[发明专利]贯入式原位分层测试岩土热物性参数的方法及所用装置

权利要求书

1.一种贯入式原位分层测试岩土热物性参数的装置，其特征是：包括带有螺纹接头(1)的原位探头(2)；原位探针(3)位于原位探头(2)的下方，所述原位探针(3)包括探针管(12)和针尖(13)，针尖(13)与探针管(12)的底端固定相连，探针管(12)的外表面为光滑面，在探针管(12)的内腔(9)中分别设置加热丝(6)和至少一个的作为感温元件的热电偶(8)，在所述探针管(12)的内腔(9)中填充为低热容材料的填充物(11)；所述探针管(12)的顶端与原位探头(2)固定相连；加热导线(10)与加热丝(6)相连，温度接收导线(7)与热电偶(8)相连。

2.根据权利要求1所述的贯入式原位分层测试岩土热物性参数的装置，其特征是：所述探针管(12)长度L1是探针管(12)外径D的30～120倍。

3.根据权利要求2所述的贯入式原位分层测试岩土热物性参数的装置，其特征是：加热丝(6)的长度＝探针管(12)长度L1。

4.根据权利要求2或3所述的贯入式原位分层测试岩土热物性参数的装置，其特征是：所述探针管(12)由高导热性质材料制成。

5.根据权利要求4所述的贯入式原位分层测试岩土热物性参数的装置，其特征是：所述低热容材料为环氧树脂；所述高导热性质材料为不锈钢。

6.根据权利要求5所述的贯入式原位分层测试岩土热物性参数的装置，其特征是：在原位探头(2)和螺纹接头(1)内分别设有通道；所述加热导线(10)的顶端和温度接收导线(7)的顶端均依次穿越原位探头(2)内的通道和螺纹接头(1)内的通道而外露。

7.利用权利要求1～6中任意一种装置所进行的贯入式原位分层测试岩土热物性参数的方法，其特征是：利用岩土工程勘察所产生的取土孔作为测试孔，依次包括以下步骤：

1)、通过螺纹接头(1)使原位探头(2)与钻杆相连；

2)、通过钻机使钻杆带动原位探头(2)沿着测试孔下沉至被测岩土层；从而使原位探针(3)的针尖(13)与被测岩土层相接触；

3)、在地面锤击钻杆，带动原位探头(2)，从而使整个原位探针(3)贯入被测岩土层；静止5～10min后，加热导线(10)对加热丝(6)进行加热，利用温度接收导线(7)在地面接收热电偶(8)的信号，并记录t₁，t₂以及T₁，T₂；

t₁，t₂：分别为加热记录的起始时间和终止时间，单位：s；加热开始后80～120s为加热记录的起始时间，加热结束时间为加热记录的终止时间；

T₁，T₂：分别对应于时间t₁，t₂时的热电偶(8)的温度，单位：K；

4)、获得被测岩土层的导热系数K：

所述被测岩土层的导热系数K=q4π·ln(t2/t1)T2-T1---(1);]]>

q：单位长度线热源的发热功率，单位W/m；

U：原位探针(3)加热电压，单位V；

R：原位探针(3)电阻，由加热丝(6)的材料确定，单位Ω；

L：探针管(12)内腔(9)中的加热丝(6)的长度，单位m，同探针管(12)的长度L1。