DE19960036C1

DE19960036C1 - Method of measuring a borehole

Info

Publication number: DE19960036C1
Application number: DE1999160036
Authority: DE
Inventors: Joachim Berg; Henry Knitsch; Heinz Priebe; Stefan Toth
Original assignee: Keller Grundbau GmbH
Current assignee: Keller Grundbau GmbH
Priority date: 1999-12-13
Filing date: 1999-12-13
Publication date: 2001-07-05
Anticipated expiration: 2019-12-14
Also published as: EP1108853A3; EP1108853A9; EP1108853A2

Abstract

Verfahren zum Vermessen eines Bohrloches im Boden, das an der Bodenoberfläche einen Eintrittspunkt und an seinem unteren Ende einen Fußpunkt hat, und das mit einem Bohrgestänge erzeugt ist, das oberhalb des Eintrittspunkts einen Einspannpunkt hat, und an seinem vorderen Ende eine Bohrkrone trägt, mittels eines mit dem Bohrgestänge bis zum Fußpunkt in das Bohrloch eingeführten Inklinometers, bei welchem der Neigungswinkel alpha des eingeführten Bohrgestänges am Fußpunkt mittels des Inklinometers und die Länge l des freikragenden Bohrgestänges ab Einspannpunkt am Bohrgestänge gemessen werden und der horizontale Versatz w des Fußpunktes gegenüber dem Einspannpunkt gemäß der freien Biegelinie des als bei punktförmiger Auflast am freien Ende eingespannt angenommenen Bohrgestänges mit w = 2/3 È l È tg alpha errechnet wird.Method for measuring a borehole in the ground, which has an entry point on the ground surface and a base point at its lower end, and which is produced with a drill pipe which has a clamping point above the entry point and carries a drill bit at its front end by means of a with the drill pipe into the borehole up to the base point, in which the inclination angle alpha of the inserted drill pipe at the base point is measured using the inclinometer and the length l of the cantilevered drill pipe from the clamping point on the drill pipe and the horizontal offset w of the base point relative to the clamping point according to the free bending line of the drill pipe assumed to be clamped at the free end at point load with w = 2/3 È l È tg alpha.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Vermessen eines Bohr loches im Boden, das an der Bodenoberfläche einen Eintrittspunkt und an seinem unteren Ende einen Fußpunkt hat, und das mit einem Bohrgestänge erzeugt ist, das oberhalb des Eintrittspunkts einen Einspannpunkt hat und an seinem vorderen Ende eine Bohrkrone trägt, mittels eines mit dem Bohrgestänge bis zum Fußpunkt in das Bohrloch eingeführten Inklinometers.The invention relates to a method for measuring a drill holes in the floor, which is an entry point on the floor surface and has a base at its lower end, with one Drill pipe is generated that one above the entry point Clamping point and a drill bit at its front end carries, by means of a with the drill pipe to the base in the incline inserted into the borehole.

Bei der Herstellung von Bohrlöchern im Boden ist je nach Be stimmungszweck zumindest die Lage des Fußpunktes, gegebenenfalls deren gesamter Verlauf im Boden, von Interesse, d. h. es muß festgestellt werden können, inwieweit das Bohrloch gegenüber der vertikalen oder planmäßig geneigten Ausrichtung abweicht. Dies gilt beispielsweise, wenn eine Mehrzahl von in gleichmäßigem Abstand voneinander von der Bodenoberfläche ausgehenden Bohr löchern hergestellt wird, die zum Ausbringen von Injektionen im Boden dienen und aus denen heraus von den jeweiligen Fußpunkten ausgehend zusammenhängende Abdichtungssohlen für Baugruben her gestellt werden sollen oder aus denen heraus über einen Großteil der Länge der Bohrlöcher gleichmäßig verteilt Abdichtungswände oder Bodenverfestigungskörper erstellt werden sollen. Um diese Gebilde in guter Qualität herstellen zu können, müssen im ersten Fall zumindest die Fußpunkte weitgehend gleichmäßigen Abstand voneinander haben und im zweiten Fall die Bohrlöcher weitgehend parallel zueinander verlaufen. Sofern festgestellt wird, daß einzelne Bohrlöcher fehlerhaft verlaufen, müssen Ersatz- oder Ergänzungsbohrungen niedergebracht werden, aus denen ergänzende Injektionen durchgeführt werden, um aus sich durchdringenden Injektionsbereichen lückenlose Abdichtungssohlen bzw. Abdich tungswände bzw. gleichmäßig beabstandete Bodenverfestigungs körper zu erstellen. Alternativ kann nach Feststellen eines übermäßigen Versatzes eines Fußpunktes einer Bohrung vom vor gesehenen Raster abgewichen werden und die nachfolgenden Bohrun gen von korrigierten Eintrittspositionen ausgehend ausgeführt werden. Dies jedoch nur, wenn der Versatz in Richtung bestehen der vorausgehender Bohrungen gerichtet ist.When making boreholes in the ground, depending on the loading At least the location of the base point, if necessary their entire course in the soil, of interest, d. H. it must To what extent the borehole can be compared to the vertical or slanted alignment. This applies, for example, when a plurality of in uniform Distance from each other drilling from the ground surface holes is made, which are used to apply injections in the Serve the ground and out of which from the respective foot points starting with connected sealing soles for construction pits to be placed or out of which a large part the length of the boreholes evenly distributed sealing walls or soil stabilization bodies are to be created. Around To be able to produce good quality structures must be in the first If at least the base points are largely evenly spaced from each other and in the second case the boreholes largely run parallel to each other. If it is determined that individual boreholes are faulty, need replacement or Supplementary holes are drilled from which supplementary Injections are done to get out of penetrating Injection areas complete sealing soles or sealing tion walls or evenly spaced ground consolidation create body. Alternatively, once a excessive misalignment of a base point of a hole from before seen grid are deviated and the subsequent drilling executed from corrected entry positions become. However, this only if the offset exists in the direction the previous drilling is directed.

