CN114753761A - 一种工程现场原位测量的数字钻进设备及测量方法 - Google Patents

一种工程现场原位测量的数字钻进设备及测量方法 Download PDF

Info

Publication number
CN114753761A
CN114753761A CN202210359329.1A CN202210359329A CN114753761A CN 114753761 A CN114753761 A CN 114753761A CN 202210359329 A CN202210359329 A CN 202210359329A CN 114753761 A CN114753761 A CN 114753761A
Authority
CN
China
Prior art keywords
drilling
digital
power source
torque
supporting structure
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
CN202210359329.1A
Other languages
English (en)
Inventor
刘飞香
廖金军
张凯文
易达云
祝爽
蒋海华
苏亮
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.)
China Railway Construction Heavy Industry Group Co Ltd
Original Assignee
China Railway Construction Heavy Industry Group Co Ltd
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 China Railway Construction Heavy Industry Group Co Ltd filed Critical China Railway Construction Heavy Industry Group Co Ltd
Priority to CN202210359329.1A priority Critical patent/CN114753761A/zh
Publication of CN114753761A publication Critical patent/CN114753761A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B7/00—Special methods or apparatus for drilling
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B15/00—Supports for the drilling machine, e.g. derricks or masts
    • E21B15/003—Supports for the drilling machine, e.g. derricks or masts adapted to be moved on their substructure, e.g. with skidding means; adapted to drill a plurality of wells
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B19/00—Handling rods, casings, tubes or the like outside the borehole, e.g. in the derrick; Apparatus for feeding the rods or cables
    • E21B19/08—Apparatus for feeding the rods or cables; Apparatus for increasing or decreasing the pressure on the drilling tool; Apparatus for counterbalancing the weight of the rods
    • E21B19/081—Screw-and-nut feed mechanisms
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B3/00—Rotary drilling
    • E21B3/02—Surface drives for rotary drilling
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B44/00—Automatic control systems specially adapted for drilling operations, i.e. self-operating systems which function to carry out or modify a drilling operation without intervention of a human operator, e.g. computer-controlled drilling systems; Systems specially adapted for monitoring a plurality of drilling variables or conditions
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B45/00—Measuring the drilling time or rate of penetration
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/02—Details
    • G01N3/06—Special adaptations of indicating or recording means
    • G01N3/066—Special adaptations of indicating or recording means with electrical indicating or recording means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N3/00—Investigating strength properties of solid materials by application of mechanical stress
    • G01N3/40—Investigating hardness or rebound hardness

Abstract

本发明提供一种工程现场原位测量的数字钻进设备，具体是通过数字化钻孔装置、伺服控制推进平台以及调节机架的模块化设计，调节机架能够实现整个数字钻进设备在施工现场的位置调节(包括整个数字钻进设备的高度，钻头与待测标志点的距离等)，伺服控制推进平台能够有效控制钻头在待测标志点的钻进距离，数字化钻孔装置能够控制钻头钻进过程中的转速、扭矩等参数，能够同步获取钻头随钻信息化数据并转化为钻孔过程力学作用的能量特征，高效获得混凝土或岩石的强度。本发明还提供一种工程现场原位测量方法，操作方便，能够实现高效测量及高精准度测量。

