[发明专利]一种自钻式承压水头原位测试装置及其使用方法

权利要求书

1.一种自钻式承压水头原位测试装置，其特征在于：包括钻进系统、膨胀机构及测试系统，其中，

所述钻进系统包括竖直方向的内层中空钻杆（6）及其外部的外层套管（5），所述外层套管（5）的顶部低于所述内层中空钻杆（6）的顶部，所述内层中空钻杆（6）和外层套管（5）之间形成环形腔，所述内层中空钻杆（6）、环形腔与外设的水箱（3）、水泵（2）依次连接，形成液体循环系统；所述外层套管（5）的底端为切削刃（7），所述内层中空钻杆（6）的底端连接钻头（8）；所述内层中空钻杆（6）和外层套管（5）的下端为开孔花管，内衬透水钢滤网（17）；

所述膨胀机构包括固定设置在所述外层套管（5）中下部、所述开孔花管上方位置外侧的膨胀膜（9），所述膨胀膜（9）通过输送管路（11）与高压储存瓶（12）连接；

所述测试系统包括内置于所述内层中空钻杆（6）中的透水钢滤网（17）内部的探测仪（14）和与之连接的数据采集仪（16）。

2.根据权利要求1所述的自钻式承压水头原位测试装置，其特征在于：所述透水钢滤网（17）为网片状结构，由不锈钢制作，采用50-60目细滤网。

3.根据权利要求1所述的自钻式承压水头原位测试装置，其特征在于：所述膨胀膜（9）外侧缠绕设置有膨胀膜保护套（10），所述膨胀膜保护套（10）为均匀竖直设置的金属薄片组成，所述金属薄片为长条状不锈钢条带，厚度2mm，宽度10mm，沿膨胀膜（9）外围垂直排列，间距2mm；所述膨胀膜保护套（10）外缠上有一圈胶带。

4.根据权利要求1所述的自钻式承压水头原位测试装置，其特征在于：所述内层中空钻杆（6）和外层套管（5）的顶部均分别连接动力源（1）。

5.根据权利要求1所述的自钻式承压水头原位测试装置，其特征在于：所述液体循环系统中，所述环形腔与水箱（3）之间、水泵（2）与内层中空钻杆（6）的顶部之间通过通水管路（4）连接，所述通水管路（4）为聚氨酯纤维增强软管。

6.根据权利要求1所述的自钻式承压水头原位测试装置，其特征在于：所述输送管路（11 ）为聚氨酯纤维增强软管。

7.根据权利要求1所述的自钻式承压水头原位测试装置，其特征在于：所述探测仪（14）为渗压计或水位计。

8.根据权利要求1所述的自钻式承压水头原位测试装置，其特征在于：所述高压储存瓶（12 ）为高压气瓶或高压液瓶，相应的输送管路（11 ）为输气管路或输液管路。

9.根据权利要求1所述的一种自钻式承压水头原位测试装置的使用方法，其特征在于：包括以下步骤：

1）将带膨胀膜（9）的首节外层套管（5）压入地层的隔水层（18）；

2）内层中空钻杆（6）旋转钻进地层，钻进过程中，控制钻头（8）相对位置高于切削刃（7）的底端；通过内层中空钻杆（6）的逐节、循环钻进和逐节压入外层套管（5），直至钻头（8）穿过隔水层（18）进入测试含水层（19），而带膨胀膜（9）的膨胀区套管仍位于上部的不透水的隔水层（18）之中；

同时开启水泵（2）输送循环液，将钻进过程中产生的土壤切削碎屑通过环形腔送出钻孔进入水箱（3）；

3）停止外层套管（5）的压入，内层中空钻杆（6）持续钻进，待钻头（8）相对位置超过切削刃（7）底端后停止钻头（8）钻进；

4）开启水泵（2）持续输送循环液进行清洗，同时开启高压储存瓶（11）输送高压膨胀物质使膨胀膜（9）膨胀，与上部隔水层（18）密贴；

5）将探测仪（14）送入内层中空钻杆（6）的底端开孔花管处，观测水压，直至测试得到稳定水压为止。

10.根据权利要求9所述的自钻式承压水头原位测试装置的使用方法，其特征在于：测试完成测试含水层（19）的承压水位后，按上述步骤持续工作，进入下一承压含水层，测试下一含水层承压水头大小。