Bei bekannten Verfahren zum Vermessen eines Bohrloches wird zunächst das Bohrgestänge nach dem Abteufen des Bohrloches wie der gezogen und nach dem Ziehen ein Meßgestänge in das Bohrloch abgelassen. Im Kopf des Meßgestänges ist eine Neigungswinkelmeß einrichtung - ein sogenanntes Inklinometer - innerhalb eines Führungsschlittens angeordnet, der sich gegen die Bohrlochwan dung abstützt. Der Führungsschlitten wird schrittweise abgelas sen und der Neigungswinkel Schritt für Schritt gemessen, wobei gleichzeitig die zugehörige Tiefe am Meßgestänge abgelesen wird. Aus den einzelnen Meßwerten wird der Bohrlochverlauf nach Art eines Polygonzuges berechnet. Ein solches Verfahren ist in VDI- Lexikon Bauingenieurwesen, VDI Verlag 1991, S. 300, beschrieben. Das Vermessen des Bohrloches nach diesem Verfahren ist zeitauf wendig und unwirtschaftlich. Mit der älteren Anmeldung 198 46 137.2 ist bereits vorgeschlagen worden, ein Inklinometer in der Spitze des Bohrgestänges unmittelbar hinter der Bohrkrone ein zusetzen und unmittelbar im Anschluß an das Abteufen des Bohr loches beim Ziehen des Bohrgestänges Neigungswinkel und zugehö rige Tiefen für eine Vielzahl von Punkten des Bohrloches zu ermitteln und hieraus durch Integration bzw. durch Berechnung eines Polygonzuges den Bohrlochverlauf zu berechnen. Auch diese Methode ist noch relativ aufwendig, insbesondere wenn für die Ermittlung der einzelnen Meßpunkte das Bohrgestänge in verschie denen Tiefen angehalten wird, wie es zur Ermittlung verläßlicher Meßwerte vorteilhaft ist. In known methods for measuring a borehole, the drill string is first pulled like that after the borehole has been sunk and a measuring string is lowered into the borehole after the pulling. In the head of the measuring rod an inclination angle measuring device - a so-called inclinometer - is arranged within a guide carriage, which is supported against the Bohrlochwan extension. The guide carriage is gradually lowered and the angle of inclination is measured step by step, at the same time the associated depth is read on the measuring rod. The course of the borehole is calculated from the individual measured values in the manner of a polygon. Such a method is described in VDI Lexikon Bauingenieurwesen, VDI Verlag 1991 , p. 300. Measuring the borehole using this method is time-consuming and uneconomical. With the older application 198 46 137.2 it has already been proposed to add an inclinometer in the tip of the drill pipe immediately behind the drill bit and immediately following the sinking of the drill hole when pulling the drill pipe inclination angle and associated depths for a variety of points of the Determine the borehole and use it to integrate or calculate a polyline to calculate the course of the borehole. This method is also relatively complex, especially if the drill pipe is stopped at various depths for the determination of the individual measurement points, as is advantageous for the determination of reliable measurement values.

