Устройство для определения механических характеристик грунта в процессе бурения

 

Изобретение относится к исследованиям механических свойств грунта в процессе бурения при инженерно-геологических изысканиях в строительстве. Целью изобретения является повышение точности определения за счет увеличения числа замеряемых параметров и их непрерьшной регистрации. Устройство, включающее цилиндрический упругий f № С $ (Л 4ib СО 1C GO

СОЮЗ СО8ЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (!9) (И) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А BTOPCHOIVIY СВИДЕТЕЛЬСТВУ Р

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4194281/31-33 (22) 30 ° 12.86 (46) 07,08,88. Бющ. 1! 29 (71) Калининский политехнический институт (72) В.А.Миронов, Е.Н.Хрусталев, В.К.Бурдин и.В.В.Кулак (53) 624.531.7(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф !024556, кл. Е 02 D 1/00, 1982.

Авторское свидетельство. СССР

ll 1173245, кл. G Ol N 3/28, Е 02 1) 1/00, 1984. (дд 4 Е 02 D 1/02, G 01 N 3/24 (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ МЕХАНИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ГРУНТА В ПРОЦЕССЕ БУРЕНИЯ (57) Изобретение относится к исследованиям механических свойств грунта в процессе бурения при инженерно-геологических изысканиях в строительстве.

Целью изобретения является повышение точности определения за счет увеличения числа замеряемых параметров и их непрерывной регистрации. Устройство, включающее цилиндрический упругий

14149 корпус 1 с установленным на нем измерителем 2 крутящего момента, переходник 5, шнековую колонну 10 с долоt том и контрольно-измерительную аппаратуру, снабжено измерителем осевого усилия в виде упругой тензометрической втулки 11, установленным в полости корпуса 1, и датчиком регистрации числа оборотов буровой колонны. ,Измерители и датчики соединены с кон.трольно-измерительной аппаратурой че,рез токосъемник в виде вращающегося внутреннего кольца 15, установлен ного на корпусе 1, и внешнего кольца

16, неподвижного относительно рамы

28 бурового станка. Датчик регистрации числа оборотов буровой колонны выполнен в виде электромагнитного прерывателя-геркона 13, закрепленного на корпусе 1, и постоянного магнита

14, установленного с зазором относительно прерывателя-геркона 13 и закрепленного на внешнем кольце 16 токосъемника. Изобретение позволяет получить дополнительные параметры грунта: давление за забой при разрушении грунта в процессе его вращательного среза и работу, затрачиваемую на вдавливание и вращение бурового инструмента. 1 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области исследований механических свойств грунта в процессе бурения при инженерно-геологических изысканиях в строительстве. 5

Цель изобретения — повышение точности определения за счет увеличения числа замеряемых параметров и их непрерывной регистрации.

На фиг.l представлено устройство, общий.вид; на фиг.2 — сечение А-A на фиг.1; на фиг.3 — сечение Б-Б на фиг.l; на фиг.4 - сечение В-В на фиг.l, Устройство содержит полый цилиндрический упругий корпус 1, установленные на нем жестко измеритель 2 крутящего момента с тензодатчиками 3 и упор 4, переходник 5 с отверстием

6 и упором 7, пропущенный через шлицевые пазы 8 измерителя крутящего момента с возможностью продольного перемещения, привод крутящего момента и осевого усилия в виде выходного ва25 ла 9 траверсы-вращателя бурового станка типа УГБ-50N буровую, например шнековую, колонну 10 с долотом в качестве породоразрушающего (рабочего) инструмента и контрольно-измерительную аппаратуру в виде блока питания, усилителя выходных сигналов, шлейфового осциллографа и кассет с фотопленкой для записи осциллограмм

1 (не показана) . Устройство выполнено с измерителем осевого усилия в виде 35 упругой втулки 11 с тензодатчиками t2, установленной между упорами 4 и 7

2 переходника и корпуса, и с датчиком регистрации числа оборотов буровой колонны, выполненного в виде электромагнитного прерывателя-геркона 13, неподвижно закрепленного на корпусе, и постоянного магнита 14,неподвижно закрепленного на внешнем кольце токосъемника, установленного вращающимся внутренним кольцом 15 на корпусе, а внешним кольцом 16 посредством растяжки 17 — неподвижно относительно рамы бурового станка. Электрокабель

18 соединяет контрольно-измерительную аппаратуру через кольца 15 и 16 токосъемника с измерителями крутящего момента и осевого усилия и датчиком числа оборотов. Корпус устройства посредством шестигранного оголовка 19 и металлических пальцев 20 и 21 устанавливается в замках выходного вала траверсы-вращателя бурового станка и буровой шнековой колонны.

Устройство работает следующим образом.

Над точкой исследования грунтового массива между выходным валом 9 траверсы-.вращателя бурового станка и буровой, например шнековой,колонны

10 посредством металлических пальцев

20 и 21 устанавливают соответственно цилиндрический полый корпус 1 с шестигранным оголовкам 19 и переходник

5 с упором 7, упирающимся подпятником в упругую втулку ll измерителя осевого усилия. Внещнее кольцо 16 токосъемника посредством растяжки 17 ограничивают от вращения неподвижным

3 14149 соединением с. рамой бурового станка.

Электрокабель 18 подсоединяют к блоку питания и контрольно-измерительной аппаратуре — усилителю и осцил5 лографу (не показаны) . Путем вращения шнековой колонны 10 от привода крутящего момента и осевого усилия траверсы-вращателя бурового станка производят бурение скважины в грун- »О товом массиве.

Сопротивление грунта вращательному срезу долотом и ребордами шнековой колонны IO передается в .виде реакции крутящему моменту привода 15 на скручиваемый упругий участок измерителя 2 крутящего момента и преобразуется тензодатчиками 3 в электрический сигнал, который передается через токосъемник и электрокабель 18 20 на контрольно-измерительную аппаратуру. Сопротивление грунта осевому. вдавливанию шнековой колонны 10, определяющее величину давления на забой срезаемого грунта, передается в 25 виде реакции через проходник 5 с упором 7 на тензометрическую втулку

l1 измерителя осевого усилия, преобразуется тензодатчиком 12 в электрический сигнал, передаваемый через 30 токосъемник и электрокабель 18 на контрольно-измерительную аппаратуру.

В процессе вращения буровой колонны и корпуса 1 относительно неподвижного кольца 16 токосъемника контроль- З5 но-измерительной аппаратурой фиксируется их частота вращения за счет замыкания электрической цепи электромагнитным прерывателем-герконом 13 при прохождении его рядом с постоянным магнитом 14 и передачи электрического сигнала в виде импульса через токосъемник. Контрольно-измерительная аппаратура непрерывно фиксирует в виде осциллограмм на фотопленке осцил" 45 лографа электросигналы с токосъемника. Обработка осциллограмм в лабораторных условиях позволяет по глубине грунтового массива определять механические параметры грунта и описать 50 весь литологический разрез по глубине.

Оснащение устройства измерителем осевого усилия и датчиком регистра28

4 ции числа оборотов позволяет увели" чить содержание информации о механических свойствах грунта и получить дополнительные характеристические параметры грунта: давление на забой при разрушении грунта в процессе его вращательного среза и работу, затрачиваемую на вдавливание и вращение бурового инструмента, что позволяет расчленить геологические элементы по глубине массива грунта.

Формула изобретения

1. Устройство для определения механических характеристик грунта в процессе бурения, включающее полый цилиндрический упругий корпус, установленный на нем измеритель крутящего момента с упором, переходник с отверстием, пропущенный через пазы корпуса с возможностью продольного перемещения,, буровую колонну с рабочим наконечником и контрольно-измерительную аппаратуру, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности определения за счет увеличения ччсла замеряемых параметров и их непрерывной регистрации, устройство снабжено измерителем осевого усилия в виде упругой тензометрической втулки, установленной между переходником н упором в полости корпуса, датчиком регистрации числа оборо — îâ буровой колонны и токосъемником в виде внутреннего подвижного и внешнего неподвижного колец, установленных на корпусе, а измеритель крутящего момента выполнен с тензодатчиками, при этом измерители крутящего момента и осевого усилия и датчик регистрации числа оборотов соединены с контрольно-измерительной аппаратурой через токосъемник, 2. Устройство по п.1, о т л и— ч а ерее с я тем, что датчик ре4 гистрации числа оборотов буровой ко- лонны выполнен в виде электромагнитного прерывателя-геркона, закрепленного на корпусе, и постоянного магнита, установленного с зазором относительно него и закрепленного на внешнем кольце токосъемника.! 414928 б-б

Составитель Г,Мартынова

Техред Л.Олийнык Корректор С.Шекмар

Редактор Е,Папп

3853/30 Тираж 637 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская -наб., д. 4/5

Заказ

Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная, 4