DE19713754A1 - Modular borehole measurement probe obviating collection and storage of specialised, expensive and inflexible probes - Google Patents
Modular borehole measurement probe obviating collection and storage of specialised, expensive and inflexible probesInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Bohrlochsonde, wie sie üblicherweise zur Vermessung, Erkundung und Überwachung von Bohrlöchern im Grundbau bzw. bei bodenmechanischen Untersuchungen verwendet wird.The invention relates to a borehole probe as it usually for surveying, exploration and monitoring of boreholes in foundation engineering or in soil mechanics Investigations is used.
Bereits seit relativ langer Zeit ist es bekannt, in den Erdboden oder in Gestein eine Bohrung einzubringen, wobei sich aus dem dabei gewonnenen Bohrkern Aufschlüsse über den Aufbau und die Schichtungen des Gesteins oder des Gebirges gewinnen lassen, so daß Aussagen über die Eig nung des Bodens für bestimmte Baumaßnahmen getroffen werden können. Die Auswertung eines Bohrkerns ist in vielen Fällen jedoch nicht ausreichend, da sich insbeson dere in einem wenig standfesten Gebirge kein oder zumin dest kein zusammenhängender Bohrkern gewinnen läßt. Um auch unter derartigen Verhältnissen zuverlässig Informa tionen über den Aufbau des Bodens zu erhalten, sind sogenannte Bohrlochsonden entwickelt worden, die nach Ausbildung eines Bohrloches in dieses eingefahren werden. Je nach den Anforderungen an die zu gewinnenden Informa tionen sind dabei verschiedene Bohrlochsonden im Einsatz. Um den Bohrlochverlauf und insbesondere die Bohrlochnei gung zu bestimmen, werden Bohrlochsonden mit mehreren Neigungssensoren eingesetzt, wobei gegebenenfalls zusätz lich ein Kompaß an der Bohrlochsonde angeordnet sein kann. Es sind jedoch auch reine Kompaßsonden bekannt.It has been known for a relatively long time in the Make a hole in the ground or in rock, whereby information from the drill core obtained in the process the structure and layering of the rock or Let mountains win, so that statements about the Eig floor for certain construction measures can be. The evaluation of a drill core is in In many cases, however, it is not sufficient because in a mountain range that is not very stable, or none at all least no coherent drill core can be won. Around Reliable information even under such conditions to maintain the structure of the soil So-called borehole probes have been developed Formation of a borehole can be inserted into this. Depending on the requirements for the information to be obtained different borehole probes are used. Around the course of the borehole and in particular the borehole egg to determine, borehole probes with several Inclination sensors used, where appropriate additional Lich a compass on the borehole probe can. However, pure compass probes are also known.
Gemäß einer weiteren bekannten Bauart einer Bohrlochsonde ist diese mit einer Videokamera versehen, so daß beim Ein- und Ausfahren der Bohrlochsonde eine Film- bzw. Videoaufnahme aufgezeichnet werden kann, die anschließend von Geologen nach gefügekundlichen oder petrographischen Gesichtspunkten ausgewertet werden kann. Darüber hinaus existieren Sondersonden, die speziell für bestimmte Einsatzzwecke ausgelegt und konstruiert sind.According to another known type of borehole probe is this provided with a video camera so that when Retracting and extending the borehole probe a film or Video recording can be recorded afterwards from geologists to structural or petrographic Viewpoints can be evaluated. Furthermore there are special probes that are specific to certain Applications are designed and constructed.
Da Bohrlochsonden bereits in der Anschaffung relativ teuer sind, haben sie noch keine große Verbreitung bei Baufirmen etc. gefunden, sondern Bohrlochuntersuchungen mit Bohrlochsonden werden üblicherweise an darauf spezia lisierte Firmen vergeben. Da diese für verschiedene Anwendungsfälle eine Vielzahl unterschiedlicher Bohrloch sonden vorhalten müssen, sind die bei Bohrlocherkundungen anfallenden Kosten relativ hoch.Since borehole probes are already relative in the purchase are expensive, they are not yet widely used Construction companies etc. found, but drill hole investigations with borehole probes are usually specia awarded companies. Because these are for different Applications a variety of different boreholes wells have to be kept in stock when exploring boreholes incurred costs are relatively high.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bohrloch sonde zu schaffen, die in einfacher Weise an verschiedene Anwendungsfälle anpaßbar ist.The invention has for its object a borehole to create the probe in a simple way to different Use cases is customizable.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Bohrloch sonde mit einem Basisteil gelöst, an dem zumindest ein Meßmodul und/oder ein Führungsmodul über eine Kupplung in lösbarer und somit auswechselbarer Weise anbringbar ist.This object is achieved by a borehole probe solved with a base part on which at least one Measuring module and / or a guide module via a coupling in detachable and thus replaceable is attachable.