Da die Abweichung des Bohrloches von der Vertikalen und ins besondere der horizontale Versatz des Fußpunktes gegenüber dem Eintrittspunkt in der Regel nicht nur der Größe nach, sondern auch der Richtung nach von Bedeutung ist, erfolgen die Messungen jeweils in einer fest vorgegebenen Referenzstellung des Bohr gestänges. Die verwendeten Inklinometer weisen in der Regel zwei in zueinander senkrechen Ebenen wirksame Neigungswinkelmeßein heiten auf. Aus den Meßwerten der beiden genannten Einheiten läßt sich dann die Größe des Neigungswinkels gegenüber der Ver tikalen und die Richtung des Neigungswinkels gegenüber der Refe renzrichtung bestimmen.Since the deviation of the borehole from the vertical and ins in particular the horizontal offset of the base point from the Entry point usually not only in size, but also The measurements are also important in terms of direction each in a fixed reference position of the drill rod. The inclinometers used usually have two effective inclination angle measurements in mutually perpendicular planes cheer up. From the measured values of the two units mentioned can then the size of the angle of inclination compared to the Ver tical and the direction of the angle of inclination with respect to the ref Determine the direction of the border.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das vor beschriebene Verfahren zur Vermessung eines Bohrloches nochmals zu vereinfachen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge löst, daß der Neigungswinkel α des eingeführten Bohrgestänges am Fußpunkt des Bohrloches mittels des Inklinometers und die Länge l des freikragenden Bohrgestänges ab Einspannpunkt am Bohrge stänge gemessen werden und der horizontale Versatz w des Fuß punktes gegenüber dem Einspannpunkt gemäß der freien Biegelinie des als bei punktförmiger Auflast am freien Ende eingespannt angenommenen Bohrgestänges mit w = 2/3 . l . tgα errechnet wird. Ein horizontaler Versatz zwischen Einspannpunkt und Ein trittspunkt kann in erster Näherung zu Null gesetzt werden, so daß der errechnete Versatz w auch auf den Eintrittspunkt bezogen werden kann.The present invention is based on the object described method for measuring a borehole again to simplify. The object is thereby ge triggers that the angle of inclination α of the introduced drill pipe on Base point of the borehole using the inclinometer and the length l of the cantilevered drill pipe from the clamping point on the drill hole poles are measured and the horizontal offset w of the foot point opposite the clamping point according to the free bending line of the clamped at the free end as a point load assumed drill pipe with w = 2/3. l. calculated tgα becomes. A horizontal offset between the clamping point and on approach point can be set to zero in the first approximation, so that the calculated offset w also refers to the entry point can be.

Mit diesem erfindungsgemäßen Verfahren wird unter der verein fachenden Annahme, daß das Bohrgestänge ein Träger gleicher Festigkeit ist und daß das Spiel des Bohrgestänges im Bohrloch so groß ist, daß sich bei punktförmiger Auflage der Bohrkrone an der Bohrlochwandung eine freie Biegelinie ausbilden kann, mit einem einzigen Meßwertepaar aus Neigungswinkel α und Länge l des freikragenden Bohrgestänges der horizontale Versatz des Fuß punktes gegenüber dem Eintrittspunkt bestimmt. Hierbei wird Tatsache genutzt, daß bei der freien Biegelinie eines einseitig eingespannten Trägers der Versatz nur von der Neigung am freien Ende und der Länge des Trägers abhängt. Rein rechnerisch kann hierbei jeder Einzelwert der horizontalen Auslenkung in jeder Tiefe für die angenommene Biegelinie errechnet werden, so daß mit einem Meßwertepaar der gesamte Verlauf des Bohrloches als bekannt angenommen wird. Das Verfahren geht insoweit davon aus, daß in der Einspannebene das Bohrgestänge vertikal bzw. plan mäßig geneigt durchgeführt wird.With this method according to the invention is under the association technical assumption that the drill pipe is a carrier of the same type Strength is and that the play of the drill pipe in the borehole is so large that the punctiform support of the drill bit the borehole wall can form a free bending line with a single pair of measured values from angle of inclination α and length l of cantilevered drill pipe the horizontal offset of the foot point relative to the entry point. Here will Used fact that one-sided in the free bending line clamped girder the offset only from the inclination at the free End and length of the carrier depends. Arithmetically, can each individual value of the horizontal deflection in each Depth can be calculated for the assumed bending line so that with a pair of measured values the entire course of the borehole as known to be accepted. The process assumes that that in the clamping plane the drill pipe vertical or flat is performed moderately inclined.

Nach einer weiterführenden Ausführung kann vorgesehen werden, daß der Neigungswinkel α_k des Bohrgestänges am Einspannpunkt gemessen wird und bei der Berechnung des horizontalen Versatzes des Fußpunktes gegenüber dem Eintrittspunkt ein Korrekturwert Δw = l . tgα_k zu dem aus dem gemessenen Neigungswinkel α er rechneten Wert w addiert wird. Hierbei kann entweder gleich zeitig mit der genannten Messung durch das im Bohrgestänge ein gebaute Inklinometer mit einem zweiten Inklinometer die Nei gungsrichtung und der Neigungswinkel am Einspannpunkt gemessen werden oder es können nach dem Ziehen des Bohrgestänges Nei gungswinkel und Neigungsrichtung in der Einspannebene mit dem im Bohrgestänge eingebauten Inklinometer nachträglich ermittelt werden. Diese Werte können dann als Korrekturwerte bei der Be rechnung des horizontalen Versatzes nach Betrag und Richtung berücksichtigt werden. Das weitere Inklinometer kann an einer Gestängeführung für das Bohrgestänge am Mäkler nahe der Ein trittsöffnung angeordnet werden oder vorzugsweise im Bohrgestä gen an dessen oberen Ende, das stets oberhalb der Gestängefüh rung bleibt. Abweichungen des Bohrgestänges von der Vertikalen am Einspannpunkt infolge von Schrägstellungen des Mäklers können hiermit rechnerisch berücksichtigt werden.According to a further embodiment, it can be provided that the angle of inclination α _{k of} the drill pipe is measured at the clamping point and a correction value Δw = l when calculating the horizontal offset of the base point with respect to the entry point. tgα _{k is added} to the value w calculated from the measured angle of inclination α. In this case, either the inclination direction and the inclination angle at the clamping point can be measured simultaneously with the above-mentioned measurement by the inclinometer built in the drill pipe with a second inclinometer, or after pulling the drill pipe, the inclination angle and inclination direction in the clamping plane can be measured with the one installed in the drill pipe Inclinometer can be determined later. These values can then be taken into account as correction values when calculating the horizontal offset according to the amount and direction. The further inclinometer can be arranged on a rod guide for the drill pipe on the leader near the entrance opening or preferably in the drill pipe at its upper end, which always remains above the rod guide. Deviations of the drill pipe from the vertical at the clamping point due to inclined positions of the leader can hereby be taken into account.

