原位岩土热物性参数测试一体化装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种原位岩土热物性参数测试一体化装置，其特征在于，包括一个螺旋钻杆，螺旋钻杆底部有一个含孔锥形探头，含孔锥形探头为圆锥形且内部装有填充物，含孔锥形探头的顶点处开有探头孔，螺旋钻杆内部有探杆，探杆底部连接有一根探针，探针和探杆内部封装有温度传感器和加热丝，加热丝与恒压直流电源连接，温度传感器和温度接收器连接，温度接收器和恒压直流电源通过可编程逻辑控制器与计算机连接，GPS导航仪与计算机连接，螺旋钻杆的外表面有成螺旋状分布的间隔均匀的螺旋叶片，螺旋钻杆与一个机械旋转器固定连接；本发明专利技术可方便的使螺旋钻杆以一定速度灌入土层并伸出探针，准确的测出原位岩土热物性参数。

Integrated device for testing rock soil thermal property parameter in situ

The present invention provides an in situ geotechnical thermal parameter test device, which is characterized in that includes a spiral drill pipe, a porous conical spiral drill pipe with hole at the bottom of the probe, the tapered probe is conical and filled with filler, apex with hole cone probes a probe hole, spiral drill pipe inside the probe, the probe rod is connected with a probe, probe and probe the internal package with a temperature sensor and a heating wire, a heating wire is connected with a constant voltage DC power supply, a temperature sensor and a temperature temperature of the receiver and the receiver is connected, a constant voltage DC power source can be connected through the programmable logic controller and computer, connect the GPS navigator and a computer outside the surface of spiral drill pipe with spiral blade helically distributed evenly, screw drill rod and a mechanical rotating device is fixedly connected; the invention can conveniently The spiral drill pipe is injected into the soil layer at a certain speed and a probe is extended to accurately measure the thermal and physical parameters of the rock and soil in situ.

