[实用新型]原位岩土热物性参数测试一体化装置

说明书

技术领域

本实用新型属于热物性测试装置领域，涉及岩土热物性参数测试装置，尤其涉及一种原位岩土体热物性参数测试一体化装置。

背景技术

随着经济的快速发展，传统能源煤炭、石油的大力使用，一方面使得能源的消耗迅速增加，另一方面使得环境演化愈来愈恶劣。因此，对于开发一种新能源是一个必然趋势，而地热能具有清洁、高效、可再生、储量巨大等优点。但是对于目前勘探原位岩土体浅层地热能的技术设备比较有限且不成熟，大多数都是进行实验室测试，少数能进行原位测试的一般都是先用贯入器进行成孔，然后进行热物性参数的测试，但是这样会导致原位土扰动和水分变化，测试数据不能反映真实情况，同时对于岩土体热物性测试参数数据少，大部分只得出导热系数，对于深入研究岩土体的热物性及地温变化有一定的局限性。

发明内容

本实用新型针对上述现有设备及技术的不足，提供了一种原位岩土热物性参数测试一体化装置。

本实用新型所采用的技术方案是：

原位岩土热物性参数测试一体化装置，其特征在于，包括一个中空的圆柱筒状的螺旋钻杆，螺旋钻杆底部螺纹连接有一个含孔锥形探头，含孔锥形探头为圆锥形且内部装有填充物，含孔锥形探头的顶点处开有探头孔，螺旋钻杆内部有可上下移动的探杆，探杆底部通过探针固定装置连接有一根探针，探针可穿过含孔锥形探头内的填充物从探头孔穿出，探针和探杆内部封装有温度传感器和加热丝，加热丝与恒压直流电源的电源输出端c连接，温度传感器与温度接收器的数据输入端a连接，温度接收器的数据输出端b和恒压直流电源的电源输入端d连接可编程逻辑控制器的数据输入端e，可编程逻辑控制器的数据输出端f与计算机连接，可编程逻辑控制器通过计算机的控制可以对加热丝随时加热或停止以及对温度传感器进行测温，GPS导航仪内嵌于计算机内部，螺旋钻杆的外表面有成螺旋状分布的间隔均匀的螺旋叶片，螺旋钻杆通过顶部的固定铰支座与一个机械旋转器固定连接。

进一步的技术方案包括：

所述的机械旋转器包括两个对称旋转杆、一个圆盘和固定在圆盘底面圆心处的固定绞，两个对称旋转杆的中心固定在圆盘的圆心处，两个对称旋转杆之间的夹角为60°。

所述的螺旋钻杆的长度为1000mm、直径为30mm，所述的螺旋叶片的螺旋外径为60mm，螺旋叶片的叶片间距为100mm。

所述的含孔锥形探头内部的填充物为土或者中砂，所述的含孔锥形探头底部的探头孔孔径为3.5mm。

所述的探杆直径为10mm，探针的直径为3mm，探针的长度为150mm。

所述的温度传感器采用PT1000铂电阻，加热丝采用漆包康铜丝。

本实用新型的有益效果：

本实用新型所述的原位岩土热物性参数测试一体化装置，仅需通过机械旋转杆对螺旋钻杆进行施加扭矩，从而使螺旋钻杆以一定速度贯入土层，待钻杆到达待测深度土层时，通过探杆作用使探针冲出含孔锥形探头，进行原位土热物性参数的测试，要求含孔锥形探头内部贯入前需充填一定量的土或者中砂，防止在螺旋钻杆贯入时土颗粒进入钻杆导致探针受损。待某土层测试完后，通过探杆将探针提至钻杆内部，继续向下贯入，以同样的方式进行测试，当达到1m深度后，螺旋钻杆上部连接不含螺旋叶片但带有中空的圆柱状钻杆继续向下贯入并测试任一深度土层。测试时可以通过计算机控制得出数据，并处理、分析，最终得到温度、热扩散系数、导热系数、比热容值，同时利用嵌入计算机里的GPS导航仪进行自动记录测试点位并可输入及记录测试地点地表环境温度、测试时间、周围环境、测试深度等。

附图说明

图1为本实用新型所述的原位岩土体热物性参数测试一体化装置的整体结构示意图；

图2为本实用新型所述的原位岩土体热物性参数测试一体化装置的螺旋钻杆的结构示意图；

图3为本实用新型所述的原位岩土体热物性参数测试一体化装置的待测土层深度1m以上所连接钻杆整体示意图；

图4为本实用新型所述的原位岩土体热物性参数测试一体化装置的机械旋转器的平面俯视图；

图5为本实用新型所述的原位岩土体热物性参数测试一体化装置的机械旋转器正视图；

图6为本实用新型所述的原位岩土体热物性参数测试一体化装置的数据采集系统具体连接示意图