[发明专利]水下礁石探测装置及探测方法

说明书

技术领域

本发明属于水下礁石勘探领域，涉及一种水下礁石探测的设备及水下礁石探测的方法。

背景技术

在水运工程项目中，当工程所在水域有礁石需要清除时，由于礁石挖掘、爆破、搬移的艰巨性，需要进行礁石探测，预先掌握礁石的详细位置，为选择合适的清礁手段和施工机具，进行工程可行性分析、工程设计、费用预算等提供基础性依据。

目前，水运工程行业常将软岩以上坚硬程度的水下岩石称为礁石。关于软岩的概念，相关国家标准按岩石的强度进行分类，把饱和单轴抗压强度符合以下范围的划定为“软岩”：

5MPa＜饱和单轴抗压强度≤15MPa

所以，行内常把强度在5MPa-15MPa以上的岩石称为礁石。

当前探测被埋礁石的方法有接触式和非接触式两大类。

非接触式的方法有旁侧声纳、浅地层剖面仪扫测等物探方法，但它们只能测出岩土分层，反映礁石区的大概范围及埋深，它们还须依赖钻探资料进行地质解释，不能单独用于礁石认定，也不能准确测定礁石岩面标高。

接触式的方法常用的有钻探和触探试验两种。以钻探方法取得岩芯，虽可以准确评定礁石，但它不是在原位上进行的，其判定礁石的步骤复杂，效率低。以钻探方法测得钻进速度可用来评定岩石的坚固性，但其对坚固性评定的准确程度取决于：一是能否测得钻进速度(钻速)，并且有相当的测量精确度，二是所测钻进速度参数的可比性(再现性)有多高。要达到识别礁石目的，要求所测钻速的测量精度较高、钻速的可比性(再现性)较强，现有的设备还未达到这一要求。触探试验属于原位测试技术，适用于评定砂土、粘土、碎石土的密实度，重型和超重型触探仪虽有较强的穿透力，但仍难以穿过礁石上方密实的覆盖层(密实的砂土、碎石土等)。

另外还有一种人工钎探方法，是以人力将尖锐的钎探杆插入岩土中，但它只适用于软的覆盖层，遇到密实砂土就很难向下探测。

当礁石的覆盖层较硬(如密实砂土、碎石土等)和要测定的礁石点很多时，要准确识别出礁石并测定其高程，用上述现有方法都显得很困难和费时费成本，所以，现有的礁石探测方法都不是准确、高效的方法。

所以，目前还没有于岩土的原位探测被埋礁石，探明其所处位置的准确、高效的设备和方法。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种水下礁石探测装置，该探测装置结构简单，能在原位进行钻探，无需取岩芯，可实现恒力推进，使钻进的速度指标具有可比性(再现性)，探测结果准确度高。

本发明的技术解决方案为一种水下礁石探测装置，包括：固定于漂浮设备上的公共底座；固定在所述公共底座上的钻机座；与所述钻机座固定连接的钻架；固定在所述钻架上的导向装置，该导向装置包括固定在所述钻架上的导轨与能沿所述导轨滑动的导向机构；安装在所述导向机构上的钻探组件，该钻探组件包括固定在所述导向机构上的主机、与所述主机连接的钻杆和安装在该钻杆端部的钻头；能使所述钻探组件升降的升降装置，该升降装置包括能为所述钻探组件提供恒定推进力的自重给力装置；及用于测量钻进速度的速度测量装置。

所述升降装置包括卷扬机、缠绕在该卷扬机滚筒上的升降钢丝绳、位于所述钻架下方的定滑轮、位于所述钻架上方的上链轮及链条，所述升降钢丝绳绕过所述定滑轮与所述链条连接，该链条绕过所述上链轮与所述主机相连接。

对上述技术方案的进一步改进为：所述自重给力装置包括一个悬挂配重块的动滑轮、绕过该动滑轮的挂重钢丝绳、挂重滑轮，其中所述挂重钢丝绳的一端固定于钻架上，另一端绕过所述挂重滑轮与所述链条相连接，所述配重块的重力通过所述挂重钢丝绳和链条施力于所述主机，其施力于主机的力的方向向下。

对上述技术方案的再进一步改进为：还包括卷扬机冗余绳自动收放装置，该装置包括支架、设置在该支架上的上行程开关与下行程开关、设置在所述支架上部的滑轮、张紧绳、张紧重锤与张紧轮，其中所述张紧绳的一端连接所述张紧重锤，另一端绕过所述滑轮连接所述张紧轮，所述升降钢丝绳挂置在张紧轮上，使所述升降钢丝绳在所述张紧重锤位于上行程开关与下行程开关之间时一直处于张紧状态，还包括分别与所述上行程开关与下行程开关电连接的钻机控制单元。