Die Messung der Neigungswinkel erfolgt üblicherweise in einer gegenüber einer fest vorgegebenen Referenzrichtung identifizier baren Drehstellung des Bohrgestänges unter Aufnahme zweier zu einander senkrecht liegender Neigungswinkelkomponenten, woraus die absolute Neigungswinkelgröße im Verhältnis zur Vertikalen und die Neigungsrichtung im Verhältnis zur fest vorgegebenen Referenzrichtung errechnet wird.The inclination angle is usually measured in one against a fixed reference direction baren rotary position of the drill pipe including two mutually perpendicular inclination angle components, from which the absolute angle of inclination in relation to the vertical and the direction of inclination in relation to the predetermined Reference direction is calculated.

Die übliche Durchführung des Verfahrens erfolgt in der Weise, daß vor dem Abteufen des Bohrloches eine Drehstellung des Bohr gestänges gegenüber einer Referenzrichtung, z. B. am Bohrgestän ge nahe dem Drehantriebskopf eine Drehstellung gegenüber dem Mäkler markiert wird und dann das Bohrgestänge drehend angetrie ben wird, um das Bohrloch abzuteufen. Nach dem Erreichen des Fußpunktes wird das Bohrgestänge in die gleiche Drehstellung gegenüber der Referenzrichtung gebracht und der Neigungswinkel gegenüber der Vertikalen und die Neigungsrichtung gegenüber der Referenzrichtung ermittelt. Aus dem gemessenen Neigungswinkel α und der abgelesenen Länge l, wird der horizontale Versatz des Fußpunktes gegenüber dem Einspannpunkt nach Größe und Richtung erfindungsgemäß berechnet.The procedure is usually carried out in such a way that that before drilling the borehole a rotary position of the drill linkage to a reference direction, e.g. B. on the drill pipe ge near the rotary drive head a rotational position relative to the Leader is marked and then driven the drill pipe rotating is used to sink the borehole. After reaching the The drill pipe is in the same rotary position brought against the reference direction and the angle of inclination towards the vertical and the direction of inclination towards the Reference direction determined. From the measured angle of inclination α and the read length l, the horizontal offset of the Foot point compared to the clamping point according to size and direction calculated according to the invention.

Damit der Einfluß einer möglichen Fehlstellung des Inklinometers gegenüber der Längsachse des Bohrgestänges auf die Meßwerte ausgeschaltet wird, können jeweils zwei Messungen in um 180° verschwenkter Drehstellung vorgenommen werden, wonach die Ergeb nisse gemittelt werden.So the influence of a possible misalignment of the inclinometer to the measured values with respect to the longitudinal axis of the drill pipe is switched off, two measurements can be made in 180 ° pivoted rotary position are made, after which the results nisse be averaged.

Ist die Überprüfung des gesamten Bohrlochverlaufes erwünscht, kann der Vorgang der Messung des Neigungswinkels beim Ziehen oder Abteufen in beliebiger Schritthöhe mehrfach wiederholt werden. Bei jedem Schritt wird der Neigungswinkel am Ende des Bohrgestänges und die entsprechende freikragende Gestängelänge ermittelt und daraus die Lage des Bohrkopfes nach dem benannten rechnerischen Verfahren ermittelt. Daraus kann der Weg des Bohr kopfes im Bohrloch und damit der Verlauf des Bohrloches berech net und aufgezeichnet werden. If it is desired to check the entire course of the borehole, can the process of measuring the angle of inclination when pulling or sinking several times at any step height become. With each step, the angle of inclination at the end of the Drill pipe and the corresponding cantilevered pipe length determined and from this the position of the drill head after the named computational method determined. From this the way of the Bohr head in the borehole and thus calculate the course of the borehole net and be recorded.