Description

一种工程现场原位测量的数字钻进设备及测量方法
技术领域
本发明涉及地下工程施工及检测技术领域，具体涉及一种工程现场原位测量的数字钻进设备及测量方法。
背景技术
矿山、交通、隧道、水利水电、基坑、市政、国防等地下工程与边坡工程领域，喷射混凝土是隧洞、边坡工程支护采用最常规措施，无论是自然边坡还是人工开挖边坡，采用喷射混凝土支护都能有效保护岩体不被雨水冲刷，防止风化和岩体脱落，在土建工程中占有重要地位。
喷射混凝土作用有以下几个作用：①支撑围岩作用；②卸载作用；③填平补强岩石作用；④保护围岩表层作用；⑤有效阻止围岩松动和分配外力。混凝土强度和耐久性能否满足设计要求是喷射混凝土在工程应用中成功与否的重要依据，喷射混凝土的强度检测就显得尤为重要；同时在岩体中进行工程建设，岩体强度对施工效率、工程稳定性和支护要求往往起到决定性作用，因而施工和设计中必须要定量确定岩体强度。
现有技术中针对混凝土强度的检测，主要分为两种：
无损检测方法：该方法包括回弹法、超声波检测法、地质雷达检测法等，虽然无损检测方法不会对混凝土构件造成损伤，但是其检测出来的数据也仅仅是间接数据，需要经过换算才能够得到混凝土强度，其中的误差较大。
有损检测方法：该方法包括钻芯取样法、拔出法等，都会对混凝土结构件产生了破坏，其中钻芯取样法是将取样试验室送检的方式进行检测，相比无损检测方法，有损检测方法能够直观的得到混凝土的强度数值，其检测结果相对会更加准确，但此种检测方法存在效率低、耗费人力大、偶然性大、操作复杂等缺陷。
综上所述，急需一种能兼具操作便捷和精准度高的测量设备及测量方法具有重要的实用意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种工程现场原位测量的数字钻进设备，通过同步获取钻头随钻信息化数据，转化为钻孔过程力学作用的能量特征，用于计算混凝土或岩体的强度，为隧道施工工程优化设计和高效安全施工提供了重要参数依据和理论支撑。
具体技术方案如下：
一种工程现场原位测量的数字钻进设备，该数字钻进设备包括数字化钻孔装置、伺服控制推进平台以及调节机架；
所述数字化钻孔装置包括钻头、钻夹头、接头固定座、扭矩转速复合传感器、第一动力源以及推力传感器；钻头通过钻夹头与接头固定座内部的轴承结构连接，接头固定座内部的轴承结构与第一动力源中的输出轴连接；扭矩转速复合传感器与接头固定座连接用于获取钻进过程中的扭矩和转速；推力传感器与第一动力源连接用于获取钻进过程中的推进压力和钻进位移；
所述伺服控制推进平台包括推进滑块、推进支撑结构以及第二动力源，数字化钻孔装置通过推进滑块可滑动式设置在推进支撑结构上，第二动力源与推进滑块连接为推进钻机进行钻孔提供动力；
所述调节机架包括底座、第一支撑结构以及第二支撑结构，数字化钻孔装置和伺服控制推进平台设置在第二支撑结构上，第二支撑结构可调节式设置在第一支撑结构上，第一支撑结构可调节式设置在底座上，通过第一支撑结构和第二支撑结构的可调节式设置实现不同位置的钻进操作。
优选的，所述推进支撑结构为滚珠丝杆线性模组；所述第二动力源与推进支撑结构之间还设有稳压器。
优选的，所述第一支撑结构包括立柱、调节柱以及调节件，所述立柱的下端与底座连接，所述调节柱的下端与立柱的上端可滑动式连接，所述调节件与调节柱连接能带动调节柱相对立柱进行位移；
所述第二支撑结构包括安装支座、支撑臂杆以及滑动支架，支撑臂杆的一端设有安装支座且数字化钻孔装置和伺服控制推进平台均设置在安装支座上，支撑臂杆的另一端通过滑动支架可滑动式设置在调节柱上。
优选的，所述调节机架还包括稳定调节支撑结构，所述稳定调节支撑结构设置在底座的底部。
优选的，所述数字化钻孔装置还包括钻机防护壳以及设备操控显示屏，钻机防护壳上设有用于安装钻头的安装孔，钻头的局部、钻夹头、接头固定座、扭矩转速复合传感器、第一动力源以及推力传感器均位于钻机防护壳内；设备操控显示屏设置在钻机防护壳的外壁上，且扭矩转速复合传感器、第一动力源、推力传感器以及第二动力源均与设备操控显示屏信号连接。
应用本发明的工程现场原位测量的数字钻进设备，通过数字化钻孔装置、伺服控制推进平台以及调节机架的模块化设计，调节机架能够实现整个数字钻进设备在施工现场的位置调节(包括整个数字钻进设备的高度，钻头与待测标志点的距离等)，伺服控制推进平台能够有效控制钻头在待测标志点的钻进距离，数字化钻孔装置能够控制钻头钻进过程中的转速、扭矩等参数，能够同步获取钻头随钻信息化数据并转化为钻孔过程力学作用的能量特征，高效获得混凝土或岩石的强度。
本发明还提供一种工程现场原位测量方法，使用上述的工程现场原位测量的数字钻进设备进行测量，测量方法包括以下步骤：
步骤一：移动工程现场原位测量的数字钻进设备至测试位置；
步骤二：调节数字钻进设备使得钻头定位于待测标志点；
步骤三：调节钻进的控制参数；
步骤四：启动第一动力源和第二动力源对混凝土执行钻孔测试；
步骤五：获取扭矩转速复合传感器和推力传感器的输出数据并记录储存，并计算得到工程现场混凝土或岩石的强度并通过设备操控显示屏进行显示。
优选的，完成步骤二后需要对扭矩转速复合传感器和推力传感器进行调零操作。
优选的，所述步骤五中：通过推力传感器获取钻头推进力；通过扭矩转速复合传感器获取钻头转速和钻头扭矩；通过第二动力源转动角度换算推进距离，获取钻速。
优选的，所述步骤五中：根据能量守恒定律及摩尔库伦强度准则，获得随钻参数与岩石参数间的定量关系，并通过机器学习的方法，进而建立随钻参数与单轴抗压强度的定量关系模型DP-UCS模型，最后计算得到工程现场混凝土或岩石的强度。
应用本发明的工程现场原位测量方法，依赖于独特的工程现场原位测量的数字钻进设备进行测量，操作方便，能够实现高效测量及高精准度测量。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例中工程现场原位测量的数字钻进设备的整体结构示意图；
图2是图1拆除钻机防护壳后的结构示意图；
其中，1、数字化钻孔装置，1-1、钻头，1-2、钻夹头，1-3、接头固定座，1-4、扭矩转速复合传感器，1-5、接头座侧板，1-6、减速机，1-7、钻机伺服电机，1-8、电机座尾板，1-9、推力传感器，1-10、推力底座尾板，1-11、推力座筋板，1-12、推力底座底板，1-13、钻机防护壳，1-14、设备操控显示屏；
2、伺服控制推进平台，2-1、推进滑块，2-2、推进支撑结构，2-3、第二动力源，2-4、稳压器；
3、调节机架，3-1、底座，3-2、立柱，3-3、调节柱，3.4、调节件，3-5、安装支座，3-6、支撑臂杆，3-7、滑动支架，3-8、稳定调节支撑结构。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例：
一种工程现场原位测量的数字钻进设备，详见图1-图2，具体包括数字化钻孔装置1、伺服控制推进平台2以及调节机架3，具体是：
所述数字化钻孔装置1包括钻头1-1、钻夹头1-2、接头固定座1-3、扭矩转速复合传感器1-4、接头座侧板1-5、减速机1-6、钻机伺服电机1-7、电机座尾板1-8、推力传感器1-9、推力底座尾板1-10、推力座筋板1-11、推力底座底板1-12、钻机防护壳1-13以及设备操控显示屏1-14，详情是：
钻机防护壳1-13上安装有将强度算法及专家分析系统所集成的设备操控显示屏1-14，用于设置钻进参数、对随钻参数的实时采集分析及计算混凝土和/或岩石的强度。
钻机防护壳1-13的前端盖开孔用于安装钻头1-1，钻头的后端与钻夹头1-2连接，钻夹头安装在接头固定座1-3上与内部轴承结构连接，接头固定座的尾部通过接头座侧板1-5连接用于测试钻头扭矩和转速的扭矩转速复合传感器1-4，扭矩转速复合传感器的后部通过轴承连接用于动力传输控制的减速机1-6，减速机1-6再与提供钻进动力的第一动力源1-7(此处为钻机伺服电机)连接。
钻机伺服电机后安装有电机座尾板1-8用于连接推力传感器1-9，推力传感器1-9通过推力底座尾板1-10、推力座筋板1-11、推力底座底板1-12与伺服控制推进平台2连接。
钻头的局部、钻夹头、接头固定座、扭矩转速复合传感器、第一动力源以及推力传感器均位于钻机防护壳内；设备操控显示屏设置在钻机防护壳的外壁上，且扭矩转速复合传感器、第一动力源、推力传感器以及第二动力源均与设备操控显示屏信号连接，即整个数字化钻孔装置通过内部电路连成一个整体，可实现钻进过程中的扭矩、转速、推进压力和钻进位移各数字信息的同步监测记录。
所述伺服控制推进平台2包括推进滑块2-1(此处为滚珠丝杆线性模组上滑块)、推进支撑结构2-2(此处为滚珠丝杆线性模组)、第二动力源2-3(此处为伺服电机)和稳压器2-4，数字化钻孔装置1安装在丝杆线性模组上滑块上，滚珠丝杆线性模组上滑块安装在滚珠丝杆线性模组上，滚珠丝杆线性模组通过连接伺服电机用于提供钻机钻进的动力，稳压器通过螺栓安装在伺服电机前端连接在滚珠丝杆线性模组上，用于保持在钻进过程中的装置的稳定性。
所述调节机架3包括底座3-1、第一支撑结构以及第二支撑结构，数字化钻孔装置1和伺服控制推进平台2设置在第二支撑结构上，第二支撑结构可调节式设置在第一支撑结构上，第一支撑结构可调节式设置在底座上，通过第一支撑结构和第二支撑结构的可调节式设置实现不同位置的钻进操作。优选的：所述第一支撑结构包括立柱3-2、调节柱3-3以及调节件3-4，所述立柱3-2的下端与底座3-1连接，所述调节柱3-3的下端与立柱3-2的上端可滑动式连接，所述调节件3-4与调节柱3-3连接能带动调节柱相对立柱进行位移(此处具体为高度调节)，此处调节件优选为手轮；所述第二支撑结构包括安装支座3-5、支撑臂杆3-6以及滑动支架3-7，支撑臂杆3-6的一端设有安装支座3-5，且伺服控制推进平台2可拆卸式设置在安装支座3-5上，支撑臂杆3-6的另一端通过滑动支架3-7可滑动式设置在调节柱上。所述调节机架还包括稳定调节支撑结构3-8，所述稳定调节支撑结构3-8设置在底座的底部，用于调节整个数字钻进设备的稳定性。
一种工程现场原位测量方法，使用上述的工程现场原位测量的数字钻进设备进行钻进，测量方法包括以下步骤：
步骤一：移动工程现场原位测量的数字钻进设备至测试位置，并固定好；
步骤二：调节数字钻进设备使得钻头定位于待测标志点，此处具有是调节所述调节柱和立柱之间的相对位置以及调节支撑臂杆上的安装支座与调节柱之间的相对位置；
步骤三：调节钻进的控制参数，此处具体是通过设备操控显示屏1-14直接设置钻进的控制；
步骤四：启动第一动力源和第二动力源对混凝土执行钻孔测试；
步骤五：获取扭矩转速复合传感器和推力传感器的输出数据并记录储存，并计算得到工程现场混凝土或岩石的强度并通过设备操控显示屏进行显示。
优选；完成步骤二后需要对扭矩转速复合传感器和推力传感器进行调零操作；所述步骤五中：通过推力传感器获取钻头推进力；通过扭矩转速复合传感器获取钻头转速和钻头扭矩；通过第二动力源转动角度换算推进距离，获取钻速。
此处优选的：设备操控显示屏1-14中植入数学模型及专家系统，数学模型及专家系统是通过实验室内大量数据及经验，进行机器学习训练建立集成的检测系统，比如：
设备拿到现场进行测试之前在实验室内进行大量的混凝土试样钻孔试验，收集钻孔参数，同时对测试混凝土试样的强度进行单轴抗压强度试验，对随钻参数与真实强度进行机器学习训练，再加上专家系统进行判定，建立数学模型作为数字化钻进设备的测试依据。
数学模型及专家系统建立过程包括：本发明根据能量守恒定律及摩尔库伦强度准则，获得随钻参数DP(DrillingParameters)与岩石
Figure BDA0003583192500000062
参数间的定量关系，并通过机器学习的方法，进而建立随钻参数与单轴抗压强度的定量关系模型(DP-UCS模型)，分析出岩石或混凝土强度。能量守恒定律及摩尔库伦准则公式为：
钻进破岩总功W＝扭矩做功WM+压力做功WF：
w＝wM+wF 1)；
钻进过程消耗的能量W＝切削破碎岩石能量EC+钻头与孔底摩擦消耗EF：
wM+wF＝EC+EF 2)；
单轴抗压强度Rc和粘聚力C、内摩擦角
Figure BDA0003583192500000063
之间的关系：
Figure BDA0003583192500000061
Rc＝f(X1，X2，X3，X4) 4)；
其中：Rc为岩石或混凝土强度，X1、X2、X3、X4为训练参数值，分别为：X1为钻压，X2为转速，X3为钻速，X4为扭矩；
上述方法中，需要获得在不同钻压下，钻头钻进岩石或混凝土过程中的随钻参数数据值，包括转速、钻速、扭矩的实时监测数据等，具体是：
采用检测仪器在试验室内对试样进行大量钻孔试验获取样本数据，通过在控制在不同的钻压X1条件下，以扭矩转速复合传感器获取钻头转速X2、钻头扭矩X4，通过监控伺服电机转动角度换算推进距离，获取钻速X3；
并对钻孔试样进行单轴或三轴破坏试验，获取试样强度值qc；
将钻压X1、转速X2、钻速X3、扭矩X4以及专家经验系数因子作为自变量，强度值qc作为因变量进行机器学习训练；
根据钻孔特性判断进行原始数据预处理，包括删除异常值和趋势、填补缺失数据以及对数据进行归一化；
将预处理后的数据代入MATLAB非线性回归预测程序中进行迭代训练，直到获得较高相似度模型为止，同时结合多种机器学习训练预测方法(包括BP神经网络、SVM支持向量机、RBF神经网络)，采用多种训练方法混合+专家系统判断的算法，输出最优解，比如：进行初始化处理；输入样本和期望输出；隐含层和输出层正向输出值；目标与实际输出偏差值；进行判断反向误差信号；权值学习后返回隐含层和输出层正向输出值步骤；学习结束后输入样本；正向计算输出；预测结果(结合专家系统)；N次预测结果平均值；输出结果。
将获取最优解后的训练程序导出，作为强度预测数学模型，集成封装到检测仪器操作系统。
应用本实施例的方案，效果是：(1)本发明采用特殊的数字化钻进设备及测量方法，操作简易，且具有数据化、信息化特征，经自动计算获得并实时显示混凝土强度；(2)本发明所采用的数字钻进设备实现了自动控制钻进，且对随钻参数的实时连续智能监测，避免人为主观因素的影响，因而评价结果更为可靠，确保了测试结果的准确性；(3)本发明方案采用的随钻参数监测分析系统，通过结合多种机器学习建立的神经网络和专家知识系统模型对围压参数及混凝土强度进行识别，实现了岩石混凝土力学参数原位获取，具有高效便捷的特点；(4)本发明的数字化钻进设备造价远低于传统大型的测试岩石强度用试验仪，能实现在工程中广泛应用和推广。
以上所述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 (9)

1.一种工程现场原位测量的数字钻进设备，其特征在于，该数字钻进设备包括数字化钻孔装置、伺服控制推进平台以及调节机架；
所述数字化钻孔装置包括钻头、钻夹头、接头固定座、扭矩转速复合传感器、第一动力源以及推力传感器；钻头通过钻夹头与接头固定座内部的轴承结构连接，接头固定座内部的轴承结构与第一动力源中的输出轴连接；扭矩转速复合传感器与接头固定座连接用于获取钻进过程中的扭矩和转速；推力传感器与第一动力源连接用于获取钻进过程中的推进压力和钻进位移；
所述伺服控制推进平台包括推进滑块、推进支撑结构以及第二动力源，数字化钻孔装置通过推进滑块可滑动式设置在推进支撑结构上，第二动力源与推进滑块连接为推进钻机进行钻孔提供动力；
所述调节机架包括底座、第一支撑结构以及第二支撑结构，数字化钻孔装置和伺服控制推进平台设置在第二支撑结构上，第二支撑结构可调节式设置在第一支撑结构上，第一支撑结构可调节式设置在底座上，通过第一支撑结构和第二支撑结构的可调节式设置实现不同位置的钻进操作。
2.根据权利要求1所述的数字钻进设备，其特征在于，所述推进支撑结构为滚珠丝杆线性模组；所述第二动力源与推进支撑结构之间还设有稳压器。
3.根据权利要求1所述的数字钻进设备，其特征在于，所述第一支撑结构包括立柱、调节柱以及调节件，所述立柱的下端与底座连接，所述调节柱的下端与立柱的上端可滑动式连接，所述调节件与调节柱连接能带动调节柱相对立柱进行位移；
所述第二支撑结构包括安装支座、支撑臂杆以及滑动支架，支撑臂杆的一端设有安装支座且数字化钻孔装置和伺服控制推进平台均设置在安装支座上，支撑臂杆的另一端通过滑动支架可滑动式设置在调节柱上。
4.根据权利要求1所述的数字钻进设备，其特征在于，所述调节机架还包括稳定调节支撑结构，所述稳定调节支撑结构设置在底座的底部。
5.根据权利要求1-4任意一项所述的数字钻进设备，其特征在于，所述数字化钻孔装置还包括钻机防护壳以及设备操控显示屏，钻机防护壳上设有用于安装钻头的安装孔，钻头的局部、钻夹头、接头固定座、扭矩转速复合传感器、第一动力源以及推力传感器均位于钻机防护壳内；设备操控显示屏设置在钻机防护壳的外壁上，且扭矩转速复合传感器、第一动力源、推力传感器以及第二动力源均与设备操控显示屏信号连接。
6.一种工程现场原位测量方法，其特征在于，使用如权利要求1-5任意一项所述的工程现场原位测量的数字钻进设备进行测量，测量方法包括以下步骤：
步骤一：移动工程现场原位测量的数字钻进设备至测试位置；
步骤二：调节数字钻进设备使得钻头定位于待测标志点；
步骤三：调节钻进的控制参数；
步骤四：启动第一动力源和第二动力源对混凝土执行钻孔测试；
步骤五：获取扭矩转速复合传感器和推力传感器的输出数据并记录储存，并计算得到工程现场的混凝土或岩石的强度并通过设备操控显示屏进行显示。
7.根据权利要求6所述的工程现场原位测量方法，其特征在于，完成步骤二后需要对扭矩转速复合传感器和推力传感器进行调零操作。
8.根据权利要求7所述的工程现场原位测量方法，其特征在于，所述步骤五中：通过推力传感器获取钻头推进力；通过扭矩转速复合传感器获取钻头转速和钻头扭矩；通过第二动力源转动角度换算推进距离，获取钻速。
9.根据权利要求8所述的工程现场原位测量方法，其特征在于，所述步骤五中：根据能量守恒定律及摩尔库伦强度准则，获得随钻参数与岩石参数间的定量关系，并通过机器学习的方法，进而建立随钻参数与单轴抗压强度的定量关系模型DP-UCS模型，最后计算得到工程现场混凝土或岩石的强度。
CN202210359329.1A 2022-04-06 2022-04-06 一种工程现场原位测量的数字钻进设备及测量方法 Pending CN114753761A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210359329.1A CN114753761A (zh) 2022-04-06 2022-04-06 一种工程现场原位测量的数字钻进设备及测量方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210359329.1A CN114753761A (zh) 2022-04-06 2022-04-06 一种工程现场原位测量的数字钻进设备及测量方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114753761A true CN114753761A (zh) 2022-07-15

Family

ID=82328562

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210359329.1A Pending CN114753761A (zh) 2022-04-06 2022-04-06 一种工程现场原位测量的数字钻进设备及测量方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114753761A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116907974A (zh) * 2023-09-14 2023-10-20 矿冶科技集团有限公司 一种便携手持式岩石力学参数测试仪器及方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116907974A (zh) * 2023-09-14 2023-10-20 矿冶科技集团有限公司 一种便携手持式岩石力学参数测试仪器及方法
CN116907974B (zh) * 2023-09-14 2023-12-08 矿冶科技集团有限公司 一种便携手持式岩石力学参数测试仪器及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103018788B (zh) 深长隧道不良地质和岩体力学性质超前探测装置及方法
CN203037864U (zh) Tbm施工隧道前向三维激发极化法超前探测装置系统
CN110486007B (zh) 煤矿随钻围岩力学参数原位测试装置及方法
CN202975361U (zh) 深长隧道不良地质和岩体力学性质超前探测装置
CN111206914A (zh) 地下工程智能数字钻探测试系统与实时分析方法
CN114753761A (zh) 一种工程现场原位测量的数字钻进设备及测量方法
AU2021101678A4 (en) Method for testing soft rock ground stress in exploration engineering
CN104075904B (zh) 一种用于锚杆锚固的试验台及检测方法
CN113551637B (zh) 基于tbm施工隧洞全过程围岩变形的监测装置及方法
AU2020449437B2 (en) TBM-mounted mineral composition testing method, advanced geological forecasting method and system
CN113137226B (zh) 便携式岩土体力学参数钻探测试系统及设备
CN109613212A (zh) 模拟地埋管线受隧道开挖影响的试验装置
CN109669216B (zh) 一种无线随钻伽玛测量单元测试系统及使用方法
CN105203071B (zh) 一种用于地应力测量的测向装置和测向方法
Yang et al. Automatic monitoring of inserting or retrieving SPT sampler in drillhole
CN101892658B (zh) 螺旋板载荷-静力触探联合试验仪
CN210322636U (zh) 一种高精度钻孔剪切测试装置
CN104977217B (zh) 一种土体三轴拉伸试验仪
CN211904682U (zh) 一种公路工程筑路用土取样装置
CN204174601U (zh) 一种便携式土质测量仪
CN108716912B (zh) 双轴倾角仪垂直度跟踪测量方法
Barla et al. Setting up a new direct shear testing apparatus
CN217442520U (zh) 一种高效率地质勘探用深度测量装置
CN219902780U (zh) 一种强度测试用钻枪
CN219774119U (zh) 一种超前水平钻探随钻随测设备

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