[发明专利]多功能无探杆原位静力测试系统及使用方法

说明书

技术领域

本发明属于岩土工程原位测试领域，特别是涉及一种多功能无探杆原位静力测试系统及使用方法。

背景技术

静力触探技术以其测试连续、可靠等优点，在地质勘察中被广泛应用。

常规的有缆触探工艺流程包括以下基本步骤：(a)采用静压力通过探杆将静力触探探头匀速贯入地层；(b)为避免探杆弯曲变形，在贯入一定深度后将静力触探探头提离触探孔，在触探孔中压入高于孔底一定距离的套管；(c)将探杆及其静力触探探头沿套管继续匀速贯入地层，如此反复操作直至达到设计深度。

常规的无缆触探工艺流程包括以下基本步骤：(a)采用静压力将无缆静力触探头匀速贯入地层；(b)为避免探杆弯曲变形，暂停静力触探的贯入，在触探孔中压入高于无缆静力触探头一定距离的套管；(c)继续采用静压力将无缆静力触探头匀速贯入地层，如此反复操作直至达到设计深度。

通过以上基本步骤可见，常规的有缆或无缆静力触探均存在静力触探探头与套管不能同步贯入的实际问题，因此影响触探效率。

另外，旁压试验是地质勘察中水平方向荷载试验尤其是城市轨道交通勘察中的常用方法，但存在不能利用前述触探孔直接进行旁压试验而必需单独钻孔的实际问题，导致测试过程繁琐、测试成本高、效率低。

发明内容

本发明是针对上述现有技术的不足而公开一种多功能无探杆原位静力测试系统及使用方法，本发明能够实现静力触探探头与套管同步贯入，并能利用触探孔直接进行旁压试验，极大地简化了现有测试程序、明显提高了测试效率并降低了勘探成本。

本发明的多功能无探杆原位静力测试系统，包括：触探机、套管、泥浆泵、卷扬机、旁压器、探头和旁压试验用于加压稳压主机及其高压导管，特征是，所述卷扬机其牵引钢索吊挂有旁压器或抓取探头总成的打捞器，所述探头总成由上至下顺次螺纹连接的张敛式扩孔钻头、压力传动单动接头、连接短杆和探头组成，所述张敛式扩孔钻头可张开、收敛的切削板上部的外套设有花键齿，该外套的上部设有过水打捞头；触探机连接有旋转或静压贯入的套管，首节套管底端设有定位端管，所述定位端管设有与张敛式扩孔钻头外套的花键齿相啮合的花键套，张敛式扩孔钻头的切削板在泥浆泵开启时为张开状态，此时定位端管的底端与切削板的肩部相接合；张敛式扩孔钻头的切削板为收敛状态时所述卷扬机牵引钢索吊挂的打捞器与探头总成的过水打捞头相接合，探头总成将随上移的打捞器提离套管，所述探头总成提离套管后的探孔中设有由卷扬机牵引钢索吊挂的旁压器，加压稳压主机的高压导管与旁压器相连接。

所述张敛式扩孔钻头的切削板为张开状态时的旋转轨迹直径大于旁压器直径3-5mm。

所述探头是单桥探头或双桥探头。

多功能无探杆原位静力测试系统的使用方法：

(1)按照现有静力触探操作方法通过触探机将探头总成静压贯入到地下1.5米后停止；

(2)将首节套管安装于触探机，泥浆泵输出管连接于触探机泥浆阀，使首节套管底端定位端管的花键套与探头总成的张敛式扩孔钻头外套的花键齿相啮合；

(3)开启泥浆泵，通过水压使张敛式扩孔钻头的切削板为张开状态，触探机向下贯入套管，首节套管底端的定位端管与张开状态的切削板肩部接合后触探机转换为旋转贯入状态，此时探头总成的张敛式扩孔钻头同步旋转贯入、探头静压贯入，当探头总成的张敛式扩孔钻头到达旁压试验的预定地层深度的位置触探机停止旋转贯入；

(4)到达旁压试验的预定地层深度后关闭泥浆泵，使张敛式扩孔钻头的切削板成为收敛状态；

(5)通过卷扬机的牵引钢索将打捞器深入套管并与探头总成的过水打捞头相接合，将探头总成提离套管；

(6)将卷扬机的牵引钢索与旁压器连接，加压稳压主机的高压导管与旁压器相连接，通过卷扬机将旁压器沿套管深入到预定地层深度后进行旁压试验，旁压试验完毕后通过卷扬机将旁压器提离套管；

(7)将卷扬机的牵引钢索与打捞器连接，通过卷扬机将打捞器以及连接于打捞器的探头总成沿套管深入并使首节套管底端的定位端管的花键套与探头总成张敛式扩孔钻头外套的花键齿相啮合；

(8)开启泥浆泵，通过水压使张敛式扩孔钻头的切削板为张开状态，触探机向下静压贯入套管，首节套管底端的定位端管与张开状态的切削板肩部接合而使探头总成的张敛式扩孔钻头同步旋转贯入，此时探头总成的探头继续静压贯入；

(9)按步骤(4)、(5)、(6)进行预定地层深度的旁压试验，或，按步骤(7)、(8)进行触探测试直至到达最终地层深度；

(10)触探测试和旁压试验完毕按步骤(4)、(5)将探头总成提离套管；