Erfindungsgemäß wird somit von dem Grundgedanken ausge gangen, daß der Benutzer die für einen bestimmten Anwen dungsfall optimale Bohrlochsonde aus verschiedenen Modu len beliebig zusammensetzen kann. Auf diese Weise kann die Bohrlochsonde einerseits optimal auf den gewünschten Einsatzzweck abgestimmt werden und andererseits ist es nicht mehr notwendig, eine Vielzahl unterschiedlicher, vollständiger Bohrlochsonden vorzuhalten. Die Erfindung stellt somit eine Multifunktionssonde in Modulbauweise zur Verfügung.According to the invention, the basic idea is thus established that the user is for a particular user optimal borehole probe made of different modules len can be put together as desired. That way the borehole probe on the one hand optimally to the desired one Intended purpose and on the other hand it is no longer necessary, a multitude of different full borehole probes. The invention thus provides a multifunctional probe in modular design to disposal.
Das erfindungsgemäß vorgesehene Basisteil bildet quasi den Träger der vom Benutzer zusammenzustellenden Bohr lochsonde. Da jede Bohrlochsonde üblicherweise mit einem Neigungssensor ausgerüstet ist, kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, den Neigungssensor in dem Basisteil anzuordnen. Bei einer speziellen Ausgestaltung können am Basisteil auch drei Neigungssensoren angeordnet sein, die die verschiedenen Vertikal- und Horizontalneigungen erfassen.The base part provided according to the invention virtually forms the carrier of the drill to be put together by the user hole probe. Since each borehole probe usually has one Inclination sensor is equipped can according to the invention be provided, the inclination sensor in the base part to arrange. In a special embodiment can Base part can also be arranged three inclination sensors the different vertical and horizontal inclinations capture.
Die mit jeder Bohrlochsonde gewonnenen, üblicherweise in analoger Form vorliegenden Daten werden vor der Auswer tung normalerweise gespeichert, so daß es sich empfiehlt, die analogen Daten in digitale Daten umzusetzen. Zu diesem Zweck finden bekannte Controller Verwendung, die in Weiterbildung der Erfindung ebenfalls am Basisteil angeordnet sein können.Those obtained with each borehole probe, usually in Analogous data are available before evaluation tion is normally saved, so it is recommended convert the analog data into digital data. To For this purpose, known controllers are used which in development of the invention also on the base part can be arranged.
Das Basisteil besitzt mehrere Kupplungen beispielsweise in Form von Steckern oder Buchsen, auf die jeweils ein Modul aufgesteckt werden kann. Da die zu erkundenen Bohrlöcher relativ schmal sind, hat es sich bewährt, das Basisteil als ein längliches Gehäuse auszubilden, an dessen entgegengesetzten Stirnseiten jeweils eine Kupp lung ausgebildet ist.The base part has several couplings, for example in the form of plugs or sockets, each on one Module can be plugged on. Because to explore Holes are relatively narrow, it has been proven that To form the base part as an elongated housing a dome on the opposite ends is trained.
Die Bohrlochsonde muß beim Einfahren in das Bohrloch geführt und vorzugsweise zentriert werden. Dies wird üblicherweise durch Führungsrollen oder Führungskufen erreicht, die sich an der Innenwandung des Bohrloches oder eines in dieses eingesetzten Führungsrohres abstüt zen. Vorzugsweise sind die Führungsrollen oder -kufen an Führungsmodulen vorgesehen, die an das Basisteil ankop pelbar sind. Auf diese Weise können im Bedarfsfall an den Durchmesser des zu erkundenden Bohrlochs angepaßte Füh rungsmodule an das Basisteil angekoppelt werden.The borehole probe must enter the borehole be guided and preferably centered. this will usually through guide rollers or guide runners reached, which is on the inner wall of the borehole or a guide tube inserted into this Zen. The guide rollers or skids are preferably on Guide modules are provided, which are coupled to the base part are feasible. In this way, if necessary, the Adjusted diameter of the drill hole to be explored tion modules are coupled to the base part.
