CN218728109U - 一种长距离水平钻孔物探装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于物探技术领域，尤其是一种长距离水平钻孔物探装置，现提出如下方案，包括：沿水平钻孔长度方向布置的金属护管、设置在金属护管内柔性检测串、设置在金属护管靠近水平钻孔开口处的加压密封装置、以及布置在地面的震波电法采集装置和电法电极。本实用新型无需占用地面较大建筑区域，无需传统复杂且耗工耗时的取芯的过程，节省了成本的同时又对传统钻探取芯是一个颠覆性的技术革新；开创了一种新的施工装置；为地质条件探查提供丰富的依据；提高了施工效率，大幅缩减设备在孔内的时间，降低了施工的风险，大幅降低了施工成本；为地下工程施工提供准确的依据。

Description

一种长距离水平钻孔物探装置

技术领域

本实用新型涉及物探技术领域，尤其涉及一种长距离水平钻孔物探装置。

背景技术

根据《城市轨道交通岩土工程勘察规范》中7.3.3条的相关要求中等复杂场地勘探点间距为30～50m，由于地铁规划难免会穿过成片的建筑密集区，此区域无法开展常规地面竖井钻探和物探勘察工作，缺少地面竖井钻探和物探勘察资料将不能满足相关设计要求，针对此问题目前现有的解决方案是在此区域采用打一个水平孔的形式进行水平钻探，通过取芯进行岩性的探查代替竖井钻探，但是如果遇到破碎带不能完整取芯孔，且水平孔取芯只能掌握钻孔经过的地层岩性资料，无法掌握钻孔周边的地质构造情况，若在同一位置打多个水平孔则成本高昂施工效率低，且现有垂直钻孔物探测试设备，通过自重或辅助重锤放到孔底再上提完成检测，无法直接应用到长距离水平孔中，且长距离水平孔因地层应力等原因更易塌孔，施工风险较高。

目前长距离水平钻孔孔径不大于20cm，孔深可达到2000m，现有定向水平注浆使用地面钻机推送封隔器和注浆管到制定位置，待注浆完成后推送器带回注浆管或直接把注浆管剪断留在孔内，封隔器和注浆管为硬连接可直接安装在推送杆上进行。现有施工装置及方法存在无法将多个柔性传感器串送达孔底并完全分离的问题，完全分离是保证分离后震波激发装置及每个震波传感器之间均为柔性连接，只有保证柔性连接才能保证震波传感器采集的震波激发装置激发的信号，只能通过水或孔壁反射被震波传感器接收。如果不完全分离震波信号会通过推送杆直接传到每个震波传感器，使得每个传感器接收的信号基本相同，进而导致震波测试的数据就无法使用，采用此实用新型能解决地铁规划中密集集聚区无法开展常规钻孔和物探勘察工作。

因此设计与实现一款包含了震波、电法和磁法等技术的多种地球物理参数一体化孔中勘探设备，在城市轨道交通及地下工程建设中具有重要意义。本实用新型针对需要软连接的检测装置探查时，只要是震波激发和接收的测试操作，激发和接收之间不能有硬连接，且应用于千米级距离水平定向孔场景中，柔性检测装置难以进入孔底测量的技术问题。

本实用新型采用多地球物理一体化勘探装置，对长距离水平定向钻孔的波速及钻孔周边电阻率等多地球物理参数进行测试与分析，可解决地铁规划中建筑密集区无法开展常规勘探及精准勘探，柔性检测装置难以进入孔底并完全分离等问题，为此需要一种长距离水平钻孔物探装置及地球物理综合勘探技术方法。

实用新型内容

本实用新型提出的一种长距离水平钻孔物探装置，解决了现有技术中存在的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用了如下技术方案：

一种长距离水平钻孔物探装置，包括：

金属护管，沿水平钻孔长度方向布置；

柔性检测串，包括设置在金属护管内部通过专用电缆依次连接的牵引装置、震波激发装置、震波传感器和电法传感器，金属护管靠近水平钻孔开口处连接有加压密封装置，专用电缆外圈套接有隔震护套；

