[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

说明书

本发明提供一种工程现场原位测量的数字钻进设备，具体是通过数字化钻孔装置、伺服控制推进平台以及调节机架的模块化设计，调节机架能够实现整个数字钻进设备在施工现场的位置调节(包括整个数字钻进设备的高度，钻头与待测标志点的距离等)，伺服控制推进平台能够有效控制钻头在待测标志点的钻进距离，数字化钻孔装置能够控制钻头钻进过程中的转速、扭矩等参数，能够同步获取钻头随钻信息化数据并转化为钻孔过程力学作用的能量特征，高效获得混凝土或岩石的强度。本发明还提供一种工程现场原位测量方法，操作方便，能够实现高效测量及高精准度测量。

技术领域

本发明涉及地下工程施工及检测技术领域，具体涉及一种工程现场原位测量的数字钻进设备及测量方法。

背景技术

矿山、交通、隧道、水利水电、基坑、市政、国防等地下工程与边坡工程领域，喷射混凝土是隧洞、边坡工程支护采用最常规措施，无论是自然边坡还是人工开挖边坡，采用喷射混凝土支护都能有效保护岩体不被雨水冲刷，防止风化和岩体脱落，在土建工程中占有重要地位。

喷射混凝土作用有以下几个作用：①支撑围岩作用；②卸载作用；③填平补强岩石作用；④保护围岩表层作用；⑤有效阻止围岩松动和分配外力。混凝土强度和耐久性能否满足设计要求是喷射混凝土在工程应用中成功与否的重要依据，喷射混凝土的强度检测就显得尤为重要；同时在岩体中进行工程建设，岩体强度对施工效率、工程稳定性和支护要求往往起到决定性作用，因而施工和设计中必须要定量确定岩体强度。

现有技术中针对混凝土强度的检测，主要分为两种：

无损检测方法：该方法包括回弹法、超声波检测法、地质雷达检测法等，虽然无损检测方法不会对混凝土构件造成损伤，但是其检测出来的数据也仅仅是间接数据，需要经过换算才能够得到混凝土强度，其中的误差较大。

有损检测方法：该方法包括钻芯取样法、拔出法等，都会对混凝土结构件产生了破坏，其中钻芯取样法是将取样试验室送检的方式进行检测，相比无损检测方法，有损检测方法能够直观的得到混凝土的强度数值，其检测结果相对会更加准确，但此种检测方法存在效率低、耗费人力大、偶然性大、操作复杂等缺陷。

综上所述，急需一种能兼具操作便捷和精准度高的测量设备及测量方法具有重要的实用意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种工程现场原位测量的数字钻进设备，通过同步获取钻头随钻信息化数据，转化为钻孔过程力学作用的能量特征，用于计算混凝土或岩体的强度，为隧道施工工程优化设计和高效安全施工提供了重要参数依据和理论支撑。

具体技术方案如下：

一种工程现场原位测量的数字钻进设备，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。

优选的，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。