Das vorgenannte Verfahren kann mit im wesentlichen untereinander gleichem Ergebnis in nachfolgender Weise durchgeführt werden,
The aforementioned method can be carried out in the following manner with essentially the same result as one another.

- daß das Bohrgestänge ausgehend von der Endtiefe schrittweise aus dem Bohrloch gezogen wird und daß ein örtlicher Neigungs winkel und eine aktuelle Länge des freikragenden Bohrgestänges nach jedem Schritt gemessen wird und der örtliche Versatz in der angegebenen Weise errechnet wird,- that the drill pipe gradually from the final depth is pulled out of the borehole and that a local slope angle and a current length of the cantilevered drill pipe is measured after each step and the local offset in the specified way is calculated
- daß das Bohrgestänge ausgehend von der Endtiefe kontinuierlich aus dem Bohrloch gezogen wird und daß der Neigungswinkel des Bohrlochs über der Länge des freikragenden Bohrgestänges konti nuierlich gemessen und aufgezeichnet wird und der örtliche Ver satz für ausgewählte Wertepaare in der angegebenen Weise er rechnet wird, oder- That the drill pipe continuously from the final depth is pulled out of the borehole and that the angle of inclination of the Continuous borehole over the length of the cantilevered drill pipe is measured and recorded and the local ver set for selected value pairs in the specified manner is calculated, or
- daß das Bohrgestänge ausgehend von der Endtiefe kontinuierlich aus dem Bohrloch gezogen wird und daß der Neigungswinkel des Bohrloches über der Länge des freikragenden Bohrgestänges zeit getaktet oder tiefengetaktet gemessen und aufgezeichnet wird und der örtliche Versatz für die aufgezeichneten Wertepaare in der angegebenen Weise errechnet wird.- That the drill pipe continuously from the final depth is pulled out of the borehole and that the angle of inclination of the Drill hole over the length of the cantilevered drill pipe time clocked or clocked is measured and recorded and the local offset for the recorded value pairs in the specified way is calculated.

Als Ergebnis kann jeweils der räumliche Verlauf des Bohrlochs nach Neigungswinkel und Neigungsrichtung über der Tiefe ermit telt und graphisch oder tabellarisch dargestellt werden.As a result, the spatial course of the borehole can according to the angle of inclination and direction of inclination over the depth and graphically or tabularly.

Da eine Energieversorgung des Inklinometers im Bohrgestänge und mehr noch eine ständige Meßwertübertragung in der vorherrschen den Umgebung und aufgrund des drehenden Antriebs des Bohrgestän ges schwierig ist, kann das Verfahren so durchgeführt werden, daß die Meßwerte der Neigungswinkel mittels des Inklinometers über der Zeit gemessen und gespeichert werden und daß mittels eines separaten, außerhalb des Bohrlochs befindlichen Meßgerätes die Einspannlage des Bohrgestänges über der Zeit gemessen und gespeichert wird und daß der räumliche Verlauf des Bohrlochs ermittelt wird, indem die Meßwerte des Neigungswinkels und die Einspannlage über der Zeit korreliert werden. Since an energy supply of the inclinometer in the drill pipe and more a constant transmission of measured values in the prevail the environment and due to the rotating drive of the drill pipe is difficult, the process can be carried out that the measured values of the inclination angle using the inclinometer measured and stored over time and that by means of a separate measuring device located outside the borehole the clamping position of the drill pipe measured over time and is saved and that the spatial course of the borehole is determined by the measured values of the angle of inclination and the Clamping position can be correlated over time.

Für die Durchführung des Verfahrens ist eine Vorrichtung ge eignet, wie sie in der genannten älteren Anmeldung vorbeschrie ben ist. Eine erfindungsgemäße Weiterbildung umfaßt ein antreib bares Bohrgestänge, das rohrförmig ausgebildet ist, eine Gestän gefürung für das Bohrgestänge nahe dem Eintrittspunkt, eine Bohrkrone am vorderen Ende des Bohrgestänges, ein erstes In klinometer zum Messen eines Neigungswinkels α, das hinter der Bohrkrone im Bohrgestänge angeordnet ist, und ein zweites In klinometer zum Messen eines Neigungswinkels α_k, das oberhalb der Gestängeführung für das Bohrgestänge angeordnet ist, Mittel zur Messung der Länge l des ab der Gestängeführung freikragenden Bohrgestänges sowie Mittel zur Markierung einer vorgegebenen Drehstellung des Bohrgestänges gegenüber einer Referenzrichtung in jeglicher Tiefenlage. Auch hier ist es vorteilhaft, daß zu mindest das erste Inklinometer eine unabhängige Stromquelle, einen Zeitgeber und einen Datenspeicher zum Speichern von gemes senen Neigungswinkeln und Zeiten umfaßt. Das zweite Inklinometer kann beliebig in geschützte Lage am Mäkler, insbesondere aber am oberen Ende im Bohrgestäge angeordnet sein. Es kann Ersatzweise uch eine Wasserwaage am Mäkler vorgesehen werden.A device is suitable for carrying out the method, as is described in the aforementioned older application. A development according to the invention comprises a drivable drill pipe, which is tubular, a drill guide for the drill pipe near the entry point, a drill bit at the front end of the drill pipe, a first clinometer for measuring an inclination angle α, which is arranged behind the drill bit in the drill pipe , and a second clinometer for measuring an angle of inclination α _k , which is arranged above the drill guide for the drill pipe, means for measuring the length l of the drill pipe projecting from the drill guide and means for marking a predetermined rotational position of the drill pipe with respect to a reference direction at any depth . It is also advantageous here that at least the first inclinometer comprises an independent current source, a timer and a data memory for storing measured inclination angles and times. The second inclinometer can be arranged in any protected position on the leader, but in particular at the upper end in the drill pipe. Alternatively, a spirit level can be provided on the leader.