物探采集主机，用于控制牵引装置、震波激发装置及接收柔性检测串的探测信号；

电法电极，包括安装在水平钻孔开口处的电法参考电极以及设置在电法参考电极一侧的无穷远电极。

优选的，还包括：

地面传感器，地面传感器在地面且沿水平钻孔开口处一侧依次分布，地面传感器采用震波传感器和电法传感器其中至少一种；

地面测试线缆，用于连接地面传感器和物探采集主机。

优选的，还包括：

竖孔探测装置，包括竖孔测试线缆以及孔中传感器，竖孔测试线缆将孔中传感器与物探采集主机连接，孔中传感器采用震波传感器和电法传感器其中至少一种。

一种长距离水平钻孔物探装置物探方法，包括以下步骤：

S1将金属护管布置在水平钻孔内，且在已成孔的水平定向孔中注入水；

S2将柔性检测串布置在金属护管内并运动至水平钻孔的孔底；

S3回撤金属护管，使柔性检测串从金属护管滑落在水平钻孔的裸孔中；

S4进行物探工作。

优选的，还包括以下步骤：

S5地面探测，在步骤S4进行物探工作的同时采集地面传感器的信息。

优选的，还包括以下步骤：

S6竖孔钻探施工，在指定位置进行竖孔的钻探施工；

S7竖孔探测，在步骤S5探测的同时，采集竖孔中孔中传感器的信息。

优选的，步骤S1中，在已成孔的水平定向孔中，利用钻机中空钻杆将金属护管布置在水平定向孔中，金属护管与孔底之间预留0.5-1m间距，金属护管直径比水平定向孔直径小20-30mm。

优选的，步骤S2中，利用牵引装置将柔性检测串输送至水平钻孔待检测位置，输送过程中结合加压密封装置的加压增力操作。

优选的，步骤S2中，柔性检测串运动速度＜2m/min，加压密封装置的压力为1～5MPa。

优选的，步骤S3中，首先拆除加压密封装置，并回撤金属护管，回撤金属护管时牵引装置处于开启状态，当金属护管回撤完成后牵引装置关闭。

优选的，步骤S3中，金属护管回撤距离大于100m，或金属护管全部撤出。

优选的，步骤S4中，物探工作包括横波震波激发测试、纵波震波激发测试和孔内电法测试其中至少一种。

本实用新型中：

在牵引装置及加压密封装置的共同作用下，将柔性连接的震波电法柔性检测串通过内壁光滑的金属护管，送入长距离水平定向钻孔底部，并在柔性检测串回撤过程中完成孔内及孔周围物探相关参数的测量，解决地铁规划中密集集聚区无法精准勘探，柔性检测装置难以进入孔底问题；

通过一次测量可得到长距离钻孔周边的地质构造情况，无需传统复杂且耗工耗时的取芯的过程，节省了成本的同时又对传统钻探取芯是一个颠覆性的技术革新；

通过牵引装置、孔内护管、加压密封装置的组合解决了柔性传感器串无法进入千米级小孔径长距离水平孔底的问题，开创了一种新的施工装置；

通过纵横波地震激发方式，结合多个多分量震波传感器对小孔径钻孔波速进行多方位精准探测，为地质条件探查提供丰富的依据；

通过一次测量可得到震波电法数据，提高了施工效率，大幅缩减设备在孔内的时间，降低了施工的风险，大幅降低了施工成本；

通过地面和孔内联合电法勘探，可进行长距离水平钻孔周边电阻率探测，为地下工程施工提供准确的依据。

附图说明

图1为本实用新型提出的实施例一中物探装置的结构示意图；

图2为本实用新型提出的实施例一中物探装置的探测流程图；

图3为本实用新型提出的实施例二中物探装置的结构示意图；

图4为本实用新型提出的实施例二中物探装置检测的原理示意图；

图5为本实用新型提出的实施例三中一组竖孔物探装置的结构示意图；

图6为本实用新型提出的实施例三中两组组竖孔物探装置的结构示意图；

图7为本实用新型提出的实施例四中牵引装置的结构示意图；

图8为本实用新型提出的实施例四中牵引装置整体的结构示意图。

图中：1金属护管、2专用电缆、3牵引装置、4震波激发装置、6震波传感器、7电法传感器、8加压密封装置、9物探采集主机、10电法参考电极、11无穷远电极、12地面传感器、13竖直孔、14竖孔测试线缆、15孔中传感器、31前端罩壳、32叶轮、33叶轮防护罩、34电机一、35中间连接部、36电机二、37螺杆、38推杆、39拉杆、310叶片、311末端罩壳。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例一：

