[发明专利]地层物化性质监测设备

说明书

本发明涉及地质原位监测领域，特别是一种地层物化性质监测设备。包括底部钻头部和数个分层钻头部，底部钻头部和数个分层钻头部之间通过中央连接杆依次连接；所述底部钻头部包括底部总钻探头、外壳和外滑轨，外壳的底部固定连接有底部总钻探头，外壳的顶部间隔固定连接有数个外滑轨，相邻两外滑轨之间存在间隙，外滑轨的底部与外壳固定连接，外滑轨的顶部固定有朝向外壳方向的上卡扣，外壳的中心沿其轴向设有中心盲孔，中心盲孔的底部固定有底部插槽，底部插槽与中央连接杆的底部固定连接。其实现了在同一时刻针对不同深度、不同方向的土体进行物化性质监测，从而可以得到实时、立体的数据网，为地层的研究提供全面、详尽、连续的数据。

技术领域

本发明涉及地质原位监测领域，特别是一种可检测多个不同层位不同方向的地层物化性质监测设备。

背景技术

地层的物化性质包括酸碱度、孔隙水压力、Eh(氧化还原电位)、土体温度、土体性质等。以孔隙水为例，孔隙水压力是土体中由孔隙水所承担或传递的压力，原位孔隙水压力观测可以反映土体性质特征，能够有效的反映动力地质过程，在工程运作、科学实践、资源开发、灾害机理研究方面具有不容小觑的作用。所以研究孔压具有重要的意义与必要性。

目前国际较为先进的孔压测量技术有压差式光纤传感器测量方式，能够对测点位置进行详实有效的监测。但由于该技术手段只能在某一时刻单点测定，导致无法对该区域土体进行全方位的数据测定与结果分析。而目前解决此类问题的方式通常采用多次插拔的方式，使感应探头处于不同的位置，以此测定不同位置的孔压，但在多次插拨的过程中，土体已经经受了扰动，导致测量结果与实际的数据结果之间有一定的出入。

另外，现有的地层物化性质监测探杆的监测区域较为局限，无法在某一时刻实现对测量区域实现立体的监测，导致后续分析不具有连续全面性，无法整体的研究该区域的孔压分布与性质。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提出了一种地层物化性质监测设备，其实现了在同一时刻针对不同深度、不同方向的土体进行物化性质监测，从而可以得到实时、立体的数据网，为地层的研究提供全面、详尽、连续的数据。

本发明的技术方案是：一种地层物化性质监测设备，其中，包括底部钻头部和数个分层钻头部，底部钻头部和数个分层钻头部之间通过中央连接杆依次连接，底部钻头部与中央连接杆的底部固定连接，数个分层钻头部依次连接在中央连接杆的外部；

所述底部钻头部包括底部总钻探头、外壳Ⅰ和外滑轨Ⅰ，外壳Ⅰ的底部固定连接有底部总钻探头，外壳Ⅰ的顶部间隔固定连接有数个外滑轨Ⅰ，相邻两外滑轨Ⅰ之间存在间隙，外滑轨Ⅰ的底部与外壳Ⅰ固定连接，外滑轨Ⅰ的顶部固定有朝向外壳Ⅱ方向的上卡扣Ⅰ，外壳Ⅰ的中心沿其轴向设有中心盲孔，中心盲孔的底部固定有底部插槽，底部插槽与中央连接杆的底部固定连接；

所述分层钻头部包括外壳Ⅱ、外滑轨Ⅱ、内滑轨和侧向钻探头，外壳Ⅱ的顶部间隔固定有数个外滑轨Ⅱ，相邻两外滑轨Ⅱ之间存在间隙，外滑轨Ⅱ的底部与外壳Ⅱ固定连接，外滑轨Ⅱ的顶部朝向外壳Ⅱ的方向固定有上卡扣Ⅱ，外壳Ⅱ的底部间隔固定有数个侧向钻探头，相邻两侧向钻探头之间存在间隙，相邻两侧向钻探头的上部之间固定连接有内滑轨，内滑轨与外滑轨Ⅰ或外滑轨Ⅱ之间呈对应设置，内滑轨的外径小于外滑轨Ⅰ或外滑轨Ⅱ的内径，且内滑轨位于其下方的分层钻头部的外滑轨Ⅱ/底部钻头部的外滑轨Ⅰ的内侧，侧向钻探头的外表面表面高于内滑轨的外表面，从而在相邻两内滑轨之间形成限位凸起，内滑轨的顶端与外壳Ⅱ的底部表面固定连接，内滑轨的底部边缘固定有下卡扣，下卡扣与上卡扣Ⅰ或上卡扣Ⅱ之间呈对应设置，且下卡扣的外径大于上卡扣Ⅰ或上卡扣Ⅱ的内径；

所述侧向钻探头为柔性杆，侧向钻探头的顶部与外壳Ⅱ的底部固定连接，侧向钻探头的下端分别位于其下方的相邻两外滑轨Ⅰ或外滑轨Ⅱ之间的间隙内，外壳Ⅰ上对应相邻两外滑轨Ⅰ之间和外壳Ⅱ上对应相邻两外滑轨Ⅱ之间的间隙底部的位置处分别设有向外导向的弧形导向槽；