In der einzigen Figur ist eine Bohrvorrichtung mit niederge brachtem verformtem Bohrgestänge in Seiteneinsicht gezeigt. Die Verformung des Bohrgestänges ist in der Zeichnungsebene liegend angenommen. Auf einer Bodenoberfläche 11 steht ein selbstfahren des Raupenfahrzeug 12, das einen vertikal ausgerichteten Mäkler 13 trägt. Am Mäkler befindet sich ein höhenverstellbarer Dreh antriebskopf 14 und eine untenliegende Gestängeführung 15. Ein Bohrgestänge 16 ist mit dem drehbaren Antriebskopf 14 verbunden und in der Gestängeführung 15 geführt. Es tritt an einer Ein trittsstelle 17 in den Boden ein und liegt mit Krümmung im nicht näher dargestellten Bohrloch. Am unteren Ende liegt im Bohr gestänge 16 ein erstes Inklinometer 21 unmittelbar hinter einer Bohrkrone 19. Es wird idealisierend angenommen, daß der Durch messer des Bohrlochs größer ist als der des Bohrgestänges 16 und daß ausschließlich die Bohrkrone 19 in Anlage mit dem Bohrloch ist. Die Position des ersten Inklinometers 21 wird als Fußpunkt 18 des Bohrlochs angenommen. Die Mitte der Gestängeführung 15 wird als Einspannpunkt 20 angenommen. Das Bohrgestänge folgt einer Biegelinie, die durch die Länge l des Fußpunkts unter dem Einspannpunkt und durch den horizontalen Versatz w des Fußpunkts gegenüber dem Einspannpunkt gekennzeichnet ist. Das Inklinometer 21 erfaßt den Neigungswinkel α des Bohrgestänges gegenüber der Vertikalen. Wie eingezeichnet berechnet sich der horizontale Versatz w mit 2/3 . l . tgα. Unterhalb des Drehantriebkopfes 14 liegt im Bohrgestänge ein zweites Inklinometer 22. Es wird idea lisierend angenommen, daß das Bohrgestänge 16 zwischen Dreh antriebskopf 14 und Gestängeführung 15 nicht gekrümmt ist und damit die Achse des Inklinometers 22 in jeder Höhenstellung des Drehantriebskopfes 14 am Mäkler mit der Ausrichtung der Gestän geführung 15 übereinstimmt. Das Inklinometer 22 erfaßt damit den Neigungswinkel α_k der Achse der Gestängeführung 15 gegenüber der Vertikalen. Ist dieser von Null verschieden, ergibt sich daraus ein Korrekturwert Δw für den horizontalen Versatz, der sich mit Δw = l . tgα_k errechnet. In the single figure, a drilling device with brought down deformed drill pipe is shown in a side view. The deformation of the drill pipe is assumed lying in the drawing plane. On a floor surface 11 there is a self-propelled crawler vehicle 12 which carries a vertically oriented leader 13 . On the leader there is a height-adjustable rotary drive head 14 and a rod guide 15 below. A drill pipe 16 is connected to the rotatable drive head 14 and guided in the drill guide 15 . It occurs at a point of entry 17 into the ground and lies with curvature in the borehole, not shown. At the lower end, a first inclinometer 21 is located directly behind a drill bit 19 in the drill rod 16 . It is idealized that the diameter of the borehole is larger than that of the drill string 16 and that only the drill bit 19 is in contact with the borehole. The position of the first inclinometer 21 is assumed to be the base 18 of the borehole. The center of the rod guide 15 is assumed to be the clamping point 20 . The drill pipe follows a bending line, which is characterized by the length l of the base point below the clamping point and by the horizontal offset w of the base point from the clamping point. The inclinometer 21 detects the angle of inclination α of the drill pipe relative to the vertical. As shown, the horizontal offset w is calculated as 2/3. l. tgα. A second inclinometer 22 is located in the drill string below the rotary drive head 14 . It is assumed that the drill string 16 between the rotary drive head 14 and the rod guide 15 is not curved and thus the axis of the inclinometer 22 in any height position of the rotary drive head 14 on the leader with the orientation of the rod guide 15 coincides. The inclinometer 22 thus detects the angle of inclination α _{k of} the axis of the rod guide 15 with respect to the vertical. If this differs from zero, this results in a correction value Δw for the horizontal offset, which is equal to Δw = l. tgα _k calculated.