Als Meßmodule, die ebenfalls an das Basisteil ankoppelbar sind, kann ein Kompaßmodul und/oder ein Kameramodul vorgesehen sein, wobei auf letzterem eine Videokamera und gegebenenfalls eine Beleuchtungseinrichtung angeordnet sind. Sobald die Module an dem Basisteil unmittelbar oder mittelbar angeschlossen sind, sind sie mittels der Kupp lung auch elektrisch bzw. datentechnisch mit dem Basis teil verbunden, so daß die von dem Modul aufgenommene Daten oder Informationen an das Basisteil übertragen und von diesem gegebenenfalls nach Wandlung in digitale Signale an die Erdoberfläche übermittelt werden können.As measuring modules, which can also be coupled to the base part are a compass module and / or a camera module be provided, a video camera and optionally a lighting device is arranged are. As soon as the modules on the base part immediately or are indirectly connected, they are by means of the dome also electrical or data technology with the base partially connected so that the recorded by the module Transfer data or information to the base part and from this if necessary after conversion into digital Signals can be transmitted to the earth's surface.
Um mehrere Module hintereinanderschalten zu können, besitzt jedes Meßmodul und/oder jedes Führungsmodul zumindest eine weitere Kupplung zur Anbringung eines weiteren Meßmoduls und/oder Führungsmoduls.In order to be able to connect several modules in series, owns each measuring module and / or each guiding module at least one further coupling for attaching a further measuring module and / or management module.
Das Meßmodul kann auch in Form eines Vorläufers ausgebil det sein, der dann vorzugsweise relativ zum Basisteil schwenkbar angeordnet ist.The measuring module can also be designed in the form of a precursor det, which is then preferably relative to the base part is pivotally arranged.
Aufgrund der beliebig kombinierbaren Kupplungen an dem Basisteil, den Meßmodulen und den Führungsmodulen kann der Benutzer für jeden Anwendungsfall eine Bohrlochsonde nach den notwendigen Gegebenheiten zusammenstellen, ohne eine entsprechende komplette Bohrsonde ständig vorhalten zu müssen. Dies ist sowohl in wirtschaftlicher als in meßtechnischer Hinsicht vorteilhaft.Due to the freely combinable couplings on the Base part, the measuring modules and the guide modules can the user has a borehole probe for every application put together according to the necessary circumstances, without keep a corresponding complete drilling probe constantly available to have to. This is both in economic than in metrologically advantageous.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung ersichtlich. Es zei gen:Further details and features of the invention are from the following description of an embodiment with reference to the drawing. It shows gene:
Fig. 1 das Basisteil in Seitenansicht, Fig. 1, the base member in side view,
Fig. 2a Führungsmodule gemäß einem ersten Ausfüh rungsbeispiel, FIG. 2a guide modules according to a first exporting approximately example,
Fig. 2b Führungsmodule gemäß einem zweiten Ausfüh rungsbeispiel, Fig. 2b guide modules according to a second exporting approximately example,
Fig. 3 eine Bohrlochsonde gemäß einer ersten Zusammenstellung, Fig. 3 shows a borehole probe according to a first composition,
Fig. 4 eine schematische Darstellung der Bohrloch sonde gemäß Fig. 3 und Fig. 4 is a schematic representation of the borehole probe of FIG. 3 and
Fig. 5-12 schematische Darstellungen von Bohrlochson den abgewandelter Zusammenstellungen. Fig. 5-12 schematic representations of Bohrlochson the modified compilations.