如图1所示：一种长距离水平钻孔物探装置，包括：

金属护管1，沿水平钻孔长度方向布置；

柔性检测串，包括设置在金属护管1内部通过专用电缆2依次连接的牵引装置3、震波激发装置4、震波传感器6和电法传感器7，金属护管1靠近水平钻孔开口处连接有加压密封装置8，专用电缆2外圈套接有隔震护套；

物探采集主机9，用于控制牵引装置、震波激发装置及接收柔性检测串的探测信号；

电法电极，包括安装在水平钻孔开口处的电法参考电极10以及设置在电法参考电极10一侧的无穷远电极11；

如图2所示：一种长距离水平钻孔物探装置物探方法，包括以下步骤：

S1将金属护管布置在水平钻孔内，且在已成孔的水平定向孔中注入水；

S2将柔性检测串布置在金属护管内并运动至水平钻孔的孔底；

S3回撤金属护管，使柔性检测串从金属护管滑落在水平钻孔的裸孔中；

S4进行物探工作。

进一步的，步骤S1中，水平定向孔包括沿地面向下的斜孔以及开设在斜孔末端的水平孔；此时先由地面向地面以下打一段一定长度的斜孔，由此斜孔过渡到地面以下76m深度的地层，紧接着在斜孔孔底处继续打一段长度为1000m的水平孔，由此在地面以下76m深度的地层处形成了一段长度为1000m的水平定向孔；水平定向孔的直径不大于15cm。

进一步的，步骤S2中，首先利用钻机中空钻杆把整个孔全部布置金属护管1，安装长度距离孔底预留不小于1m，金属护管1直径比开孔孔径直径小20-30mm，金属护管1直径为12cm，把柔性检测串顺着金属护管1内壁放到孔内，并连接物探采集主机9，之后利用牵引装置3将柔性检测串输送至水平钻孔待检测位置，输送过程中结合加压密封装置8的加压增力操作；

在此时，柔性检测串运动速度＜2m/min，在孔口处的金属护管1上安装的加压密封装置，在加压密封装置接口处连接带压力的水，增加孔内的水的压力，水压调节范围1～5MPa,水压大小调整为0.6MPa，根据柔性检测串运动速度合理调节水压，利用孔内护管内部和护管外部和孔壁间隙的水压的反作用力，增加柔性检测串向孔底运动的作用力，通过金属护管1水压的反作用力和牵引装置3共同的合力使柔性检测串运动到孔底。

进一步的，步骤S3中，首先拆除加压密封装置，并回撤金属护管1，金属护管1回撤，回撤金属护管时牵引装置电机处于开启状态，当金属护管回撤完成后牵引装置电机关闭。

进一步的，步骤S4中，把柔性检测串连接物探采集主机9，进行孔内电法发射接收测试，此时电法传感器7紧贴在金属护管1内壁，通过电法传感器7的数据判断柔性检测串是否全部落入水平裸孔中，测量柔性检测串中电法传感器7电极电位值，若在孔内金属护管1回撤过程中，柔性检测串整串或部分未从孔内金属护管1脱落则两个或多个电法电极电位值相等，测试各电极落入水平孔中后把所有金属护管1全部撤出，从而确保柔性检测串留在裸孔内；若钻孔成孔条件不好容易塌孔，可在保证孔壁安全条件下分段撤出金属护管1。

进一步的，震波传感器6数量为8个三分量震波传感器，震波传感器6间距为0.2m～1m，震波激发装置4、震波传感器6之间均有隔震套管；电法传感器7数量为8个间距为0.8～30m不等，且靠近孔口的是电法传感器7；整个电法传感器7安装段长度为50m；震波传感器可与电法传感器合为一体，利用震波传感器金属外壳做为电法传感器，也可以震波传感器和电法传感器分开。

进一步的，步骤S4中先控制震波激发装置4进行横波震波激发测试，采集8个三分量震波传感器6信号；再进行纵波震波激发测试，采集8个三分量震波传感器6信号。

进一步的，步骤S4中在完成横波震波激发测试和纵波震波激发测试后，进行孔内电法测试，采集孔内8个电法传感器7电极的信号，保存该处测试点所有地震和电法数据，单个测点测试时间约30s。

