[发明专利]用于钻探现场土工参数的设备以及测量、处理方法

摘要

本发明公开了一种用于钻探现场土工参数的设备以及测量、处理方法，设备包括测量载体钻杆、冲击耦合杆、重力锤、应力传感器、加速度传感器、信号采集装置、无线通讯模块、智能运算单元。方法步骤包括1)利用行波理论取得钻杆行波走时间，进而计算钻进深度；2)利用1)的结果，通过给定公式计算冲击能量，计算有效能量比，修正传统灌入法的捶击数；3)用CASE法计算最大承载力。本发明的有益效果在于，利用波动方程原理，利用动探过程中捶击产生的应力波的波动效应，测量钻探深度、能量转换效率、捶击数的校正及土工参数演算。

主权项

一种用于钻探现场土工参数的测量、处理方法，其特征在于，步骤包括：1)利用行波理论取得钻杆行波走时间，进而计算钻进深度：(1)通过速度曲线查找第一次达到峰值的时刻，记录为t1；(2)通过冲击力曲线得到t1时刻的峰值F(t1)；(3)在冲击力曲线第一次下降到小于0.01倍F(t1)的时刻后开始查找速度曲线的最近一个峰值，并记录时刻为t2，计算Δt＝t2‑t1；(4)利用波动理论，在钻杆中应力波速度已知情况下的钻杆长度(5)测量传感器离地面的距离记为Hsensor；(6)计算钻探深度H＝L‑Hsensor；2)利用1)的结果，通过给定公式计算冲击能量，计算有效能量比，修正传统灌入法的捶击数；捶击数的计算方法包含以下步骤：(1)记冲击力曲线值第一次大于1N的时刻为t0；(2)由1)的(3)中取得计算时间差Δt；(3)通过公式计算得到有效的灌入能量Er；(4)计算锤自由落体能量60％的量E*＝m×g×h×60％；(5)动探方法得到的捶击数记为N′，定义并得到修正后的有效捶击数N＝ERr×N′；A为钻杆的截面积，E为钻杆的弹性模量，C为应力波在杆中的波速；3)用CASE法计算最大承载力。