【技术实现步骤摘要】
原位岩土热物性参数测试一体化装置
本专利技术属于热物性测试装置领域，涉及岩土热物性参数测试装置，尤其涉及一种原位岩土体热物性参数测试一体化装置。
技术介绍
随着经济的快速发展，传统能源煤炭、石油的大力使用，一方面使得能源的消耗迅速增加，另一方面使得环境演化愈来愈恶劣。因此，对于开发一种新能源是一个必然趋势，而地热能具有清洁、高效、可再生、储量巨大等优点。但是对于目前勘探原位岩土体浅层地热能的技术设备比较有限且不成熟，大多数都是进行实验室测试，少数能进行原位测试的一般都是先用贯入器进行成孔，然后进行热物性参数的测试，但是这样会导致原位土扰动和水分变化，测试数据不能反映真实情况，同时对于岩土体热物性测试参数数据少，大部分只得出导热系数，对于深入研究岩土体的热物性及地温变化有一定的局限性。
技术实现思路
本专利技术针对上述现有设备及技术的不足，提供了一种原位岩土热物性参数测试一体化装置。本专利技术所采用的技术方案是：原位岩土热物性参数测试一体化装置，其特征在于，包括一个中空的圆柱筒状的螺旋钻杆，螺旋钻杆底部螺纹连接有一个含孔锥形探头，含孔锥形探头为圆锥形且内部装有填充物，含孔锥形探头的顶点处开有探头孔，螺旋钻杆内部有可上下移动的探杆，探杆底部通过探针固定装置连接有一根探针，探针可穿过含孔锥形探头内的填充物从探头孔穿出，探针和探杆内部封装有温度传感器和加热丝，加热丝与恒压直流电源的电源输出端c连接，温度传感器与温度接收器的数据输入端a连接，温度接收器的数据输出端b和恒压直流电源的电源输入端d连接可编程逻辑控制器的数据输入端e，可编程逻辑控制器的数据输出端f与计算机连接，可编程逻辑控制器通过计算机的控制可以对加热丝随时加热或停止以及对温度传感器进行测温，GPS导航仪内嵌于计算机内部，螺旋钻杆的外表面有成螺旋状分布的间隔均匀的螺旋叶片，螺旋钻杆通过顶部的固定铰支座与一个机械旋转器固定连接。进一步的技术方案包括：所述的机械旋转器包括两个对称旋转杆、一个圆盘和固定在圆盘底面圆心处的固定绞，两个对称旋转杆的中心固定在圆盘的圆心处，两个对称旋转杆之间的夹角为60°。所述的螺旋钻杆的长度为1000mm、直径为30mm，所述的螺旋叶片的螺旋外径为60mm，螺旋叶片的叶片间距为100mm。所述的含孔锥形探头内部的填充物为土或者中砂，所述的含孔锥形探头底部的探头孔孔径为3.5mm。所述的探杆直径为10mm，探针的直径为3mm，探针的长度为150mm。所述的温度传感器采用PT1000铂电阻，加热丝采用漆包康铜丝。本专利技术的有益效果：本专利技术所述的原位岩土热物性参数测试一体化装置，仅需通过机械旋转杆对螺旋钻杆进行施加扭矩，从而使螺旋钻杆以一定速度贯入土层，待钻杆到达待测深度土层时，通过探杆作用使探针冲出含孔锥形探头，进行原位土热物性参数的测试，要求含孔锥形探头内部贯入前需充填一定量的土或者中砂，防止在螺旋钻杆贯入时土颗粒进入钻杆导致探针受损。待某土层测试完后，通过探杆将探针提至钻杆内部，继续向下贯入，以同样的方式进行测试，当达到1m深度后，螺旋钻杆上部连接不含螺旋叶片但带有中空的圆柱状钻杆继续向下贯入并测试任一深度土层。测试时可以通过计算机控制得出数据，并处理、分析，最终得到温度、热扩散系数、导热系数、比热容值，同时利用嵌入计算机里的GPS导航仪进行自动记录测试点位并可输入及记录测试地点地表环境温度、测试时间、周围环境、测试深度等。附图说明图1为本专利技术所述的原位岩土体热物性参数测试一体化装置的整体结构示意图；图2为本专利技术所述的原位岩土体热物性参数测试一体化装置的螺旋钻杆的结构示意图；图3为本专利技术所述的原位岩土体热物性参数测试一体化装置的待测土层深度1m以上所连接钻杆整体示意图；图4为本专利技术所述的原位岩土体热物性参数测试一体化装置的机械旋转器的平面俯视图；图5为本专利技术所述的原位岩土体热物性参数测试一体化装置的机械旋转器正视图；图6为本专利技术所述的原位岩土体热物性参数测试一体化装置的数据采集系统具体连接示意图图中：1.含孔锥形探头，2.填充物，3.探针，4.探针固定装置，5.螺旋叶片，6.探杆，7.螺旋钻杆，8.螺纹，9.加热丝，10.温度传感器，11.固定铰支座，12.锥形探头孔径，13.温度接收器，14.恒压直流电源，15.可编程逻辑控制器，16.计算机，17.GPS导航仪，18.对称螺旋杆，19.圆盘，20.机械旋转器铰支座，a.温度接收器的数据输入端，b.温度接收器的数据输出端，c.恒压直流电源的电源输出端，d.恒压直流电源的电源输入端，e.可编程逻辑控制器的数据输入端，f.可编程逻辑控制器的数据输出端。具体实施方式.原位岩土热物性参数测试一体化装置，包括一个中空的圆柱筒状的螺旋钻杆7，螺旋钻杆7底部螺纹连接有一个含孔锥形探头1，含孔锥形探头1为圆锥形且内部装有填充物，含孔锥形探头1的顶点处开有探头孔，螺旋钻杆7内部有可上下移动的探杆6，探杆6底部通过探针固定装置4连接有一根探针3，探针3可穿过含孔锥形探头1内的填充物从探头孔穿出，探针3和探杆6内部封装有温度传感器10和加热丝9，加热丝9与恒压直流电源14的电源输出端c连接，温度传感器10与温度接收器13的数据输入端a连接，温度接收器13的数据输出端b和恒压直流电源14的电源输入端d连接可编程逻辑控制器15的数据输入端e，可编程逻辑控制器15的数据输出端f与计算机16连接，可编程逻辑控制器15通过计算机16的控制可以对加热丝9随时加热或停止以及对温度传感器10进行测温，GPS导航仪17内嵌于计算机16内部，螺旋钻杆7的外表面有成螺旋状分布的间隔均匀的螺旋叶片5，螺旋钻杆7通过顶部的固定铰支座11与一个机械旋转器固定连接。机械旋转器包括两个对称旋转杆18、一个圆盘19和固定在圆盘底面圆心处的固定绞20，两个对称旋转杆18的中心固定在圆盘19的圆心处，两个对称旋转杆18之间的夹角为60°。螺旋钻杆7的长度为1000mm、直径为30mm，所述的螺旋叶片5的螺旋外径为60mm，螺旋叶片5的叶片间距为100mm。含孔锥形探头1内部的填充物为土或者中砂，所述的含孔锥形探头1底部的探头孔孔径12为3.5mm。探杆6直径为10mm，探针3的直径为3mm，探针3的长度为150mm。温度传感器10采用PT1000铂电阻，加热丝9采用漆包康铜丝。一种原位岩土热物性参数测试一体化装置，包括贯入系统、测试系统、数据采集系统；贯入系统利用螺旋钻杆7通过机械旋转器在外力的作用下，以旋转的方式进入一定深度的待测土层，螺旋钻杆7长1000mm，直径为30mm，内部中空，供探杆进行无障碍上下移动，其中螺旋外径为60mm，螺旋叶片5的叶片间距100mm。螺旋钻杆7通过固定铰支座与机械旋转器连接，通过外力对两个称旋转杆18进行旋转作用，将螺旋钻杆7贯入土层，机械旋转器上对称旋转杆18长度800mm，相近两杆角度为60°，通过有一定厚度的圆盘19固定在一起，圆盘厚度45mm。测试系统主要封装在探针中，探针3长150mm，直径3mm，长径比为50，满足线热源测试原理，探针3中含有加热丝9和温度传感器10，在恒压直流电源14作用下对加热丝9进行加热，温度传感器10采用PT1000铂电阻，加热丝9采用较细的漆包康铜丝。在中空螺旋钻杆本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种原位岩土热物性参数测试一体化装置，其特征在于，包括一个中空的圆柱筒状的螺旋钻杆(7)，螺旋钻杆(7)底部螺纹连接有一个含孔锥形探头(1)，含孔锥形探头(1)为圆锥形且内部装有填充物(2)，含孔锥形探头(1)的顶点处开有探头孔，螺旋钻杆(7)内部有可上下移动的探杆(6)，探杆(6)底部通过探针固定装置(4)连接有一根探针(3)，探针(3)可穿过含孔锥形探头(1)内的填充物从探头孔穿出，探针(3)和探杆(6)内部封装有温度传感器(10)和加热丝(9)，加热丝(9)与恒压直流电源(14)的电源输出端(c)连接，温度传感器(10)与温度接收器(13)的数据输入端(a)连接，温度接收器(13)的数据输出端(b)和恒压直流电源(14)的电源输入端(d)连接可编程逻辑控制器(15)的数据输入端(e)，可编程逻辑控制器(15)的数据输出端(f)与计算机(16)连接，可编程逻辑控制器(15)通过计算机(16)的控制可以对加热丝(9)随时加热或停止以及对温度传感器(10)进行测温，GPS导航仪(17)内嵌于计算机(16)内部，螺旋钻杆(7)的外表面有成螺旋状分布的间隔均匀的螺旋叶片(5)，螺旋钻杆(7)通过顶部的固定铰支座(11)与一个机械旋转器固定连接。...

