CN114062646A - 一种钻孔内侧向地质勘探测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种钻孔内侧向地质勘探测试装置及测试方法，地质勘探测试装置包括地质勘探主体、侧向探头、压力传感器、支撑板及受力板，侧向探头对称设置在地质勘探主体内，侧向探头通过地质勘探主体驱动侧向展开和缩回，支撑板和受力板平行设置，支撑板安装在侧向探头中与地质勘探主体底部铰接的杆件上，与杆件的受力面平行，压力传感器安装在支撑板和受力板之间，与外部数据采集仪电性连接，支撑板和受力板之间密封安装连接。该地质勘探测试装置能够直接获取不同岩土层的侧向贯入阻力，利用该测试装置的测试方法能够与多种现有参数建立联系，并推导出相应的计算公式，能为桩基的设计提供有效的数据支撑，进一步确保桩基的承载力满足设计要求。

Description

一种钻孔内侧向地质勘探测试装置及测试方法

技术领域

本发明涉及地质勘探技术领域，尤其是一种钻孔内侧向地质勘探测试装置及测试方法。

背景技术

地质勘探是指利用压力装置将有触探头的触探杆压入试验土层，通过量测系统测土的贯入阻力，可确定土的某些基本物理力学特性，如土的变形模量、土的容许承载力等。将一个内部装有传感器的触探头以匀速压入土中，由于地层中各种土的软硬不同，探头所受的阻力自然也不一样，传感器将这种大小不同的贯入阻力通过电信号输入到记录仪表中记录下来，再通过贯入阻力与土的工程地质特征之间的定性关系和统计相关关系，来实现取得土层剖面、提供浅基承载力、选择桩端持力层和预估单桩承载力等工程地质勘察目的。但是传统的地质勘探试验往往只进行了垂直方向的土体试验，没有进行侧向的地质勘探试验，忽略了土体侧向作用力对桩基承载力的影响。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提出了一种钻孔内侧向地质勘探测试装置及测试方法，该地质勘探测试装置能够直接获取不同岩土层的侧向贯入阻力，测试精度高，利用该测试装置的测试方法能够与多种现有参数建立联系，并推导出相应的计算公式，能为桩基的设计提供有效的数据支撑，提高桩基础的设计精度和设计水平，确保桩基的承载力满足设计要求，降低工程安全风险。

一种钻孔内侧向地质勘探测试装置，包括地质勘探主体、侧向探头、压力传感器、支撑板及受力板，所述侧向探头对称设置在地质勘探主体内，所述侧向探头为两根铰接的杆件，其中一根杆件的另一端铰接于地质勘探主体内底部，另一根杆件的另一端与地质勘探主体顶部驱动机构铰接，所述侧向探头通过地质勘探主体驱动侧向展开和缩回，所述支撑板和受力板平行设置，支撑板安装在侧向探头中与地质勘探主体底部铰接的杆件上，与杆件的受力面平行，所述压力传感器安装在支撑板和受力板之间，与外部数据采集仪电性连接，所述支撑板和受力板之间密封安装连接。

作为上述技术方案的优选，所述地质勘探主体的驱动机构采用液压油缸。

作为上述技术方案的优选，所述压力传感器设有一组或多组，安装在支撑板和受力板之间。

作为上述技术方案的优选，所述压力传感器采用应变式压力计。

一种采用上述地质勘探测试装置的测试方法，具体测试流程如下：

第一步，将地质勘探设备下放至钻孔内不同的岩土层，利用侧向探头进行探测，分类统计不同地质类别下不同岩土层压力传感器的数值，即直接获取相应土层的侧向贯入阻力，并做好记录；

第二步，将步骤一中收集的侧向贯入阻力与相同地质类别和相同深度岩土层下的基本物理指标、剪切指标、固结试验指标、标准贯入击数、锥尖阻力和摩阻力、旁压模量等现有参数进行综合对比，按照相同地质类别和相同深度岩土层进行统计，形成对照表；

第三步，推导侧向贯入阻力与现有各种参数的换算公式。

本发明的有益效果在于：

该地质勘探测试装置结构简单，安装方便，实施成本低，直接在侧向探头与岩土层的接触面上进行地质勘探测试，即侧向地质勘探试验，测试精度高，利用该测试装置的测试方法能够与多种现有力学指标建立联系，并推导出相应的计算公式，能为桩基的设计提供有效的数据支撑，提高桩基础的设计精度和设计水平，确保桩基的承载力满足设计要求，降低工程安全风险。

附图说明

图1为本发明中地质勘探测试装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整的描述。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的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。