Fig. 1 zeigt ein Basisteil 10, das für die vom Benutzer beliebig zusammenstellbare Bohrlochsonde die Grundeinheit bildet. Das Basisteil 10 besitzt ein längliches Gehäuse 11, das an seinen entgegengesetzten Stirnseiten mit Steckeraufnahmen bzw. Anschlußausnehmungen 16 ausgebildet ist, an deren Boden elektrische Anschlußkontakte 17 ausgebildet sind. Wie in Fig. 1 schematisch angedeutet ist, besitzt das Basisteil 10 einen ersten Neigungssensor 12, mittels dessen die vertikale Neigung der Bohrlochson de erfaßbar ist, einen zweiten Neigungssensor 13, der der Erfassung der horizontalen Neigung der Bohrlochsonde dient, sowie einen weiteren Neigungssensor 14, der eben falls zur Erfassung der Vertikalneigung der Bohrlochsonde verwendet wird. Darüber hinaus ist an dem Basisteil ein Controller 15 angeordnet, mittels dessen analog vorlie gende Meßwerte oder Informationssignale in digitale Meßwerte oder Signale umgesetzt werden können. Fig. 1 shows a base part 10 , which forms the basic unit for the borehole probe which can be put together by the user. The base part 10 has an elongated housing 11 , which is formed on its opposite end faces with plug receptacles or connection recesses 16 , on the bottom of which electrical connection contacts 17 are formed. As indicated schematically in FIG. 1, the base part 10 has a first inclination sensor 12 , by means of which the vertical inclination of the borehole probe can be detected, a second inclination sensor 13 , which serves to detect the horizontal inclination of the borehole probe, and a further inclination sensor 14 , which is also used to measure the vertical inclination of the borehole probe. In addition, a controller 15 is arranged on the base part, by means of which analogue measured values or information signals can be converted into digital measured values or signals.
Um die Bohrlochsonde in einem Führungsrohr eines Bohr loches oder an der Bohrungswandung während ihrer Bewegung abzustützen und zu führen, sind Führungsvorrichtungen vorgesehen, die gemäß einem ersten, in Fig. 2a darge stellten Ausführungsbeispiel jeweils zu Führungsmodulen 20 zusammengefaßt sind. Jedes Führungsmodul 20 besitzt ein Gehäuse 18, das auf einer Stirnseite mit einem Stecker 21 und daran befindlichen Steckkontakten 21a ausgebildet ist. Der Stecker 21 kann in die Anschlußaus nehmungen 16 des Basisteils 10 eingeführt werden, wobei die Steckkontakte 21a mit den Anschlußkontakten 17 des Basisteils 10 in Eingriff treten. Auf der dem Stecker 21 gegenüberliegenden Stirnseite des Gehäuses 18 ist ein Außengewinde 22 ausgebildet, an dem ein nicht dargestell tes Kabel zur Führung der Bohrlochsonde angeschlossen werden kann. Darüber hinaus besitzt das Führungsmodul 20 auf der dem Stecker 21 abgewandten Seite eine nicht dargestellte Anschlußausnehmung, die der Anschlußausneh mung 16 des Basisteils 10 mit entsprechenden Anschlußkon takten 17 entspricht. Über diese Anschlußausnehmung kann ein weiteres Modul an dem Führungsmodul 20 angebracht werden.In order to support and guide the borehole probe in a guide tube of a drill hole or on the bore wall during its movement, guide devices are provided which, according to a first embodiment shown in FIG. 2a, are combined to form guide modules 20 . Each guide module 20 has a housing 18 which is formed on one end face with a plug 21 and plug contacts 21 a located thereon. The connector 21 can be inserted into the recesses 16 of the base part 10 , the plug contacts 21 a engaging with the connection contacts 17 of the base part 10 . On the plug 21 opposite end of the housing 18 , an external thread 22 is formed, to which a cable, not shown, for guiding the borehole probe can be connected. In addition, the guide module 20 on the side facing away from the plug 21 has a connection recess, not shown, which corresponds to the connection recess 16 of the base part 10 with corresponding connection contacts 17 . A further module can be attached to the guide module 20 via this connection recess.
Im mittleren Bereich des Gehäuses 18 sind zwei diametral gegenüberliegend angeordnete Rollen 19 gelagert, die in bekannter Weise für die Führung des Führungsmoduls 20 und somit der Bohrlochsonde sorgen.In the central area of the housing 18 , two diametrically opposed rollers 19 are mounted, which ensure the guidance of the guide module 20 and thus the borehole probe in a known manner.