【技术特征摘要】
1.一种原位岩土热物性参数测试一体化装置，其特征在于，包括一个中空的圆柱筒状的螺旋钻杆(7)，螺旋钻杆(7)底部螺纹连接有一个含孔锥形探头(1)，含孔锥形探头(1)为圆锥形且内部装有填充物(2)，含孔锥形探头(1)的顶点处开有探头孔，螺旋钻杆(7)内部有可上下移动的探杆(6)，探杆(6)底部通过探针固定装置(4)连接有一根探针(3)，探针(3)可穿过含孔锥形探头(1)内的填充物从探头孔穿出，探针(3)和探杆(6)内部封装有温度传感器(10)和加热丝(9)，加热丝(9)与恒压直流电源(14)的电源输出端(c)连接，温度传感器(10)与温度接收器(13)的数据输入端(a)连接，温度接收器(13)的数据输出端(b)和恒压直流电源(14)的电源输入端(d)连接可编程逻辑控制器(15)的数据输入端(e)，可编程逻辑控制器(15)的数据输出端(f)与计算机(16)连接，可编程逻辑控制器(15)通过计算机(16)的控制可以对加热丝(9)随时加热或停止以及对温度传感器(10)进行测温，GPS导航仪(17)内嵌于计算机(16)内部，螺旋钻杆(7)的外表面有成螺旋状分布的间隔均匀的螺旋叶片(5)，螺旋钻杆(7)通过顶部的固定...

【专利技术属性】
技术研发人员：张延军，黄奕斌，马跃强，张通，于子望，胡忠君，张谦，张雨，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22