Устройство для определения механических характеристик грунта в процессе бурения Советский патент 1988 года по МПК E02D1/02 G01N3/24 

14

корпус 1 с установленным на нем измерителем 2 крутящего момента пере- :ходник 5, шнековую колонну 10 с доло- том и контрольно-измерительную аппаратуру, снабжено измерителем осевого усилия в виде упругой тензометричес- кой втулки 11, установленным в поло- ;Сти корпуса 1, и датчиком регистра- iUjiH числа оборотов буровой колонны. IИзмерители и датчики соединены с кон- |трольно-измерительной аппаратурой че- 1рез токосъемник в виде вращающегося I внутреннего кольца 15, установлен- :ного на корпусе 1, и внешнего кольца 16, неподвижного относительно рамы

4928

бурового станка. Датчик регистрации числа оборотов буровой колонны выполнен в виде электромагнитного пре- рьюателя-геркона 13, закрепленного на корпусе 1, и постоянного магнита 14.3 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 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

1

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

Цель изобретения - повышение точности определения за счет увеличения числа замеряемых параметров и их не- прерьшной регистрации.

На фиг. представлено устройство, обп1ий-вид| на фиг,2 - -сечение А-А на на фиг,3 - сечение Б-Б на фиг Л; на фиг, 4 - сечение В-В на фиг.1.

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 шли- цевые пазы 8 измерителя крутящего момента с возможностью продольного перемещения, привод крутящего момента и осевого усилия в виде выходного вала 9 траверсы-вращателя бурового станка типа УГБ-50М, 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 (не показана) Устройство выполнено с измерителем осевого усилия в виде упругой втулки 11 с тензодатчиками 12, установленной между упорами 4 и

5

0

5

0

5

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 траверсытвращателя бурового станка и буровой, например шнековой,колонны 10 посредством металлических пальцев 20 и 21 устанавливают соответственно цилиндрический полый корпус 1 с шестигранным оголовком 19 и переходник 5 с упором 7, упирающимся подпятником в упругую втулку 11 измерителя осевого усилия. Внешнее кольцо 16 токосъемника посредством растяжки 17 ограничивают от вращения неподвижным

314

соединением с- рамой бурового станка. Электрокабель 18 подсоединяют к блоку питания и контрольно-измерительной аппаратуре - усилителю и осциллографу (не показаны). Путем вращения шнековой колонны 10 от привода крутящего момента и осевого усилия траверсы-вращателя бурового станка производят бурение скважины в грунтовом массиве.

Сопро ивление грунта вращательному срезу долотом и ребордами шнековой колонны 10 передается в виде реакции крутящему моменту привода на скручиваемый упругий участок измерителя 2 крутящего момента и преобразуется тензодатчиками 3 в электрический сигнал, который передается через токосъемник и электрокабель 18 на контрольно-измерительную аппаратуру. Сопротивление грунта осевому вдавливанию шнековой колонны 10, определяющее величину давления на забой срезаемого грунта, передается в виде реакции через проходник 5 с упором 7 на тензометрическую втулку 11 измерителя осевого усилия, преобразуется тензодатчиком 12 в электрический сигнал, передаваемый через токосъемник и электрокабель 18 на контрольно-измерительную аппаратуру.

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

Оснащение устройства измерителем осевого усилия и датчиком регистра14928

ции числа оборотов позволяет увеличить 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 10 бурового инструмента, что позволяет расчленить геологические элементы по глубине массива грунта.

ормула изобретения

15

регистрации, устройство снабжено измерителем осевого усилия в Виде упругой тензометрической втулки, уста- . новленной между переходником и упором в полости корпуса, датчиком регистрации числа оборотов б фОБОй колонны и токосъемником в виде внутреннего подвижного и внешнего неподвижного колец, установленных на корпусе, а измеритель крутящего момента вьшолнен с тензодатчиками, при этом измерители крутящего Момента и осевого усилия и датчик регистрации числа оборотов соединены с контрольно-измерительной аппаратурой через токосъемник.

Фиг.2