一种钻孔内侧向地质勘探测试装置，包括地质勘探主体1、侧向探头2、压力传感器3、支撑板4及受力板5，所述侧向探头2对称设置在地质勘探主体1内，所述侧向探头2为两根铰接的杆件，其中一根杆件的另一端铰接于地质勘探主体1内底部，另一根杆件的另一端与地质勘探主体1顶部驱动机构101铰接，所述侧向探头2通过地质勘探主体1驱动侧向展开和缩回，所述支撑板4和受力板5平行设置，支撑板4安装在侧向探头2中与地质勘探主体1底部铰接的杆件上，与杆件的受力面平行，所述压力传感器3安装在支撑板4和受力板5之间，与外部数据采集仪电性连接，所述支撑板4和受力板5之间密封安装连接。

作为上述技术方案的优选，所述地质勘探主体1的驱动机构101采用液压油缸。

在本实施例中，所述压力传感器3设有一组或多组，安装在支撑板4和受力板5之间。

在本实施例中，所述压力传感器3采用应变式压力计。

一种采用上述地质勘探测试装置的测试方法，具体测试流程如下：

第一步，将地质勘探设备下放至钻孔内不同的岩土层，利用侧向探头2进行探测，分类统计不同地质类别下不同岩土层压力传感器3的数值，即直接获取相应土层的侧向贯入阻力，并做好记录；

第二步，将步骤一中收集的侧向贯入阻力与相同地质类别和相同深度岩土层下的基本物理指标、剪切指标、固结试验指标、标准贯入击数、锥尖阻力和摩阻力、旁压模量等现有参数进行综合对比，按照相同地质类别和相同深度岩土层进行统计，形成对照表；

第三步，推导侧向贯入阻力与现有各种参数的换算公式。

通过地质勘探测试直接获取各深度岩土层的侧向贯入阻力，并与各深度岩土层的不同物理力学指标形成对照表，推导出侧向贯入阻力与不同物理力学指标的换算公式，建立起相应的联系后，侧向贯入阻力能够作为桩基础设计的有力补充，以提高桩基础的设计精度及设计水平，确保基桩承载力满足设计要求，降低工程风险。

同时，这种新型基于钻孔内侧向地质勘探的岩土工程勘察地质勘探测试方法，也能作为现有岩土工程勘察几种地质勘探测试方法的补充，弥补几种测试方法的不足。比如标准贯入、圆锥动力触探试验在钻杆超过20m后无修正公式，20m以下的标贯锤击数不能直接体现岩土层的力学性质，且试验深度浅，无法满足目前常规桩基设计的需求，并且锤击操作繁琐复杂，自动化程度低；旁压试验的旁压器与砂层的耦合性普遍不好，尤其是较松散砂层，砂土层易扰动、塌孔，无法根据旁压曲线获得相关计算参数；地质勘探试验目前发展较为迅速，现有的重型地质勘探车已将贯入深度突破至50-60m，但地质勘探主要适用于粘性土、粉性土及中密以下的砂性土，对密实的砂性土、碎石土以及全强风化层则因无法穿透而不能适用。

基于钻孔内侧向地质勘探的岩土工程勘察地质勘探测试方法不受深度的限制，能够适应强风化及以下所有的中硬土地层(约标贯≤60击)。根据其测得的侧向贯入阻力，可用于估算土的其它物理力学指标、地基基本承载力及变形参数、单桩容许承载力等。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种钻孔内侧向地质勘探测试装置，其特征在于：包括地质勘探主体、侧向探头、压力传感器、支撑板及受力板，所述侧向探头对称设置在地质勘探主体内，所述侧向探头为两根铰接的杆件，其中一根杆件的另一端铰接于地质勘探主体内底部，另一根杆件的另一端与地质勘探主体顶部驱动机构铰接，所述侧向探头通过地质勘探主体驱动侧向展开和缩回，所述支撑板和受力板平行设置，支撑板安装在侧向探头中与地质勘探主体底部铰接的杆件上，与杆件的受力面平行，所述压力传感器安装在支撑板和受力板之间，与外部数据采集仪电性连接，所述支撑板和受力板之间密封安装连接。

2.根据权利要求1所述的地质勘探测试装置，其特征在于：所述地质勘探主体的驱动机构采用液压油缸。

3.根据权利要求1所述的地质勘探测试装置，其特征在于：所述压力传感器设有一组或多组，安装在支撑板和受力板之间。

4.根据权利要求1所述的地质勘探测试装置，其特征在于：所述压力传感器采用应变式压力计。

5.一种采用上述任意一项地质勘探测试装置的测试方法，其特征在于：具体测试流程如下：

第一步，将地质勘探设备下放至钻孔内不同的岩土层，利用侧向探头进行探测，分类统计不同地质类别下不同岩土层压力传感器的数值，即直接获取相应土层的侧向贯入阻力，并做好记录；

第二步，将步骤一中收集的侧向贯入阻力与相同地质类别和相同深度岩土层下的基本物理指标、剪切指标、固结试验指标、标准贯入击数、锥尖阻力和摩阻力、旁压模量等现有参数进行综合对比，按照相同地质类别和相同深度岩土层进行统计，形成对照表；

第三步，推导侧向贯入阻力与现有各种参数的换算公式。

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