BezugszeichenlisteReference list

1111

Bodenoberfläche
Floor surface

1212th

Raupenfahrzeug
Caterpillar

1313

Mäkler
Leader

1414

Drehantriebskopf
Rotary drive head

1515

Gestängeführung
Boom guidance

1616

Bohrgestänge
Drill pipe

1717th

Eintrittspunkt
Entry point

1818th

Fußpunkt
Base

1919th

Bohrkrone
Core bit

2020th

Einspannpunkt
Clamping point

2121

erstes Inklinometer
first inclinometer

2222

zweites Inklinometer
second inclinometer

Claims

1. Verfahren zum Vermessen eines Bohrloches im Boden, das an der Bodenoberfläche einen Eintrittspunkt und an seinem unteren Ende einen Fußpunkt hat, und das mit einem Bohr gestänge erzeugt ist, das oberhalb des Eintrittspunkts einen Einspannpunkt hat, und an seinem vorderen Ende eine Bohr krone trägt, mittels eines mit dem Bohrgestänge bis zum Fußpunkt in das Bohrloch eingeführten Inklinometers, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel α des eingeführten Bohrgestänges am Fußpunkt mittels des Inklinometers und die Länge l des freikragenden Bohrgestänges ab Einspannpunkt am Bohrgestän ge gemessen werden und der horizontale Versatz w des Fuß punktes gegenüber dem Einspannpunkt gemäß der freien Biege linie des als bei punktförmiger Auflast am freien Ende eingespannt angenommenen Bohrgestänges mit w = 2/3 . l . tg α errechnet wird.1. A method for measuring a borehole in the ground, which has an entry point on the surface of the ground and a base point at its lower end, and which is produced with a drill rod that has a clamping point above the entry point, and a drill bit at its front end carries, by means of an inclinometer inserted into the borehole with the drill pipe up to the base, characterized in that the inclination angle α of the introduced drill pipe at the base is measured by means of the inclinometer and the length l of the cantilevered drill pipe from the clamping point on the drill pipe and the horizontal offset w of the base point with respect to the clamping point according to the free bending line of the drill pipe with w = 2/3 assumed to be clamped at the free end with a point load. l. tg α is calculated.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel α_k des Bohrgestänges am Einspann punkt gemessen wird und bei der Berechnung des horizontalen Versatzes w des Fußpunktes gegenüber dem Einspannpunkt ein Korrekturwert Δw = l . tgα_k zu dem aus dem gemessenen Neigungswinkel α errechneten Wert addiert wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that the angle of inclination α _{k of} the drill pipe is measured at the clamping point and a correction value Δw = l when calculating the horizontal offset w of the base point relative to the clamping point. tgα _{k is added} to the value calculated from the measured inclination angle α.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung des oder der Neigungswinkel α, α_k in einer gegenüber einer fest vorgegebenen Referenzrichtung identi fizierbaren Drehstellung des Bohrgestänges unter Aufnahme zweier zueinander senkrecht liegender Neigungswinkelkompo nenten erfolgt, woraus eine Berechnung der absoluten Nei gungswinkelgröße im Verhältnis zur Vertikalen und der Nei gungsrichtung im Verhältnis zur fest vorgegebenen Referenz richtung erfolgt.3. The method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the measurement of the or the angle of inclination α, α _k in an identifiable with respect to a fixed reference direction rotational position of the drill string with inclusion of two mutually perpendicular inclination angle components, resulting in a calculation the absolute inclination angle in relation to the vertical and the inclination direction in relation to the predetermined reference direction.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Neigungswinkel α, α_k jeweils in zwei um 180° voneinander verschiedenen Drehstellungen des Bohr gestänges gemessen und die Ergebnisse beider Messungen gemittelt werden.4. The method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the angle or angles of inclination α, α _{k are} each measured in two different rotational positions of the drill rod by 180 ° and the results of both measurements are averaged.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung des Neigungswinkels α am Fußpunkt unmittel bar nach dem Abteufen des Bohrloches bis zur Endtiefe durchgeführt wird.5. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized, that the measurement of the angle of inclination α at the base point immediately bar after sinking the borehole to the final depth is carried out.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Bohrgestänge ausgehend von der Endtiefe schritt weise aus dem Bohrloch gezogen wird und daß ein örtlicher Neigungswinkel α_x und eine aktuelle Länge l_x des freikragen den Bohrgestänges nach jedem Schritt gemessen wird und der örtliche Versatz w_x in der angegebenen Weise errechnet wird.6. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the drill pipe is gradually drawn from the borehole starting from the final depth and that a local angle of inclination α _x and a current length l _{x of} the free collar of the drill pipe is measured after each step and the local offset w _x is calculated in the manner specified.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Bohrgestänge ausgehend von der Endtiefe kontinuier lich aus dem Bohrloch gezogen wird und daß der Neigungs winkel α des Bohrlochs über der Länge l des freikragenden Gestänges kontinuierlich gemessen und aufgezeichnet wird und der örtliche Versatz w_x für ausgewählte Wertepaare in der angegebenen Weise errechnet wird.7. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the drill string is continuously Lich starting from the final depth pulled out of the borehole and that the inclination angle α of the borehole is continuously measured and recorded over the length l of the cantilevered rod and the local offset w _x is calculated for selected pairs of values in the manner specified.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Bohrgestänge ausgehend von der Endtiefe kontinuier lich aus dem Bohrloch gezogen wird und daß der Neigungs winkel α des Bohrloches über der Länge l des freikragenden Gestänges zeitgetaktet oder tiefengetaktet gemessen und aufgezeichnet wird und der örtliche Versatz w_x für die aufgezeichneten Wertepaare in der angegebenen Weise er rechnet wird.8. The method according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the drill pipe is drawn starting from the final depth Lich Lich from the borehole and that the inclination angle α of the borehole over the length l of the cantilevered rod is measured and recorded in a timed or clocked manner and the local offset w _x for the recorded value pairs is calculated in the specified manner.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der räumliche Verlauf des Bohrlochs nach Neigungswinkel und Neigungsrichtung über der Tiefe ermittelt und graphisch oder tabellarisch dargestellt wird. 9. The method according to any one of claims 1 to 8, characterized, that the spatial course of the borehole according to the angle of inclination and direction of inclination determined over the depth and graphically or is shown in a table.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwerte des Neigungswinkels α mittels des Inklino meters über der Zeit gemessen und gespeichert werden und daß die Einspannlage des Bohrgestänges mittels eines sepa raten, außerhalb des Bohrlochs befindlichen Meßgerätes über der Zeit gemessen und gespeichert wird und daß der räumli che Verlauf des Bohrlochs ermittelt wird, indem die Meß werte des Neigungswinkels und die Einspannlage über der Zeit korreliert werden.10. The method according to any one of claims 1 to 9, characterized, that the measured values of the angle of inclination α by means of the incline meters are measured and stored over time and that the clamping position of the drill pipe by means of a sepa advise about measuring device located outside the borehole the time is measured and stored and that the spatial che course of the borehole is determined by the measuring values of the angle of inclination and the clamping position above the Time to be correlated.

