[发明专利]基于岩土性能的液压声波钻头系统及方法

权利要求书

1.一种基于岩土性能的液压声波钻头系统，其特征在于：它包括声波钻头、传感器组和控制单元；其中，

声波钻头包括角度调整机构、振荡器、旋转组件、钻杆和钻头；角度调整机构用于控制钻杆与岩土之间的相对角度；振荡器由液压装置驱动，使用不平衡的重量产生高正弦力，并传输到钻头；旋转组件为钻杆提供旋转运动；

传感器组用于获取钻头的实际工作参数，实际工作参数包括外加压力、工作阻力、钻头转速、振动频率和振幅；

控制单元用于根据传感器组获取的钻头的实际工作参数，计算钻头工作地点的岩土性质，与预存的岩土性质数据集进行比对，获取该岩土性质下的理论工作参数，理论工作参数包括外加压力、振动频率和钻头钻速；通过控制液压装置、角度调整机构、振荡器和旋转组件，使得钻头的实际外加压力、振动频率和钻头钻速与理论工作参数相同。

2.根据权利要求1所述的基于岩土性能的液压声波钻头系统，其特征在于：所述的角度调整机构为蜗轮蜗杆组。

3.根据权利要求1所述的基于岩土性能的液压声波钻头系统，其特征在于：本系统还包括2个支撑起落架，分设在声波钻头的两侧，所述的声波钻头整体通过支撑起落架上的传动器放下，所述的液压装置设置在声波钻头的顶部。

4.根据权利要求3所述的基于岩土性能的液压声波钻头系统，其特征在于：所述的传动器为链式传动器。

5.根据权利要求3所述的基于岩土性能的液压声波钻头系统，其特征在于：本系统还包括校准台，所述的钻杆在放下时从校准台中穿过。

6.根据权利要求1所述的基于岩土性能的液压声波钻头系统，其特征在于：所述的传感器组包括压力传感器、转速传感器和电流传感器，其中压力传感器设置在钻头底部，转速传感器设置在旋转组件的内部的电机杆处，电流传感器设置在旋转组件的内部的电机处。

7.利用权利要求1所述的基于岩土性能的液压声波钻头系统实现的挖掘方法，其特征在于：本方法包括以下步骤：

S1、根据地理位置，选定一个初始的工作参数，控制涡轮蜗杆组、振荡器和旋转组件，给定钻头的初始外加压力、振动频率和钻头钻速，开始工作，钻头正垂直于地面；

S2、获取钻头的实际工作参数，实际工作参数包括外加压力、工作阻力、钻头转速、振动频率和振幅；

S3、根据传感器组获取的钻头的实际工作参数，计算钻头工作地点的岩土性质，与预存的岩土性质数据集进行比对，获取该岩土性质下的理论工作参数，理论工作参数包括外加压力、振动频率和钻头钻速；通过控制涡轮蜗杆组、振荡器和旋转组件，使得钻头的实际外加压力、振动频率和钻头钻速与理论工作参数相同。

8.根据权利要求7所述的挖掘方法，其特征在于：所述的S1中，通过支撑起落架上的传动器将声波钻头放下。