[发明专利]一种判定土岩地层分界带的钻孔桩随钻地层参数测量套筒

说明书

本发明公开了一种判定土岩地层分界带的钻孔桩随钻地层参数测量套筒，包括套在钻杆上的钻头、定位挡环、测量套筒本体及取土套管，钻杆设弧形凸块，测量套筒本体设矩形滑框及活动块，活动块设压力测试探头、温度测试探头、湿度测试探头及硬度计测头，各探头通过无线传输、前置放大、带通滤波、RC整形电路及数模转换后输出方波信号，压力测试探头及硬度计测头的输出信号通过继电器连接蜂鸣器和信号灯。本发明设计一种新颖的测量套筒本体，利用其与钻杆的差速，间歇性测试孔壁的反冲压力、硬度及温湿度，以对钻孔环境参数有基本的判断；并将此间歇性信号作为继电器的激发开关电源，输出一定频率的声光报警信号，快速判定出土岩分界带，为上土下岩地层深基坑工程围护桩施工确定地层分布信息提供指导和依据。

技术领域

本发明涉及钻孔桩钻孔及测量技术领域，尤其涉及一种判定土岩地层分界带的钻孔桩随钻地层参数测量套筒。

背景技术

随着我国地铁、雨水调蓄池等市政设基础施如火如荼的开展，在青岛、大连、厦门等城市出现越来越多的上土下岩地层深基坑工程，即土岩分界深度处于基底以上数米位置的基坑工程。上土下岩地层即是由上部第四系松散地层或全风化岩层、下部岩层以及土岩地层分界带构成的复杂组合地层特性。上部土体地层自稳能力差，基坑开挖时易引发较大变形、坍塌等安全风险，开挖前一般需采用围护桩、地下连续墙等较强的围护措施保障施工安全；下部岩层具有较强的自稳能力，基坑开挖时一般不存在发生整体坍塌或有害变形的风险，只要防止局部岩块几何失稳，即可确保基坑施工过程安全。土岩地层分界带常常是地下水富集和渗流的通道，地下水会引起围岩软化劣化、强度降低和渗漏潜蚀等，基坑开挖易引起临空面滑移失稳，是基坑施工需要特别关注的关键部位。上土下岩地层深基坑施工土岩分界带的科学判定有利于降低施工安全风险、提高工程质量、节约建设成本等诸多优势。

钻孔桩具有机械化程度高、地层适应性强、施工灵活快捷等诸多优点，是目前上土下岩地层深基坑围护结构中采用的最普遍、有效技术措施。在物理力学特征差异显著的上土下岩地层中进行钻孔桩钻进，钻头由土层进去岩层，孔壁的反冲压力、硬度及温湿度将呈现显著的突变特征。目前，钻孔桩钻进随钻测试方法较为复杂，数据处理较为繁琐，且尚无一种专门针对上土下岩地层分界深度判定的钻孔桩钻进随钻专用设备。基于此，本发明通过一整套科学系统的设计，实现了对钻孔桩钻进过程中孔壁的反冲压力、硬度及温湿度信息的采集、处理和分析，进而完成对上土下岩地层深基坑工程土岩分界带的判定。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种判定土岩地层分界带的钻孔桩随钻地层参数测量套筒。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种判定土岩地层分界带的钻孔桩随钻地层参数测量套筒，包括活动套接在钻杆上的测量套筒本体，钻杆自下而上设置有钻头、定位挡环、测量套筒本体及取土套管；

定位挡环焊接在钻杆外壁，定位挡环的外径小于测量套筒本体外径，测量套筒本体的外径小于钻头的钻孔内尺寸；

取土套管通过矩形板固接在钻杆外壁，且取土套管、矩形板及钻杆外壁形成扇形的取土空腔；

测量套筒本体活动套接在钻杆外壁，测量套筒本体的顶端开口和底端开口均衬有阻尼橡胶圈，钻杆伸入到测量套筒本体内的部分设有弧形凸块，测量套筒本体的外侧壁嵌入有矩形滑框，矩形滑框的底壁和顶壁均开始有直滑槽，直滑槽两端封端处理，两组直滑槽卡接有活动块，活动块的顶部和底部分别设有与直滑槽滑动配合的滑柱，滑柱远离钻杆一侧面通过弹簧固接在直滑槽的一端壁上，活动块靠近钻杆的一侧面具体为与弧形凸块对应的弧面，活动块远离钻杆的一侧面开设有卸土槽，卸土槽内固设有压力测试探头、温度测试探头、湿度测试探头及硬度计测头，且压力测试探头、温度测试探头、湿度测试探头及硬度计测头的伸出长度均略高于卸土槽的深度；以便于当弧形凸块撞击活动块使活动块部分伸出矩形滑框外，从而使各探头对钻孔内环境的各种参数进行初步测试，以进一步判定是在岩石中还是在土层中；