[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

说明书

本发明公开了一种自钻式承压水头原位测试新装置及其使用方法，包括钻进系统，膨胀机构及测试系统；切削刃安装于外层套管底端，钻头连接于内层钻杆底端，膨胀机构固定在外层套管中下部特定位置，渗压计在测试时内置于内层钻杆下端，外层套管及内层钻杆下端为开孔花管，内衬透水钢滤网。本发明通过内层钻杆/外层套管的协同工作实现自主钻进到特定含水层位置，减少对地层的扰动，并通过外层套管上膨胀机构的膨胀实现对上下含水层的密封阻隔，并通过内置的渗压计实现对承压水水头的测试，进而实现对不同含水层水头的有效测试，解决了现有预钻式成孔观测承压水头精度低、效率低、不可靠的技术难题。

技术领域

本发明属于土木建筑、交通工程、环境工程技术领域，具体涉及一种自钻式承压水头原位测试装置及其使用方法。

背景技术

城市地下空间开发涉及到的工程地质体往往是一个包含了潜水含水层和多个承压含水层的地下水循环系统，因此深基坑与地下工程减压降水成为影响施工安全、施工效率的重要环节，也一直是工程建设中的难题之一，而准确可靠的对地下多层含水层承压水头进行可靠测试更是降水设计的关键。

目前国内外对地下承压水位的测试主要采用钻孔观测的方法，需要在一个已经钻好的测试孔中安装套管，然后采用水位计观测套管内水位，但实际操作时，需要采用粘土球对套管外侧含水层处上下进行封堵，在此过程中，常常由于黏土球在下行过程中遇水膨胀难以到达预定位置，导致封闭位置错误或封闭效果不好，甚至造成上下含水层地下水的联通，水头测试变成了静止水位或混合水位的测试，或者封闭位置偏差，影响测试的可靠性，甚至测试失败，进而导致降水设计不可靠，甚至给工程留下事故隐患。

鉴于上述原因，迫切需要研发一种能够对地下多层承压水头进行快速、有效测试的新手段，为基坑与地下工程降水设计及控制提供可靠数据，减小基坑与地下工程地下水事故的发生概率。

发明内容

发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本发明针对现有地下多层含水层承压水头测试方法的不足，本发明提出一种地下承压水头原位测试新装置及其使用方法，以解决基坑与地下工程降水设计承压水头难以可靠测试的技术问题。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种自钻式承压水头原位测试装置，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及其外部的外层套管，所述外层套管的顶部低于所述内层中空钻杆的顶部，所述内层中空钻杆和外层套管之间形成环形腔，所述内层中空钻杆、环形腔与外设的水箱、水泵依次连接，形成液体循环系统；所述外层套管的底端为切削刃，所述内层中空钻杆的底端连接钻头；所述内层中空钻杆和外层套管的下端为开孔花管，内衬透水钢滤网；

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

所述测量系统包括内置于所述内层中空钻杆中的透水钢滤网内部的探测仪和与之连接的数据采集仪。

进一步的，所述透水钢滤网为网片状结构，由不锈钢制作，采用50-60目细滤网。

进一步的，所述膨胀膜外侧缠绕设置有膨胀膜保护套，所述膨胀膜保护套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，沿膨胀膜外围垂直排列，间距2mm；所述膨胀膜保护套外缠上有一圈胶带，防止金属薄片受力变形而损坏内部的膨胀膜。

进一步的，所述内层中空钻杆和外层套管的顶部均分别连接动力源。

进一步的，所述液体循环系统中，所述环形腔与水箱之间、水泵与内层中空钻杆的顶部之间通过通水管路连接，所述通水管路为聚氨酯纤维增强软管。

进一步的，所述输送管路为聚氨酯纤维增强软管。