[发明专利]一种关于不同季节确定冻土上限的方法及钻探装置

说明书

本发明涉及冻土测量技术领域，且公开了一种关于不同季节确定冻土上限的方法及钻探装置，一种关于不同季节确定冻土上限的方法包括：步骤一、确定钻探前所需热水温度；步骤二、确定热水箱中每流出10L热水的时间及钻进速度；步骤三、确定每隔时间t加入热水温度；步骤四、启动钻探装置；步骤五、钻进至所需位置停止；步骤六、对钻探装置进行冷却；步骤七、根据检测到的数据，计算出冻土上限，确定冻土上限的钻探装置包括连接安装筒、钻头、钻杆本体、加热机构、冷却机构、温度检测机构、导电滑环机构；本发明提出的确定冻土上限的方法和装置，适用于不同季节、不同地区，能快速准确地确定冻土上限。

技术领域

本发明涉及冻土测量技术领域，具体为一种关于不同季节确定冻土上限的方法及钻探装置。

背景技术

冻土是指零摄氏度以下，并含有冰的各种岩石和土壤，冻土路基的上限变化主要是气温变化致使土壤反复冻融而引起的，而土壤的冻融是一个非常复杂的过程，它伴随物理、化学及力学现象和子过程，最主要包括温度变化、上限位置变化和水分迁移等。因此可以了解到影响多年冻土地区路基稳定性的主要部位是上限附近及其上部的季节融化层。而季节融化层比较活跃，随着气候和地质条件的改变所发生的融冻变化直接危及路基稳定和道路建筑的安全，而冻土上限的位置及其变化受各种自然条件综合作用，直接反映季节融化层的特性，直接关系。而多年冻土和融土有截然不同的工程性质,含冰地层的融化是酿成工程建筑物破坏的主要原因。因此,了解多年冻土上限的分布规律和确定多年冻土、上限埋藏深度，是多年冻土工程地质工作中需要重点解决的问题。

传统方法使用野外判定法，挖掘难度较高，且冻土区生态系统极其脆弱，勘探揭露地表后，植被短期内难以恢复，不利于传统勘察工作的展开，经验公式法通过勘探资料统计分析得出，没有完整的理论推导过程，无法准确计算出冻土上限的位置。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种关于不同季节确定冻土上限的方法及钻探装置，解决了传统方法挖掘难度较大和判断冻土上限不准确的问题，可以应对不同季节合理调整钻杆温度，及时对杆体冷却，提高钻探效率和最终确定冻土上限的准确率。

(二)技术方案

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种关于不同季节确定冻土上限的方法，其特征在于：

步骤一：不同季节施工时，根据地表温度T₀，确定所需热水的初始温度T₁，当T₀≥13℃时，T₁＝50℃，当13℃＞T₀＞-12℃时，T₁＝50℃+2×(13℃-T₀)，当T₀≤-12℃时，T₁＝100℃；

步骤二：根据热水管的横截面积S₁、热水平均流速V确定热水流量Q及热水箱流出10L热水的时间再结合该地区最大冻土上限H_max，确定钻探装置的钻进速度

步骤三：结合热水的初始温度T₁和热水箱流出10L热水的时间t，确定每次加10L热水的时间与温度，钻探开始时，第一次加入热水，对应的初始温度为T₁，之后每隔时间t加入一次热水，若土层温度自上而下逐渐降低，每隔时间t加入热水的温度为T₁+10℃、T₁+20℃、T₁+30℃，若土层温度自上而下逐渐升高，每隔时间t加入热水的温度为T₁-10℃、T₁-20℃、T₁-30℃；

步骤四：启动钻探装置，此时钻杆本体旋转，热水箱内部的弹簧由于离心作用而伸长，推动活塞隔水板及球型水阀离开初始位置，使温度为T₁的热水沿热水管流出，并对钻头进行加热；