进一步的，步骤S4中，拉动孔口柔性检测串线缆，使柔性检测串回退1m，采集第二个测试点，沿水平钻孔长度方向进行循环测试，循环测试采用步骤S3、横波震波激发测试、纵波震波激发测试以及孔内电法测试。

进一步的，电法参考电极10安装位于孔口位置，无穷远电极11安装位于水平钻孔反方向1000m位置处。

在牵引装置及加压密封装置的共同作用下，将柔性连接的震波电法柔性检测串通过内壁光滑的金属护管，送入长距离水平定向钻孔底部，并在柔性检测串回撤过程中完成孔内及孔周围相关参数的测量，解决地铁规划中密集集聚区无法精准勘探，柔性检测装置难以进入孔底问题；

通过一次测量可得到长距离钻孔周边的地质构造情况，无需传统复杂且耗工耗时的取芯的过程，节省了成本的同时又对传统钻探取芯是一个颠覆性的技术革新；

通过牵引装置、孔内护管、加压密封装置的组合解决了柔性传感器串无法进入千米级小孔径长距离水平孔底的问题，开创了一种新的施工装置；

通过纵横波地震激发方式，结合多个多分量震波传感器对小孔径钻孔波速进行多方位精准探测，为地质条件探查提供丰富的依据；

通过一次测量可得到震波电法数据，提高了施工效率，大幅缩减设备在孔内的时间，降低了施工的风险，大幅降低了施工成本。

实施例二：

如图3-4所示：一种长距离水平钻孔物探装置，包括：

金属护管1，沿水平钻孔长度方向布置；

柔性检测串，包括设置在金属护管1内部通过专用电缆2依次连接的牵引装置3、震波激发装置4、震波传感器6和电法传感器7，金属护管1靠近水平钻孔开口处连接有加压密封装置8，震波激发装置和每个震波传感器之间的专用电缆2外圈套接有隔震护套；

物探采集主机9，用于接收柔性检测串和其他物探传感器的探测信号和对牵引装置、震波激发装置进行控制；

电法电极，包括安装在水平钻孔开口处的电法参考电极10以及设置在电法参考电极10一侧的无穷远电极11；

地面传感器12，地面传感器12在地面且沿水平钻孔开口处一侧依次分布，地面传感器12采用震波传感器和电法传感器其中至少一种；

地面测试线缆，用于连接地面传感器12和物探采集主机9。

首先根据勘察要求及现场施工条件选取合适的开孔位置并进行长距离水平定向钻孔的施工；达到勘察深度及设计的终孔位置后，通过牵引装置3将带有电法传感器7和震波传感器6的柔性检测串推送至指定位置，并通过参考电极11确认柔性检测串上的传感器均已送出钻杆并落入裸孔中，以此达到测试传感器与裸孔围岩接触耦合的目的；

根据勘察深度、精度要求，并结合现场实际情况，在地面布设一定电极间距的地面传感器12，其中地面传感器12间距的选择应根据探测精度合理给出，一般最小电极间距的1/2可满足待测目标体的大小，测线布设长度的1/2可满足待测目标区域的探测深度，根据上述依据合理布设地面传感器12及地面测试线缆，以满足现场探测需求；

将布设的地面测试线缆与物探采集主机9进行正确连接并进行电法传感器7的接触条件测试；其中水平孔中电法传感器7应保证被送出钻杆与裸孔围岩耦合，地面传感器12应保证与大地接触良好，若个别地面传感器12接地电阻较大，可通过在该电法传感器12所在的位置进行浇水的方式以降低接地电阻，改善电法传感器12与大地的耦合条件，保证测试数据的有效性；

待水平孔中及地面测试线缆布设完成及传感器检测正常之后，将专用电缆2及地面测试线缆与物探采集主机9的控制主机进行连接并开展相关数据的采集；数据采集分测点进行，具体相邻测点间距大小根据勘察要求及实际情况而定；当进行第一个测点数据采集时，控制震波激发装置4先进行横向震波激发，采集孔内三分量震波传感器6地震信号，再进行纵向震波激发，同样采集孔内三分量震波传感器6地震信号，与此同时，可通过控制数据采集控制主机进行孔内、地面传感器12的发射与接收来进行孔内与地面传感器之间的联合采集，以此完成孔地之间三维电法数据体的快速采集和收录；当进行第二个测点数据采集时，拉动孔口测试线缆使其回退至待测测点所在位置，重复上述数据采集顺序以完成第二个测点数据的采集，依次类推直至整个水平孔孔内测试数据及孔地联合数据的采集完成；

具体电法孔地联合数据采集测试方式不但可以通过孔中点电源供电、孔中偶极子供电、地面点电源供电、地面偶极子供电或孔地联合供电等多种方式进行供电，而且能够灵活控制供电方式；

对于上述的数据采集方式，单次施工不但可以获得地震波的测井数据、电阻率的测井数据，且同时可获取孔地之间三维电法数据体的收录采集，另外，通过逐点移动测量的方式，可保证地震与电法数据的多次覆盖叠加，大大提高了数据采集的数量与精度，为测试成果的准确性及可靠性奠定了坚实的数据基础；

将上述采集到的数据进行分类整理，对于孔内的测试数据对全孔测井数据的成图处理，主要成果包括震波测井曲线和电阻率测井曲线。对于孔地联合采集的三维电法数据体，首先可通过测试系统测得的供电电流值和产生的电位值进行解编，将其中的畸变值进行剔除，根据点电源供电、偶极子供电或孔地联合供电的方式提取不同装置的供电数据，以此计算相应装置条件下的视电阻率数据，并将该数据导出需要的数据格式；其次通过建立合适的空间坐标系，将孔地之间的探查区域划分为若干网格单元，网格剖分可采用矩形或正方形网格方式，具体需考虑计算精度及结合场地实际条件；再次对孔地之间的三维数据体通过相应的软件进行反演计算，最后获得孔地之间探查区域范围内各网格单元内的三维反演电阻率值；

对于上述孔地之间联合采集的三维数据体，其数据量大且包含不同装置的数据多，对于单点电源供电的模式可解编包含二极、三极装置的电法数据，对于偶极子供电的模式可解编包含各种四极装置的数据，如此海量数据的获取大大提高了探测精度和数据处理方式的自由度；

对于利用相应的软件进行处理获得的反演电阻率值，可提取目标层位的电阻率切片进行二维剖面图的绘制，也可利用反演的三维数据体进行空间三维立体成像显示与表达，以更加直观的勾勒刻画探测区域内异常目标体的空间走向及分布形态；因此，上述孔地之间数据体二维剖面的显示及三维空间的表达，相较于使用传统地面垂直钻孔勘察存在的“一孔之见”、“点状勘察”，施工效率低及费时费力的特点，该种观测系统及测试方法具有绝对的优势；

针对孔地之间，联合探测获取的数据体及制图成果可结合相关资料对测区范围内的地质条件及异常体进行评价；一般高于正常围岩电阻率2～3倍以上可视为高阻异常区，而低于正常围岩电阻率2～3倍以上可为低阻异常区，结合探测目标对高、低阻异常区域进行判断、分析与解释，并根据异常值差异大小半定量评价岩层结构及构造特征；

实施例三：

如图5-6所示：一种长距离水平钻孔物探装置，包括：

金属护管1，沿水平钻孔长度方向布置；

柔性检测串，包括设置在金属护管1内部通过专用电缆2依次连接的牵引装置3、震波激发装置4、震波传感器6和电法传感器7，金属护管1靠近水平钻孔开口处连接有加压密封装置8，专用电缆2外圈套接有隔震护套；

物探采集主机9，用于接收柔性检测串和其他物探传感器的探测信号和控制牵引及震波激发装置；

电法电极，包括安装在水平钻孔开口处的电法参考电极10以及设置在电法参考电极10一侧的无穷远电极11；

竖孔探测装置，竖孔探测装置包括竖孔测试线缆14以及与竖孔测试线缆14依次连接的孔中传感器15，竖孔测试线缆14与物探采集主机9连接，孔中传感器15采用震波传感器和电法传感器其中至少一种；

地面震源，设置在地面且沿水平钻孔长度方向依次分布。

根据勘察要求及现场施工条件选取合适的开孔位置并进行长距离水平定向钻孔的施工；达到勘察深度及设计的终孔位置后，通过上述牵引装置3将带有电法传感器7和震波传感器6的测试线缆运动至指定位置，并通过柔性检测串中各个电法传感器7的电位确认测试线缆上的传感器均已滑出钻杆落入裸孔中，以此达到测试传感器与裸孔围岩接触耦合的目的；

也可在铁路勘察沿线局部可进行竖直孔13施工的位置补充个别竖直孔13，根据勘察要求施工相应深度并在孔中放入竖孔测试线缆14，竖孔测试线缆14上的孔中传感器15间距根据探测精度进行设计，测试线缆的下送可通过线缆自重或一定的配重施工完成；

根据勘察深度、精度要求，并结合现场实际情况，在地面设计一系列地面震源；同时针对以上长距离水平孔中(或竖直孔13)布设的专用电缆和竖孔测试线缆14与数据采集主机进行正确连接并进行孔中传感器15的接触条件测试；其中水平孔中震波传感器6应保证被推送出钻杆与裸孔围岩耦合，垂直孔中应保证充水状态，使得测试线缆上的孔中传感器15与孔内围岩良好耦合，保证测试数据的有效性。

待孔中(水平孔与竖直孔13)线缆布设完成及传感器检测正常之后，将孔中的线缆与数据采集控制主机进行连接并开展数据的采集；数据采集分测点进行，具体相邻测点间距大小根据勘察要求及实际情况而定；当进行第一个测点数据采集时，控制震波数据采集的装置先进行横向震波激发，采集孔内三分量震波传感器6地震信号，再进行纵向震波激发，同样采集孔内三分量震波传感器6地震信号，与此同时，通过在地面提前设计好的地面震源进行震源激发，孔内孔中传感器15进行地震数据的采集，以此完成孔内激发孔内接收与地面激发孔内接收的地震数据联合采集；当进行第二个测点数据采集时，拉动孔口测试线缆使其回退至待测测点所在位置，重复上述数据采集顺序以完成第二个测点数据的采集，依次类推直至整个水平孔孔内测试数据及孔地联合数据的采集完成。

对于上述的数据采集方式，单次施工不但可以获得地震波的测井数据、电阻率的测井数据，且同时可获取孔地之间地震数据体的收录采集，另外，通过逐点移动测量的方式，可保证地震与电法数据的多次覆盖叠加，大大提高了数据采集的数量与精度，为测试成果的准确性及可靠性奠定了坚实的数据基础；

除了可以采集孔内激发孔内接收与地面激发孔内接收的地震数据，还可以采集相邻两竖直钻孔之间的地震数据，实现多方式数据的组合采集，从而实现多观测系统模式下数据的融合处理和解译分析以及显示表达；

将上述采集到的数据进行分类整理，对于孔内的测试数据对全孔测井数据的成图处理，主要成果包括震波测井曲线和电阻率测井曲线；对于地面激发孔内接收获得的地震数据可以进行地震剖面的相应处理；

除了可以对孔内激发孔内接收、地面激发孔内接收的数据进行处理成图外，还可以进行两竖直钻孔之间的地震数据处理成图；

针对孔地(或多竖直孔13+水平孔)之间联合探测获取的数据及制图成果可结合相关资料对测区范围内的地质条件及异常体进行评价；一般高于正常围岩速度2～3倍以上可视为高速异常区，而低于正常围岩速度2～3倍以上可为低速异常区，结合探测目标对高、低速异常区域进行判断、分析与解释，并根据异常值差异大小半定量评价岩层结构及构造特征；

实施例四：

如图7-8所示：牵引装置3包括用于承载的圆柱形结构的壳体、设置在壳体前端内部的电机一34、设置在壳体前端外侧与电机一34连接的叶轮32、设置在壳体后端内部的电机二36、设置在壳体外侧的撑开机构以及设置在壳体内部与电机二36连接的支撑结构，且支撑结构与撑开机构连接；

壳体包括依次连接的叶轮防护罩33、前端罩壳31、中间连接部35以及末端罩壳311，电机一34与前端罩壳31连接，且电机一34输出端从前端罩壳31前端伸出与叶轮32连接，中间连接部35贯穿有用于支撑机构伸出的伸出通道，伸出通道处固接有与撑开机构铰接的连接座，支撑机构从伸出通道伸出与撑开机构铰接，电机二36与中间连接部35固接；

