710536A (zh) 水泥土抗压强度质量检测装置及试验方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination