RU2422588C2 - Procedure for soil impact probing and device for its implementation - Google Patents
Procedure for soil impact probing and device for its implementation Download PDFInfo
- Publication number
- RU2422588C2 RU2422588C2 RU2009121161/03A RU2009121161A RU2422588C2 RU 2422588 C2 RU2422588 C2 RU 2422588C2 RU 2009121161/03 A RU2009121161/03 A RU 2009121161/03A RU 2009121161 A RU2009121161 A RU 2009121161A RU 2422588 C2 RU2422588 C2 RU 2422588C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- probe
- hammer
- string
- link
- pipe string
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
- Earth Drilling (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к области инженерно-геологических изысканий в полевых условиях для строительства и при реконструкции старых зданий и сооружений ускоренным методом, в частности к способам и устройствам для определения физико-механических свойств грунтов методом ударного зондирования.The invention relates to the field of engineering and geological surveys in the field for construction and reconstruction of old buildings and structures by the accelerated method, in particular to methods and devices for determining the physicomechanical properties of soils by shock sounding.
Известен способ испытания грунтов динамическим зондированием для определения динамического сопротивления грунта погружению зонда, а также при ударно-вибрационном зондировании [1]. Настоящий международный стандарт введен в действие с 1 января 2002 г. в замен ГОСТ 19912-81 и ГОСТ 20069-81.A known method of testing soils by dynamic sounding to determine the dynamic resistance of the soil to immersion of the probe, as well as during shock-vibration sounding [1]. This International Standard came into force on January 1, 2002 to replace GOST 19912-81 and GOST 20069-81.
Способ распространяется на испытание дисперсных природных, техногенных и мерзлых грунтов, состав и состояние которых позволяют производить непрерывное внедрение зонда в грунт ударным и ударно-вибрационным методами при содержании частиц крупнее 10 мм не более 40% по массе для динамического и ударно-вибрационного методов зондирования.The method extends to testing dispersed natural, industrial and frozen soils, the composition and condition of which allow continuous introduction of the probe into the soil by shock and shock-vibration methods with a particle content of more than 10 mm not more than 40% by weight for dynamic and shock-vibration methods of sounding.
Известный способ содержит рекомендации по параметрам используемого оборудования, таблицы и формулы для обработки полученных результатов, а также предусматривает применение нестандартного оборудования (в частности, при проведении работ в стесненных условиях застройки) при наличии данных сопоставительных испытаний на стандартном оборудовании.The known method contains recommendations on the parameters of the equipment used, tables and formulas for processing the obtained results, and also provides for the use of non-standard equipment (in particular, when working in cramped conditions of development) in the presence of data from comparative tests on standard equipment.
Недостаток известного способа испытаний грунтов заключается в том, что он не предусматривает учета потери энергии удара на сопротивление боковому трению буровой колонны штанг о грунт по мере удлинения колонны. Другой недостаток заключается в том, что он не предусматривает механизации при подъеме ударного механизма и при подсчете ударов молота за залог в см, а также при определении скорости погружения зонда при ударно-вибрационном зондировании в м/с.The disadvantage of this method of testing soils is that it does not provide for the loss of impact energy on the resistance to lateral friction of the drill string of the rod on the ground as the column elongates. Another disadvantage is that it does not provide for mechanization when lifting the impact mechanism and when calculating hammer blows for a bail in cm, as well as when determining the speed of immersion of a probe during shock-vibration sounding in m / s.
Известен способ динамического зондирования грунта, реализуемый устройством [2]. Способ заключается в определении характеристик грунта путем воздействия на него ударами поочередно поднимаемого на заданную высоту и сбрасываемого тарированного груза. Сначала на верхней балке, соединяющей вертикальные направляющие, установленные на жесткое неподвижное основание, вывешивают и фиксируют в верхнем положении ударный механизм, включающий наковальню, соединенную с возможностью вращения с нижним концом центрирующего направляющего стержня, имеющего на верхнем конце ограничитель подъема молота, причем стержень пропущен сквозь подвижный относительно него молот, взаимодействующий со стержнем при его вращении с помощью шариково-винтового соединения и шарикового замка. При этом молот дополнительно центрируют с помощью роликов, смонтированных на его боковой поверхности и обкатывающих вертикальные направляющие, а верхний конец стержня соединяют с механизмом вращения, после чего под наковальню соосно ей подводят и устанавливают в центратор наконечник зонда, расфиксируют ударный механизм, опускают его до контакта наковальни с зондом и жестко их соединяют между собой, а затем путем вращения центрирующего стержня поднимают молот до взаимодействия шарикового замка с ограничителем подъема молота и сбрасывают молот на наковальню. После взаимодействия замка с наковальней снова сцепляют молот с центрирующим стержнем для подъема молота для очередного удара до полной забивки первого звена зонда, а затем поднимают ударный механизм и фиксируют его к верхней балке, наращивают зонд следующим звеном и производят испытание грунта по известной методике.A known method of dynamic sounding of the soil, implemented by the device [2]. The method consists in determining the characteristics of the soil by exposing it to impacts, alternately lifted to a predetermined height and dumped, tared cargo. First, on the upper beam connecting the vertical rails mounted on a rigid fixed base, an impact mechanism is hung out and fixed in the upper position, including an anvil rotatably connected to the lower end of the centering guide rod having a hammer lift limiter at the upper end, and the rod is passed through a movable hammer relative to it, interacting with the rod during its rotation by means of a ball screw connection and a ball lock. In this case, the hammer is additionally centered using rollers mounted on its lateral surface and running in vertical guides, and the upper end of the rod is connected to the rotation mechanism, after which the probe tip is coaxially aligned with it and the probe tip is installed in the centralizer, the shock mechanism is released, and it is lowered to contact the anvils and the probe are rigidly connected to each other, and then, by rotating the centering rod, the hammer is raised until the ball lock interacts with the hammer lifting limiter and dumping dissolved hammer on the anvil. After the lock interacts with the anvil, the hammer is again engaged with the centering rod to raise the hammer for the next blow until the first link of the probe is completely clogged, and then the shock mechanism is raised and fixed to the upper beam, the probe is built up with the next link and the soil is tested according to the known method.
Недостатки известного способа заключаются в том, что при получении измерений их достоверность снижается из-за сложности учета трения по боковой поверхности по всей длине зонда о грунт, не поддаются также учету потери энергии в ударном импульсе, пришедшем на наконечник при значительной длине зонда, а также сохраняется трудоемкая операция по подсчету количества ударов за каждый залог, равный 10 см.The disadvantages of this method are that when obtaining measurements, their reliability decreases due to the complexity of taking into account friction along the lateral surface along the entire length of the probe against the ground, they also cannot be accounted for by the energy loss in the shock pulse that came to the tip with a significant length of the probe, and a time-consuming operation to calculate the number of strokes for each pledge equal to 10 cm remains.
Известен способ заглубления устройства для образования скважин в грунте [3].A known method of deepening the device for the formation of wells in the soil [3].
Способ предназначен преимущественно для исследования физико-механических свойств грунтов. Сущность способа заключается в совершении попеременного нанесения ударов по лидирующему заостренному рабочему наконечнику с помощью ударного механизма, размещенного в полости корпуса устройства, с последующим допогружением корпуса вслед за наконечником с использованием подвижной динамической опоры и автономного привода - редуктора, размещенных внутри корпуса.The method is intended primarily for the study of the physico-mechanical properties of soils. The essence of the method consists in performing alternate strikes on the leading pointed working tip with the help of a shock mechanism located in the cavity of the device’s body, followed by additional loading of the case after the tip using a movable dynamic support and self-contained drive gear located inside the case.
Недостатки известного способа заключаются в том, что он не предусматривает технических средств и операций по подсчету количества ударов за залог, либо скорости погружения наконечника за залог, а также не обеспечивает однонаправленного вертикального перемещения устройства в целом, так как не предусматривает направляющих.The disadvantages of this method are that it does not provide technical means and operations for counting the number of strokes for bail, or the speed of immersion of the tip for bail, and also does not provide unidirectional vertical movement of the device as a whole, since it does not provide guides.
Прототипом изобретения по существу решаемой задачи и по общему количеству существенных признаков в части способа является способ для исследования физико-механических свойств грунта динамическим зондированием, реализуемый устройством [4].The prototype of the invention essentially solved the problem and the total number of essential features in terms of the method is a method for studying the physico-mechanical properties of soil by dynamic sounding, implemented by the device [4].
Способ заключается в поочередном заглублении в массив грунта с помощью ударов молотом одного звена зонда динамического зондирования, помещенного в полость направляющей в виде полой шнековой колонны звеньев труб, оснащенной снизу буровой коронкой с центральным отверстием, через которое предварительно пропускают направляющую штангу зонда с закрепленными на верхнем конце наголовником и центрирующей штангой, на нижнем конце которой закрепляют лидирующий конический наконечник, после чего центрирующую штангу пропускают сквозь центральное отверстие в молоте с возможностью его свободного падения в полости колонны, при этом используют стандартное подъемно-сбрасывающее приспособление, опускаемое на тросе с помощью лебедки бурового станка в полость шнековой колонны до отметки захвата молота, и поднимают его на необходимую высоту, где происходит высвобождение молота для свободного падения и удара по наголовнику, а после полного заглубления звена зонда в грунт динамическое зондирование прекращают, поднимают подъемно-сбрасывающее приспособление на дневную поверхность, наращивают шнековую колонну труб одним звеном, равным по длине заглубляемой длине зонда, и допогружают в грунт шнековую колонну на длину одного звена вращением с помощью вращателя бурового станка, после чего снова опускают подъемно-сбрасывающее приспособление в полость шнековой колонны и начинают новый цикл зондирования. По достижении заданной глубины зондирования подъемно-сбрасывающее приспособление вместе с молотом извлекают на дневную поверхность и путем вращения с использованием вращателя и гидравлики бурового станка извлекают шнековую колонну труб из грунта, поочередно отсоединяя звенья колонны. В процессе зондирования используют составной зонд, состоящий из чередующихся элементов из электропроводного и диэлектрического материалов, соединенных жестко между собой, длина которых равна залогу, равному, например, 10 сантиметрам, а в коронку предварительно монтируют измерительное приспособление, фиксирующее количество ударов за каждый залог. Информацию о количестве ударов за каждый залог считывают по окончании испытаний после извлечения устройства из грунта и по полученным результатам по известной методике определяют заданные физико-механические характеристики грунта.The method consists in alternately digging into the soil mass using hammer blows of one link of a dynamic sounding probe placed in the cavity of the guide in the form of a hollow screw column of pipe links equipped with a drill bit from the bottom with a central hole through which the guide rod of the probe is preliminarily passed with the probe fixed at the upper end a cap and a centering rod, at the lower end of which a leading conical tip is fixed, after which the centering rod is passed through the center hole in the hammer with the possibility of its free fall in the cavity of the column, using a standard lifting and dropping device, lowered on a cable with a winch of a drilling rig into the cavity of the screw column to the mark of capture of the hammer, and raise it to the required height where the hammer is released for free fall and impact on the headgear, and after complete penetration of the probe link into the ground, the dynamic sounding is stopped, the lifting-dumping device is lifted to the day surface, aschivayut auger pipe string one link equal in length deepens probe length and dopogruzhayut auger into the soil column by the length of one link rotation via swivel head, after which again is lowered by the drop-lifting device in the cavity and the screw columns starting a new sensing cycle. Upon reaching the specified depth of sounding, the lifting and dropping device together with the hammer is removed to the day surface and, by rotation using the rotator and hydraulics of the drilling rig, the screw pipe string is removed from the ground, disconnecting the column links in turn. In the process of probing, a composite probe is used, consisting of alternating elements of electrically conductive and dielectric materials, rigidly interconnected, the length of which is equal to a pledge equal to, for example, 10 centimeters, and a measuring device is fixed in the crown, fixing the number of strokes for each pledge. Information on the number of strokes for each pledge is read at the end of the test after the device is removed from the soil and the obtained physical and mechanical characteristics of the soil are determined by the well-known methods.
Недостатками известного способа являются трудоемкость при ручном управлении по подъему и сбрасыванию молота, а также невозможность оперативной оценки количества ударов за залог в процессе зондирования, когда из-за высокой плотности грунта процесс зондирования необходимо прекращать из-за возможности поломки оборудования.The disadvantages of this method are the complexity of manual control for lifting and dropping the hammer, as well as the inability to quickly assess the number of strokes for bail in the sensing process, when, due to the high density of the soil, the sensing process must be stopped due to the possibility of equipment breakdown.
Решаемой технической задачей изобретения в части способа является уменьшение трудоемкости процесса зондирования с забоя скважины за счет обеспечения автоматической работы ударного механизма с привязкой к каждому залогу погружения зонда, равному, например, 10 см, повышение надежности и достоверности получаемой информации за счет обеспечения надежности измерения параметров процесса ударного зондирования, а также обеспечения возможности оперативного контроля за процессом зондирования.The technical task of the invention to be solved in terms of the method is to reduce the complexity of the sensing process from the bottom of the well by ensuring the automatic operation of the percussion mechanism with reference to each probe immersion guarantee equal to, for example, 10 cm, increasing the reliability and reliability of the information obtained by ensuring the reliability of the measurement of process parameters shock sensing, as well as providing the possibility of operational control over the sensing process.
Поставленная техническая задача изобретения в части способа решена тем, что способ ударного зондирования грунтов включает погружение однозвенного зонда с забоя скважины путем нанесения ударов с помощью ударного механизма по наголовнику зонда, размещаемых в полости направляющей в виде колонны звеньев труб, через центральное отверстие на нижнем конце которой предварительно пропускают нижний конец зонда с наголовником и оснащают его конусным лидирующим рабочим наконечником, причем ударный механизм взаимодействует посредством троса с лебедкой бурового станка на дневной поверхности, а после погружения звена зонда ударный механизм извлекают с помощью троса и лебедки бурового станка на дневную поверхность, наращивают колонну труб одним звеном, равным по длине погружаемой длине зонда, а затем допогружают колонну путем ее вращения с помощью вращателя бурового станка, опускают на тросе ударный механизм в полость колонны и повторяют процесс заглубления зонда до заданной глубины зондирования, а результаты зондирования фиксируют с помощью измерительных приборов с последующей их интерпретацией после извлечения устройства из грунта, согласно изобретению в качестве ударного механизма используют стандартный пневмоударник, который дополнительно соединяют с помощью пневмонапорного шланга с пневмокомпрессором на дневной поверхности, при этом скорость погружения зонда за каждый залог измеряют путем фиксирования на закрепленном на неподвижном репере автоматическом регистраторе скорости перемещения инвентарной линейки с разметкой величин залога, периодически закрепляемой на тросе пневмоударника перед началом каждого цикла зондирования, причем линейка оснащена на верхнем конце конечным выключателем для выключения пневмокомпрессора при контакте выключателя с верхним концом колонны, при этом нижний конец линейки крепят на тросе пневмоударника на уровне среза верхнего конца колонны, причем информацию с регистратора скорости погружения линейки считывают и обрабатывают с помощью компьютера либо в процессе зондирования, либо по его завершении, с учетом энергетических параметров пневмоударника, параметров используемого оборудования, а также с учетом результатов параллельных испытаний данного вида грунтов стандартным методом на стандартном оборудовании, при этом в качестве направляющей используют шнековую колонну труб с буровым долотом на нижнем конце или колонну обсадных труб, а допогружение колонны обсадных труб осуществляют путем ударов по ее верхнему концу с помощью пневмоударника после его извлечения из колонны труб с использованием инвентарного подбабника, предварительно закрепляемого на верхнем конце колонны труб, а извлечение колонны обсадных труб из грунта, при их «прихватке», осуществляют путем изменения направления ударов пневмоударником вверх с использованием дополнительного наголовника, закрепляемого на верхнем конце обсадной колонны и имеющего в верхней части заушину с отверстием для ее крепления посредством инвентарного пальца к вилке, закрепляемой на нижнем конце реверсивного пневмоударника, удерживаемого на тросе лебедки, а после «срыва» колонны с «прихватки» извлечение ее из грунта осуществляют с помощью лебедки и гидравлики бурового станка, поочередно отсоединяя одно звено колонны, с последующим повторением всех операций до полного извлечения устройства из грунта.The stated technical problem of the invention in terms of the method is solved in that the method of shock sounding of soils involves immersing a single-link probe from the bottom of the well by striking with a shock mechanism on the head of the probe, placed in the cavity of the guide in the form of a column of pipe links through a central hole at the lower end of which first pass the lower end of the probe with the headgear and equip it with a conical leading working tip, and the percussion mechanism interacts via a cable with the drill rig’s winch on the day surface, and after immersing the probe link, the striking mechanism is removed using a cable and the drill rig’s winch on the day surface, the pipe string is extended with one link equal to the length of the probe length to be immersed, and then the column is reloaded by rotation using the drill rotator the machine, lower the percussion mechanism on the cable into the cavity of the column and repeat the process of deepening the probe to a predetermined depth of sounding, and the results of sounding are recorded using measuring instruments with the following to them by interpreting them after removing the device from the soil, according to the invention, a standard hammer is used as a percussion mechanism, which is additionally connected with a pneumatic pressure hose to a pneumatic compressor on the day surface, while the speed of immersion of the probe for each deposit is measured by fixing on an automatic recorder fixed to a fixed frame the speed of movement of the inventory line with the marking of the values of the collateral periodically fixed on the hammer cable before starting along the edge of each sounding cycle, the ruler being equipped at the upper end with a limit switch to turn off the pneumatic compressor when the switch contacts the upper end of the column, while the lower end of the ruler is mounted on the hammer cable at the cut-off level of the upper end of the column, and the information from the line speed immersion recorder is read and processed using a computer either in the process of sounding, or at its completion, taking into account the energy parameters of the hammer, the parameters of the equipment used, and taking into account the results of parallel tests of this type of soil by the standard method on standard equipment, in this case, a screw string of pipes with a drill bit at the lower end or a casing string is used as a guide, and casing strings are reloaded by impacts on its upper end with a hammer after it is removed from the pipe string using an inventory head, previously fixed on the upper end of the pipe string, and the casing string is removed from the ground, When they are “tacked”, they are carried out by changing the direction of upward impact of the hammer using an additional head restraint fixed on the upper end of the casing and having an earhook in the upper part with a hole for fastening it with an inventory finger to the fork fixed on the lower end of the reversible pneumatic hammer held on winch cable, and after the column is “torn off” from the “tack”, it is removed from the ground by means of a winch and drilling rig hydraulics, in turn disconnecting one link to Lonna, followed by repetition of all transactions until complete extraction of the ground device.
Известно устройство для образования скважин в грунте [3]. Устройство предназначено преимущественно для исследования физико-механических свойств грунтов. Оно включает корпус с размещенными в его полости с возможностью осевого перемещения: однозвенный зонд с рабочим лидирующим наконечником и подбабником, механизм динамического нагружения зонда и корпуса устройства для их заглубления в грунт, а также электромеханический привод и источник питания.A device for the formation of wells in the soil [3]. The device is intended primarily for the study of the physical and mechanical properties of soils. It includes a housing with axial movement located in its cavity: a single-link probe with a leading working tip and a pick-up, a mechanism for dynamically loading the probe and the device’s body for deepening it into the ground, as well as an electromechanical drive and a power source.
Устройство позволяет производить ударное зондирование грунта с забоя скважины и допогружать корпус устройства одним механизмом посредством чередующихся ударов по зонду и по корпусу устройства.The device allows for impact sounding of the soil from the bottom of the well and reload the device body with one mechanism by alternating strikes on the probe and on the device body.
Недостатком известного устройства является то, что оно не обеспечивает вертикального заглубления зонда, так как не имеет направляющей. Другим недостатком является то, что оно не предусматривает технических средств для измерения и фиксирования результатов процесса погружения зонда.A disadvantage of the known device is that it does not provide vertical penetration of the probe, since it does not have a guide. Another disadvantage is that it does not provide technical means for measuring and recording the results of the probe immersion process.
Прототипом изобретения в части устройства, так же как и в части способа, является устройство для исследования физико-механических свойств грунта динамическим зондированием [4]. Устройство включает однозвенный зонд с наголовником и лидирующим коническим рабочим наконечником, молот, а также подъемно-сбрасывающее приспособление, размещаемые с возможностью осевого перемещения в полости направляющей, выполненной в виде шнековой колонны труб с закрепленным на ее нижнем конце буровым долотом, имеющей центральное отверстие для пропускания сквозь него однозвенного зонда и измерительные приспособления, смонтированные в зонде и в буровой коронке. Подъемно-сбрасывающее приспособление взаимодействует посредством троса с лебедкой бурового станка, а погружение и извлечение шнековой колонны обеспечивается с помощью вращателя бурового станка.The prototype of the invention in terms of the device, as well as in the part of the method, is a device for studying the physical and mechanical properties of soil by dynamic sounding [4]. The device includes a single-link probe with a cap and a leading conical working tip, a hammer, as well as a lifting and dropping device placed with the possibility of axial movement in the cavity of the guide, made in the form of a screw column of pipes with a drill bit fixed to its lower end, with a central hole for transmission through it a single-link probe and measuring devices mounted in the probe and in the drill bit. The lifting and dropping device interacts via a cable with the winch of the drilling rig, and the immersion and extraction of the auger string is provided using the rotator of the drilling rig.