支撑机构包括与电机二36固接的螺杆37，螺纹套接在螺杆37外圈的滑动块、以及铰接在滑动块外侧沿螺杆37轴线阵列分布的推杆38，推杆38伸出伸出通道的一端与撑开机构铰接；

撑开机构包括与连接座铰接的拉杆39以及固接在拉杆39另一端的叶片310，且拉杆39与推杆38铰接，末端罩壳311与专用电缆2连接；

当柔性检测串在牵引装置3作用下，向孔底靠近时,电机一34处于开启状态，牵引装置3位于震波激发装置前方，转动的叶轮32所起的作用类似于涡轮增压，起提供动力的作用，增加牵引装置3的牵引力，为柔性检测串提供一个平行于金属护管1轴线指向孔底的力；

当加压密封装置8后端接入压力水时，增加金属护管1孔内的水的压力，电机二36正转使支撑结构运动至张开状态；支撑结构张开时，相当于横截面积增大，水压作用于牵引装置3和柔性检测串各传感器截面，利用金属护管1内部高压水与护管外部和孔壁间隙的低压水压差的差反作用力，增加柔性检测串向孔底运动的作用力；

当金属护管1回撤的时候，电机一34处于开启状态，支撑结构处于张开状态，叶轮32所起的作用是提供阻力，增加阻力防止柔性检测串随金属护管1一同退出，保证金属护管1回撤过程中各连接线缆处于拉直的状态，不是松弛的状态，如此可以做到柔性检测串中个传感器位置相对固定，且准确判断测点所处的位置；

当柔性检测串远离孔底运动时，向金属护管1孔口靠近地面方向运动时，电机一34关闭，电机二36反转将支撑结构收起便于柔性检测串回撤；

震波激发装置4包括用于承载的圆柱形结构的壳体一，且壳体一与专用电缆2连接，壳体一的内部有横向激发模块和竖向激发模块；

加压密封装置8包括设置在水平钻孔开口处的环形可拆卸式的卡箍，卡箍的内部设置有两组相向设置的半圆形结构的罩壳，底部罩壳安装有进水管，两组罩壳靠近金属护管1的一端外圈开设有与金属护管1螺纹套接的外螺纹；

物探采集主机9包括控制箱，控制箱内部安装有高速信号采集板、发射控制板、震波激发及牵引装置控制板、电池等，控制箱的一侧安装有用于数据交互的数据接口、传感器串接口以及电源开关。

实施例五：

专用电缆2包括线缆内护套、设置在线缆内护套内圈的多芯线、设置在线缆内护套外圈的线缆外护套，以及填充在线缆内护套和线缆外护套之间的硅油，隔震护套套设在线缆外护套外圈，专用电缆2的表面预留有沿其长度方向依次分布的距离标识，距离标识间隔0.5M，隔震护套设置在牵引装置3与震波激发装置4之间、震波激发装置4与震波传感器6之间、相邻震波传感器6之间。

该设计在牵引装置3及加压密封装置的共同作用下，将柔性连接的震波电法柔性检测串通过内壁光滑的金属护管1，送入长距离水平定向钻孔底部，并在柔性检测串回撤过程中完成孔内及孔周围相关参数的测量，解决地铁规划中密集集聚区无法精准勘探，柔性检测装置难以进入孔底问题。

通过一次测量可得到长距离钻孔周边的地质构造情况，无需传统复杂且耗工耗时的取芯的过程，节省了成本的同时又对传统钻探取芯是一个颠覆性的技术革新；

通过牵引装置3、孔内护管、加压密封装置8的组合解决了柔性传感器串无法进入千米级小孔径长距离水平孔底的问题，开创了一种新的施工装置；

通过纵横波地震激发方式，结合多个多分量震波传感器6对小孔径钻孔波速进行多方位精准探测，为地质条件探查提供丰富的依据；

通过一次测量可得到震波电法数据，提高了施工效率，大幅缩减设备在孔内的时间，降低了施工的风险，大幅降低了施工成本；

通过地面和孔内联合电法勘探，可进行长距离水平钻孔周边电阻率探测，为地下工程施工提供准确的依据。

水平长距离钻孔技术可以在建筑物密集区域开展有效的钻孔勘察工作，本实用新型在这种钻孔勘察技术基础上拓展了水平长距离钻孔的勘察范围，获得地层更多的地球物理参数信息，为轨道交通等基础工程建设提供更多的地质信息。