In Fig. 2b ist eine alternative Ausgestaltung von Füh rungsmodulen dargestellt, wobei gegenüber der Ausführung gemäß Fig. 2a lediglich statt der Führungsrollen 19 nunmehr Führungskufen 19a vorgesehen sind.In Fig. 2b, an alternative embodiment is shown of approximately modules Füh, being provided in relation to the embodiment according to Fig. 2a only, instead of the guide rollers 19 now guide runners 19 a.
Fig. 3 zeigt eine Ausführung einer Bohrlochsonde, die aus einem Basisteil 10 sowie stirnseitig eingesteckten Führungsmodulen 20 besteht. Da eine derartige Bohrloch sonde nur die im Basisteil 10 angeordneten Neigungssen soren 12, 13 und 14 besitzt, dient sie zur Horizontal- und Vertikal-Neigungsmessung in einem Bohrloch. Fig. 3 shows an embodiment of a borehole probe, which consists of a base part 10 and the end face inserted guide modules 20. Since such a borehole probe only has the inclination sensors 12 , 13 and 14 arranged in the base part 10 , it is used for horizontal and vertical inclination measurement in a borehole.
Fig. 4 zeigt nochmals die Ausgestaltung der Bohrlochson de gemäß Fig. 3 in schematischer Darstellung. Auch hierbei ist das in dieser Figur nicht näher dargestellte Basisteil 10 beidseitig mit Führungsmodulen 20 gekoppelt, so daß eine Bohrlochsonde mit elementarem Aufbau vorge sehen ist. Fig. 4 shows again the configuration of the Bohrlochson de according to FIG. 3 in a schematic representation. Here, too, the base part 10, which is not shown in more detail in this figure, is coupled on both sides to guide modules 20 , so that a borehole probe with an elementary structure is provided.
Gemäß Fig. 5 ist die Bohrlochsonde gemäß Fig. 4 abge wandelt. Auch hierbei ist das Basisteil 10 an seiner einen Stirnseite mit einem Führungsmodul 20 gekoppelt. An der anderen Stirnseite ist ein Verbindungsmodul 27 vorge sehen, das auf der seiner Seite mit dem Basismodul 10 und auf seiner anderen Seite mit einem sogenanntem Vorläufer 25 über entsprechende Kupplungen gekoppelt ist. Das Verbindungsmodul 27 ist so aufgebaut, daß der Vorläufer 25 um ein Gelenk 26 um einen gewissen Winkel relativ zum Basisteil 10 schwenkbar ist, wie durch den Doppelpfeil S angedeutet ist. An seinem dem Verbindungsmodul 27 abge wandten Ende ist der Vorläufer mit einem bereits be schriebenen Führungsmodul 20 gekoppelt. Referring to FIG. 5, the borehole probe is shown in FIG. 4 converts abge. Here, too, the base part 10 is coupled on one end face to a guide module 20 . On the other end a connection module 27 is easily seen, which is coupled on its side with the base module 10 and on its other side with a so-called precursor 25 via corresponding couplings. The connection module 27 is constructed in such a way that the precursor 25 can be pivoted about a joint 26 through a certain angle relative to the base part 10 , as indicated by the double arrow S. At its end facing away from the connection module 27 , the precursor is coupled to an already described guide module 20 .
Die Bohrlochsonde gemäß Fig. 6 geht von dem elementaren Aufbau gemäß Fig. 4 aus, wobei lediglich auf einer Seite des Führungsmoduls 20 ein 1. Meßmodul in Form eines Kompaßmoduls 30 angekoppelt ist. Das Kompaßmodul besitzt auf einer Stirnseite einen Stecker, mit dem es in die Anschlußausnehmung des Führungsmoduls 20 eingreift, sowie eine entsprechende Anschlußausnehmung 34 auf seiner gegenüberliegenden Stirnseite. Dieser Aufbau ermöglicht es, das Kompaßmodul auch zwischen dem Basisteil 10 und dem Führungsmodul 20 anzuordnen, wie es in Fig. 7 darge stellt ist.The borehole probe according to FIG. 6 is based on the elementary structure according to FIG. 4, a first measuring module in the form of a compass module 30 being coupled only on one side of the guide module 20 . The compass module has on one end face a plug with which it engages in the connection recess of the guide module 20 , and a corresponding connection recess 34 on its opposite end face. This structure makes it possible to arrange the compass module between the base part 10 and the guide module 20 , as it is shown in Fig. 7 Darge.