Недостатками известного устройства являются отсутствие механизации при проведении спуско-подъемных операций с ударным механизмом и невозможность с помощью его технических средств оперативного контроля за измеряемыми параметрами в процессе погружения зонда в грунт за залог.The disadvantages of the known device are the lack of mechanization during the hoisting operations with the percussion mechanism and the impossibility, with the help of its technical means, of operational monitoring of the measured parameters during the immersion of the probe in the ground for a deposit.
Решаемой технической задачей изобретения в части устройства, так же как и способа, является обеспечение автоматического погружения зонда с забоя скважины, а также обеспечение возможности контроля за полной информацией, получаемой при каждом цикле погружения зонда в грунт.Solved by the technical problem of the invention in terms of the device, as well as the method, is to ensure automatic immersion of the probe from the bottom of the well, as well as providing the ability to control the complete information obtained during each cycle of immersion of the probe in the ground.
Решение поставленной задачи в части устройства достигается тем, что устройство ударного зондирования грунтов, реализующее способ по п.1, включает однозвенный зонд, оснащенный наголовником и лидирующим коническим рабочим наконечником, а также ударный механизм, размещенные с возможностью осевого перемещения в полости направляющей, выполненной в виде колонны труб, имеющей на нижнем конце центральное отверстие с пропущенной сквозь него центрирующей штангой однозвенного зонда, измерительные приспособления и вспомогательное наземное оборудование, причем ударный механизм взаимодействует посредством троса с лебедкой бурового станка на дневной поверхности, а колонна труб при допогружении и при извлечении взаимодействует с вращателем бурового станка, согласно изобретению ударный механизм выполнен в виде стандартного пневмоударника, соединенного посредством пневмонапорного шланга с пневмокомпрессором на дневной поверхности, при этом измерительные приспособления выполнены в виде инвентарной съемной линейки с отметкой длин принятых залогов погружения зонда, периодически закрепляемой перед началом каждого цикла зондирования на тросе нижним концом на уровне верхнего конца колонны труб и автоматического регистратора скорости погружения линейки, закрепляемого на неподвижном репере с возможностью считывания информации с регистратора при помощи компьютера, как в процессе зондирования, так и после его завершения, при этом ударная поверхность наголовника выполнена сопряженной с ударной поверхностью пневмоударника, а наголовник зонда и пневмоударник на их боковой поверхности оснащены обкатывающими внутреннюю поверхность колонны труб роликами, причем в качестве направляющей используют шнековую колонну или колонну обсадных труб, при этом колонна обсадных труб выполнена с закрепленным на ее нижнем конце лидирующим коническим наконечником, имеющим центральное отверстие и оснащенным грязесъемником для пропускания сквозь них центрирующей штанги зонда, причем грязесъемник выполнен в виде конической цанги с набором пружинных пластин, размещенных с зазором одна относительно другой на ее конической поверхности и с наружной резьбой на ее цилиндрической поверхности для соединения цанги с ответным резьбовым отверстием, образованным в коническом наконечнике колонны труб, причем в полости, образованной между цангой и штангой зонда, размещена сальниковая набивка, а на верхнем конце обсадных труб предусмотрен инвентарный наголовник для осуществления дозабивки колонны труб с использованием пневмоударника после окончания очередного цикла зондирования и имеется сменный наголовник в виде фрезерного резьбового наконечника с вертикальной заушиной с отверстием для соединения ее посредством инвентарного пальца со съемной вилкой, закрепляемой к нижнему концу пневмоударника для извлечения колонны труб из грунта для ее «срыва» при ее «прихватке», с последующим использованием гидравлики и лебедки бурового станка.The solution of the problem in part of the device is achieved by the fact that the device for shock sensing of soils, implementing the method according to
Преимущество предлагаемого изобретения перед прототипом заключается в том, что оно позволяет:The advantage of the invention over the prototype is that it allows you to:
- в части способа реализовать в полной мере метод ударного зондирования с забоя скважины с исключением потерь ударного импульса на преодоление сопротивления грунта по боковой поверхности штанг зонда с исключением трудоемких спуско-подъемных ручных операций и необходимости фиксирования вручную количества ударов за каждый залог;- in terms of the method, to fully implement the shock sounding method from the bottom of the well with the exception of shock impulse losses to overcome the soil resistance along the lateral surface of the probe rods with the exception of laborious tripping and manual operations and the need to manually record the number of strokes for each collateral;
- использовать высокопроизводительное стандартное оборудование в сочетании с использованием современных методов, а также современных технических средств надежного и быстрого фиксирования и обработки получаемых данных при ударном зондировании грунтов;- use high-performance standard equipment in combination with the use of modern methods, as well as modern technical means of reliable and quick fixation and processing of the obtained data during shock sounding of soils;
- счетчиком ударов по времени погружения зонда определять, с использованием компьютера, какое количество ударов за один залог (задаваемый программой), равный, например, 10 см, произведено пневмоударником (согласно известной частоте ударов по паспортным характеристикам пневмоударника). Если количество ударов за залог превышает их критическое количество, заданное программой (например, 60 ударов за 10 см), компрессор автоматически отключается и зондирование прекращается. Скорость погружения зонда определяется по осредненным результатам замеров времени, затрачиваемого на погружение зонда за каждый залог.- using a computer, determine the number of strokes for one pledge (set by the program), equal to, for example, 10 cm, made by an air hammer (according to the known frequency of strokes according to the passport characteristics of the air hammer), using a computer with the counter of strokes for the time of immersion of the probe. If the number of strokes for a pledge exceeds their critical number specified by the program (for example, 60 strokes per 10 cm), the compressor will automatically shut off and sounding will stop. The speed of immersion of the probe is determined by the averaged results of measurements of the time spent on immersing the probe for each deposit.