本实用新型在牵引装置及加压密封装置的共同作用下，将柔性连接的震波电法柔性检测串通过内壁光滑的金属护管，送入长距离水平定向钻孔底部，并在柔性检测串回撤过程中完成孔内及孔周围相关参数的测量，解决地铁规划中密集集聚区无法精准勘探，柔性检测装置难以进入孔底问题；

通过一次测量可得到长距离钻孔周边的地质构造情况，无需传统复杂且耗工耗时的取芯的过程，节省了成本的同时又对传统钻探取芯是一个颠覆性的技术革新；

通过牵引装置、孔内护管、加压密封装置的组合解决了柔性传感器串无法进入千米级小孔径长距离水平孔底的问题，开创了一种新的施工装置；

通过纵横波地震激发方式，结合多个多分量震波传感器对小孔径钻孔波速进行多方位精准探测，为地质条件探查提供丰富的依据；

通过一次测量可得到震波电法数据，提高了施工效率，大幅缩减设备在孔内的时间，降低了施工的风险，大幅降低了施工成本；

通过地面和孔内联合电法勘探，可进行长距离水平钻孔周边电阻率探测，为地下工程施工提供准确的依据。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型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实用新型揭露的技术范围内，根据本实用新型的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种长距离水平钻孔物探装置，其特征在于，包括：

沿水平钻孔长度方向布置的金属护管、设置在金属护管内柔性检测串、设置在金属护管靠近水平钻孔开口处的加压密封装置、以及布置在地面的物探采集主机。

2.根据权利要求1所述的一种长距离水平钻孔物探装置，其特征在于，所述柔性检测串，包括设置在金属护管内部通过专用电缆依次连接的牵引装置、震波激发装置、震波传感器和电法传感器，以及套接在专用电缆外圈的隔震护套。

3.根据权利要求1所述的一种长距离水平钻孔物探装置，其特征在于，还包括地面测试线缆和地面传感器连接形成的地面探测装置。

4.根据权利要求1所述的一种长距离水平钻孔物探装置，其特征在于，还包括由竖孔测试线缆和孔中传感器连接形成的竖孔探测装置。

5.根据权利要求1所述的一种长距离水平钻孔物探装置，其特征在于，所述金属护管直径比水平定向孔直径小20-30mm，所述柔性检测串运动速度＜2m/min，加压密封装置的压力为1～5MPa。

6.根据权利要求2所述的一种长距离水平钻孔物探装置，其特征在于，所述牵引装置包括用于承载的圆柱形结构的壳体、设置在壳体前端内部的电机一、设置在壳体前端外侧与电机一连接的叶轮、设置在壳体后端内部的电机二、设置在壳体外侧的撑开机构以及设置在壳体内部与电机二连接的支撑结构，且支撑结构与撑开机构连接。

7.根据权利要求1所述的一种长距离水平钻孔物探装置，其特征在于，所述加压密封装置包括设置在水平钻孔开口处的环形可拆卸式的卡箍，卡箍的内部设置有两组相向设置的半圆形结构的罩壳，底部罩壳安装有进水管，两组罩壳靠近金属护管的一端外圈开设有与金属护管螺纹套接的外螺纹。

8.根据权利要求1所述的一种长距离水平钻孔物探装置，其特征在于，所述震波激发装置包括用于承载的圆柱形结构的壳体一，且壳体一与专用电缆连接，壳体一的内部有横向激发模块和竖向激发模块。

9.根据权利要求1所述的一种长距离水平钻孔物探装置，其特征在于，所述专用电缆包括线缆内护套、设置在线缆内护套内圈的多芯线、设置在线缆内护套外圈的线缆外护套，以及填充在线缆内护套和线缆外护套之间的硅油。

10.根据权利要求9所述的一种长距离水平钻孔物探装置，其特征在于，所述线缆外护套外圈套设有隔震护套，专用电缆的表面预留有沿其长度方向依次分布的距离标识，距离标识间隔0.5M，隔震护套设置在牵引装置与震波激发装置之间、震波激发装置与震波传感器之间、相邻震波传感器之间、震波传感器和电法传感器之间以及相邻电法传感器之间。

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