11. Vorrichtung zum Vermessen eines Bohrlochs im Boden, das an der Bodenoberfläche einen Eintrittspunkt und an seinem unteren Ende einen Fußpunkt hat, welche
ein antreibbares Bohrgestänge (16), das rohrförmig ausge bildet ist,
eine Gestängeführung (15) für das Bohrgestänge (16) mit einem tiefsten Einspannpunkt (20) nahe dem Eintrittspunkt (17),
eine Bohrkrone (19) am vorderen Ende des Bohrgestänges (16),
ein erstes Inklinometer (21) zum Messen eines Neigungs winkels α, das hinter der Bohrkrone (19) im Bohrgestänge (16) angeordnet ist, und ein zweites Inklinometer (22) zum Messen eines Neigungswinkels α_k, das oberhalb der Gestänge führung (15) für das Bohrgestänge angeordnet ist,
Mittel zur Messung der Länge l des ab der Gestängeführung (15) freikragenden Bohrgestänges (16) sowie
Mittel zur Markierung einer vorgegebenen Drehstellung des Bohrgestänges (16) gegenüber einer Referenzrichtung umfaßt. 11. Device for measuring a borehole in the ground, which has an entry point on the surface of the ground and a base point on its lower end, which
a drivable drill pipe ( 16 ) which is tubular,
a rod guide ( 15 ) for the drill rod ( 16 ) with a deepest clamping point ( 20 ) near the entry point ( 17 ),
a drill bit ( 19 ) at the front end of the drill pipe ( 16 ),
a first inclinometer ( 21 ) for measuring an inclination angle α, which is arranged behind the drill bit ( 19 ) in the drill pipe ( 16 ), and a second inclinometer ( 22 ) for measuring an inclination angle α _k , the guide ( 15 ) above the drill pipe is arranged for the drill pipe,
Means for measuring the length l of the drill rod ( 16 ) cantilevering from the rod guide ( 15 ) and
Means for marking a predetermined rotational position of the drill pipe ( 16 ) relative to a reference direction.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest das erste Inklinometer (21) eine unabhängige Stromquelle, einen Zeitgeber und einen Datenspeicher zum Speichern von gemessenen Neigungswinkeln und Zeiten umfaßt.12. The apparatus according to claim 11, characterized in that at least the first inclinometer ( 21 ) comprises an independent power source, a timer and a data memory for storing measured inclination angles and times.