Указанные существенные признаки изобретения в целом обеспечивают высокую производительность при минимальных затратах ручного труда и высокое качество получаемой информации при минимальных сроках производства работ по ударному зондированию.These essential features of the invention as a whole provide high performance with minimal manual labor and high quality of the information obtained with minimal timelines for the performance of shock sensing.
На чертежах изображены две из возможных схем устройства для реализации предлагаемого способа. На фиг.1 изображено устройство при погружении зонда с помощью пневмоударника с использованием шнековой колонны труб в качестве направляющей (наземное оборудование, а также измерительные приспособления не показаны); на фиг.2 показана верхняя часть устройства при допогружении направляющей, выполненной в виде колонны обсадных труб с использованием пневмоударника; на фиг.3 показан процесс извлечения колонны обсадных труб из грунта с использованием пневмоударника; на фиг.4 показана схема грязесъемника с уплотнением штанги зонда.The drawings depict two of the possible schemes of the device for implementing the proposed method. Figure 1 shows the device when immersing the probe using a hammer using a screw pipe string as a guide (ground equipment, as well as measuring devices not shown); figure 2 shows the upper part of the device when reloading the guide, made in the form of a casing string using a hammer; figure 3 shows the process of extracting the casing string from the ground using a hammer; 4 shows a wiper circuit with a probe rod seal.
На фиг.1 изображен зонд ударного зондирования, включающий центрирующую штангу 1, конический рабочий наконечник 2 и наголовник 3, имеющий сопряженную форму ударной поверхности 4 с формой ударной поверхности нижнего конца пневмоударника 5, опускаемого на тросе 6 и соединенного пневмонапорным шлангом 7 с пневмокомпрессором на дневной поверхности (не показано) и опускаемого на тросе в полость направляющей 8, выполненной в виде шнековой колонны звеньев труб 9. На нижнем конце колонны смонтировано буровое долото 10 со сквозным отверстием 11 для пропускания сквозь него штанги 1 зонда, в которой предусмотрено уплотнение 12. На боковой поверхности наголовника 3 и на боковой поверхности пневмоударника 5 смонтированы обкатывающие внутреннюю поверхность направляющей 7 ролики 13 и 14 соответственно.Figure 1 shows a shock sensing probe, including a
На фиг.2 изображен верхний конец направляющей в виде колонны обсадных труб 15 при ее допогружении с наголовником 16 на ее верхнем конце, имеющим сопряженную форму ударной поверхности 4 с формой ударной поверхности нижнего конца пневмоударника 5. Наземное оборудование условно не показано.Figure 2 shows the upper end of the guide in the form of a
На фиг.3 изображен верхний конец колонны обсадных труб 15 в процессе его извлечения из грунта. Колонна труб 15 дополнительно оснащена наголовником 17, имеющим вертикальную заушину 18 с отверстием для ее соединения с помощью инвентарного пальца с вилкой 19, которую закрепляют с помощью хомута на нижнем конце реверсивного пневмоударника 5 перед извлечением колонны труб 15 из грунта, преимущественно для «срыва» колонны при ее «прихвате».Figure 3 shows the upper end of the
На фиг.4 изображен съемный грязесъемник 20, закрепленный на лидирующем коническом наконечнике 21 обсадной колонны труб 15 с помощью резьбового соединения 22. На внутренней цилиндрической части грязесъемника образованы кольцевые канавки 23. Нижняя коническая часть 24 грязесъемника выполнена из набора пружинных пластин 24, плотно прилегающих к поверхности штанги 1 и имеющих между собой узкие прорези 25. Полость грязесъемника, прилегающая к штанге зонда 1, заполнена уплотняющей сальниковой набивкой 26.Figure 4 shows a
Устройство для ударного зондирования, реализующее способ, работает следующим образом.A device for shock sensing that implements the method operates as follows.
