[发明专利]一种工程现场原位测量的数字钻进设备及测量方法

权利要求书

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。