Statt eines Kompaßmoduls kann die in Fig. 6 dargestellte Bohrlochsonde auch mit einem 2. Meßmodul in Form eines Kameramoduls 40 gekoppelt werden, wie es in Fig. 8 dargestellt ist, wobei die dortige Ausgestaltung eine Hintereinanderschaltung eines Führungsmoduls, des Basis teils, eines weiteren Führungsmoduls und des Kameramoduls 40 zeigt, das an seinem freien Ende mit einer Beleuch tungseinrichtung 41 versehen ist.Instead of a compass module, the borehole probe shown in FIG. 6 can also be coupled to a second measuring module in the form of a camera module 40 , as shown in FIG. 8, the configuration there being a series connection of a guide module, the base part, of another guide module and the camera module 40 , which is provided at its free end with a lighting device 41 .
Fig. 9 zeigt eine Abwandlung der Bohrlochsonde gemäß Fig. 7, wobei zusätzlich zu dem Kompaßmodul 30 ein Kameramodul 40 angeordnet ist. Somit besteht die Bohr lochsonde aus einer Hintereinanderkopplung eines Füh rungsmoduls 20, des Basisteils 10, des Kompaßmoduls 30, eines weiteren Führungsmoduls 20 sowie des Kameramoduls 40. FIG. 9 shows a modification of the borehole probe according to FIG. 7, a camera module 40 being arranged in addition to the compass module 30 . Thus, the borehole probe consists of a series coupling of a guide module 20 , the base part 10 , the compass module 30 , a further guide module 20 and the camera module 40 .
Für den Fall, daß eine Neigungsmessung nicht notwendig sein sollte, kann bei der Ausführung gemäß Fig. 10 ein Basisteil 10a in Form eines Blindstückes vorgesehen sein. Das Basisteil 10a ist an seinem einen Ende in bekannter Weise mit einem Führungsmodul 20 gekoppelt, während auf der anderen Seite ein Kompaßmodul 30 angeschlossen ist, an das wiederum ein zweites Führungsmodul 20 angekoppelt ist. Die in Fig. 11 dargestellte Bohrlochsonde ist demgegenüber um ein an das Führungsmodul 20 angekoppeltes Kameramodul ergänzt. Fig. 12 zeigt eine ähnliche Ausfüh rung einer Bohrlochsonde, wobei lediglich gegenüber Fig. 11 das Kompaßmodul weggelassen ist.In the event that an inclination measurement should not be necessary, a base part 10 a in the form of a blind piece can be provided in the embodiment according to FIG. 10. The base part 10 a is coupled at one end in a known manner to a guide module 20 , while on the other side a compass module 30 is connected, to which in turn a second guide module 20 is coupled. In contrast, the borehole probe shown in FIG. 11 is supplemented by a camera module coupled to the guide module 20 . FIG. 12 shows a similar embodiment of a borehole probe, the compass module being omitted only with respect to FIG. 11.
Aus den beispielhaft dargestellten Zusammenstellungen einer Bohrlochsonde ist ersichtlich, daß der Benutzer mit der erfindungsgemäßen Modultechnik die Bohrlochsonde individuell zusammenstellen und optimal an dem gewünsch ten Einsatzzweck anpassen kann.From the compilations shown as examples a borehole probe it can be seen that the user with the borehole probe of the module technology according to the invention put together individually and optimally to the desired can adapt the intended use.
Claims (10)
Führungsrollen (19) oder -kufen (19a) aufweist, die an der Innenwand eines Führungsrohres abstützbar sind.9. borehole probe according to one of claims 1 to 8, characterized in that the guide module ( 20 )
Has guide rollers ( 19 ) or skids ( 19 a) which can be supported on the inner wall of a guide tube.
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