После монтажа устройства образуют скважину в грунте глубиной около одного метра, опускают устройство на забой скважины, опускают в полость колонны пневмоударник, после чего закрепляют на тросе инвентарную линейку с концевым выключателем пневмокомпрессора, монтируют неподвижно регистратор скорости ее перемещения так, чтобы нижняя часть линейки, расположенная на уровне верхнего среза шнековой (либо обсадной) колонны труб, попадала в фокус регистратора скорости и включают его, а затем включают пневмокомпрессор и подают давление в пневмоударник. После заглубления зонда на его рабочую длину/глубину срабатывает концевой выключатель при контакте с верхним концом колонны труб и выключает пневмокомпрессор, а затем выключают работу регистратора скорости. Средняя скорость погружения зонда с помощью, например, серийно выпускаемого реверсионного пневмопробойника ИП-4605А для пробивания сквозных, глухих, наклонных и вертикальных скважин (диаметр 95 мм, длина 1,5 м, энергия удара 110 дж.), который входит в полость шнековых и обсадных труб с наружным диаметром 127 мм, составляет ≈400 мм/мин. В комплект пневмопробойника ИП-4605А входят также пневмонапорный шланг и пневмокомпрессор с электроприводом.After installation, the devices form a well in the soil about one meter deep, lower the device to the bottom of the well, lower the hammer in the column cavity, then fix the inventory ruler with the pneumatic compressor limit switch, mount the motion speed recorder motionless so that the lower part of the ruler located at the level of the upper cut of the screw (or casing) pipe string, it fell into the focus of the speed recorder and turn it on, and then turn on the air compressor and apply pressure to the air darnik. After the probe is deepened to its working length / depth, the limit switch is activated when it contacts the upper end of the pipe string and turns off the pneumatic compressor, and then turn off the speed recorder. The average speed of immersion of the probe using, for example, the commercially available reversible pneumatic punch IP-4605A for punching through, blind, deviated and vertical wells (diameter 95 mm, length 1.5 m, impact energy 110 j.), Which enters the cavity of the screw and casing pipes with an outer diameter of 127 mm is ≈400 mm / min. The IP-4605A pneumatic punch kit also includes a pneumatic pressure hose and an electric pneumatic compressor.
По окончании одного цикла заглубления зонда пневмоударник извлекают из полости колонны труб, линейку демонтируют, наращивают колонну труб одним звеном и допогружают ее в грунт на глубину одного звена. При этом, в случае использования в качестве направляющей шнековой колонны труб, ее заглубляют путем вращения с помощью вращателя бурового станка. В случае использования в качестве направляющей обсадной колонны труб ее допогружают либо путем задавливания с помощью гидравлики бурового станка (в слабых грунтах, либо на начальных этапах на малых глубинах), либо с использованием инвентарного наголовника и пневмоударника, удерживая его на весу с помощью троса лебедки бурового станка.At the end of one cycle of probe deepening, the hammer is removed from the cavity of the pipe string, the ruler is dismantled, the pipe string is expanded with one link and loaded into the ground to a depth of one link. Moreover, in the case of using pipes as a guide screw column, it is buried by rotation with the help of a rotator of a drilling rig. In the case of using pipes as a guide casing string, it is reloaded either by crushing the drilling rig hydraulically (in soft soils, or in the initial stages at shallow depths), or using an inventory headgear and hammer, holding it in weight using a drill winch cable machine tool.
По окончании допогружения колонны труб пневмоударник опускают в полость колонны, монтируют к тросу линейку, включают регистратор скорости и продолжают ударное зондирование по описанному способу до заданной глубины с повторением всех операций. При этом порядок считывания информации с регистратора скорости на компьютер определяет либо буровой мастер, либо сопровождающий работы инженер-геолог согласно программе испытаний грунта.At the end of the additional loading of the pipe string, the hammer is lowered into the cavity of the string, the ruler is mounted to the cable, the speed recorder is turned on and shock probing is continued according to the described method to a predetermined depth with the repetition of all operations. In this case, the procedure for reading information from the speed recorder to the computer is determined either by the drilling foreman or the geological engineer accompanying the work in accordance with the soil testing program.
Извлечение колонны труб из грунта вместе с зондом осуществляют в обратном ее заглублению порядке: шнековую колонну извлекают путем ее вращения с помощью бурового станка с одновременным приложением осевого усилия с использованием гидроцилиндров бурового станка, а обсадную колонну труб извлекают путем комбинированного применения реверсивного пневмоударника с использованием дополнительного наголовника с серьгой для соединения ее с помощью быстросъемного пальца с вилкой, закрепляемой на нижнем конце реверсионного пневмоударника, преимущественно для «срыва» колонны, а также с помощью гидравлики и лебедки бурового станка, когда для этого достаточно их усилия.The pipe string is removed from the soil together with the probe in the reverse order of its penetration: the screw string is removed by rotating it using a drilling rig with the simultaneous application of axial force using the hydraulic cylinders of the drilling rig, and the pipe casing is removed by combined use of a reversible hammer using an additional headgear with an earring for connecting it with a quick-detachable finger with a fork, fixed on the lower end of the reversible hammer, pre muschestvenno for the "collapse" of the column, as well as with the help of hydraulics and winches drilling rig when it is enough to their efforts.
Предлагаемое изобретение предусматривает высокий технический уровень автоматизации и измерительной техники, а также высокую производительность и получение надежной информации за счет наличия существенных отличительных признаков в совокупности с известными решениями, а также решает поставленную задачу - обеспечить ударное зондирование грунта с забоя скважины с минимальными затратами ручного труда, существенным сокращением сроков испытания любых нескальных грунтов в полевых условиях и имеет промышленную применимость, а следовательно, по мнению авторов, может быть защищено Патентом РФ.The present invention provides a high technical level of automation and measuring equipment, as well as high productivity and reliable information due to the presence of significant distinguishing features in conjunction with known solutions, and also solves the problem - to provide shock sounding of the soil from the bottom of the well with minimal manual labor, a significant reduction in the test time of any non-rocky soils in the field and has industrial applicability, and the investigator but, according to the authors, it can be patented in Russia.
Источники информацииInformation sources
1. Международный стандарт ГОСТ 19912-2001 "Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием".1. International standard GOST 19912-2001 "Soils. Methods of field tests by static and dynamic sounding".
2. А.с. СССР по заявке 1869462/29-33 от 11.01.1973.2. A.S. USSR on the application 1869462 / 29-33 from 01/11/1973.
3. Патент RU №2049853, МПК Е02D 1/00, 1994.3. Patent RU No. 2049853,
4. А.с. СССР №434293 М.Кл. E02D 1/00, G01N 3/48 от 1974 (Прототип по способу и по устройству).4. A.S. USSR №434293 M.Kl.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009121161/03A RU2422588C2 (en) | 2009-06-04 | 2009-06-04 | Procedure for soil impact probing and device for its implementation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009121161/03A RU2422588C2 (en) | 2009-06-04 | 2009-06-04 | Procedure for soil impact probing and device for its implementation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2009121161A RU2009121161A (en) | 2010-12-10 |
| RU2422588C2 true RU2422588C2 (en) | 2011-06-27 |
Family
ID=44739492
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009121161/03A RU2422588C2 (en) | 2009-06-04 | 2009-06-04 | Procedure for soil impact probing and device for its implementation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2422588C2 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2601350C1 (en) * | 2015-11-05 | 2016-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ЗАВОД БУРОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ" (ООО "ЗБТ") | Zbt-600 exploration drilling directorate multi-purpose system for geological researches |
| RU2601638C1 (en) * | 2015-11-05 | 2016-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ЗАВОД БУРОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ" (ООО "ЗБТ") | Device for soils static probing, static probing device therefor |
| RU2601637C1 (en) * | 2015-11-05 | 2016-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ЗАВОД БУРОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ" (ООО "ЗБТ") | Device for soils dynamic probing |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109489737A (en) * | 2019-01-09 | 2019-03-19 | 贵州大学 | A kind of electronic stratified soil temperature and humidity probe telescoping device |
| CN114562655B (en) * | 2022-03-14 | 2023-12-01 | 中铁四局集团第二工程有限公司 | Building site centering frame props |
| CN115657113B (en) * | 2022-12-26 | 2023-03-21 | 山东省地质矿产勘查开发局八〇一水文地质工程地质大队(山东省地矿工程勘察院) | Underground space geological structure detection device |
| CN116660498A (en) * | 2023-08-02 | 2023-08-29 | 福建心智信息科技股份有限公司 | Soil monitoring device based on thing networking |
-
2009
- 2009-06-04 RU RU2009121161/03A patent/RU2422588C2/en not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2601350C1 (en) * | 2015-11-05 | 2016-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ЗАВОД БУРОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ" (ООО "ЗБТ") | Zbt-600 exploration drilling directorate multi-purpose system for geological researches |
| RU2601638C1 (en) * | 2015-11-05 | 2016-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ЗАВОД БУРОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ" (ООО "ЗБТ") | Device for soils static probing, static probing device therefor |
| RU2601637C1 (en) * | 2015-11-05 | 2016-11-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ЗАВОД БУРОВЫХ ТЕХНОЛОГИЙ" (ООО "ЗБТ") | Device for soils dynamic probing |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2009121161A (en) | 2010-12-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2422588C2 (en) | Procedure for soil impact probing and device for its implementation | |
| WO2018133886A1 (en) | Rope coring drill-based engineering geology drilling construction method | |
| CN110486007B (en) | In-situ testing device and method for mechanical parameters of coal mine surrounding rock while drilling | |
| Chen et al. | Ground characterization using breaking-action-based zoning analysis of rotary-percussive instrumented drilling | |
| CN108426789A (en) | Shearing test system and its test method in the hole of deep layer original position | |
| CA3004688C (en) | An engineering geological drilling construction method based on wire line coring drilling tool | |
| CN208254978U (en) | Shearing test system in the hole of deep layer original position | |
| CN104612125A (en) | Double-wall closed soil sampling method and device for soft soil | |
| JP2017519130A (en) | Underwater drilling apparatus and method for obtaining and analyzing ground samples of water bodies | |
| CN104866709A (en) | Bolting and injecting quality evaluation method for underground engineering | |
| JP4692883B2 (en) | Ground investigation method and equipment using rotary percussion drill | |
| CN105568951A (en) | Drilling device and hole forming method of pre-drilling type lateral pressure test | |
| CN109778824B (en) | Weak soil sampling drilling tool with end clamping piece | |
| CN203271586U (en) | Impact rotary drilling rig | |
| WO2019240716A2 (en) | An apparatus and a method for soil survey involving continuity | |
| CN113123311A (en) | Egg shell stratum puncture monitoring and early warning device and operation method thereof | |
| CN117350144A (en) | Rock mass strength characteristic prediction method based on machine learning | |
| JP2011122335A (en) | Drilling management system | |
| NO321212B1 (en) | Device for taking a soil sample | |
| JPS63156110A (en) | Foundation examining method | |
| CN201548521U (en) | Microcrack field magnetic memory testing device for drill pipe | |
| Yue et al. | Drilling process monitoring for a wealth of extra factual data from drillhole site investigation | |
| EP3795796B1 (en) | A method for determination of properties of cuttings from rock drilling | |
| MacRobert et al. | Penetration testing: test procedures and design use in South Africa | |
| JP6481945B2 (en) | Ground strength measurement method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20150605 |