本實(shí)用新型涉及地質(zhì)勘探設(shè)備，特別涉及一種原位立體勘探設(shè)備。

背景技術(shù)：

目前，地質(zhì)工程勘察中使用的原位勘探設(shè)備主要有觸探設(shè)備和物探設(shè)備。

觸探設(shè)備由地面上的觸探動(dòng)力裝置將前端帶有觸探探頭的觸探桿垂直壓入地下，根據(jù)觸探探頭的錐尖阻力與側(cè)壁摩擦阻力的變化即地層的相對(duì)堅(jiān)硬程度進(jìn)行地層劃分。觸探設(shè)備的測(cè)量范圍以及測(cè)量精確度都有一定限度。

物探設(shè)備包括激發(fā)震源和檢波器，設(shè)置在地表上的激發(fā)震源發(fā)出的聲波經(jīng)地層反射后由地表上的檢波器接收。根據(jù)檢波器接收到的地層中傳播的震源聲波的聲波特性進(jìn)行地層劃分。物探設(shè)備的震源探頭與檢波器均置于地表，對(duì)地層的判斷會(huì)有一定的局限性，震源的聲波與檢波器之間有死角，影響了物探手段對(duì)地層物理力學(xué)指標(biāo)的準(zhǔn)確性。

觸探設(shè)備與物探設(shè)備的應(yīng)用為兩種不同的原位勘探手段，各有特點(diǎn)也各有局限性，而不能在同一地點(diǎn)同時(shí)進(jìn)行這兩種原位勘探工作。觸探設(shè)備的觸探探頭直接壓入到地層中，觸探設(shè)備測(cè)量的范圍只能了解一個(gè)點(diǎn)的剖面地層情況，獲取的地層信息是有限的；物探設(shè)備根據(jù)聲波特性進(jìn)行地層劃分，聲波傳播距離較大，信息處理也有一定優(yōu)勢(shì)，但是，震源探頭與檢波器均置于地表，震源與檢波器之間聲波傳播存在死角，測(cè)量范圍仍有一定的局限性，影響了地層物理力學(xué)指標(biāo)的準(zhǔn)確判斷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種將觸探設(shè)備與物探設(shè)備結(jié)合的原位立體勘探設(shè)備。本實(shí)用新型分別在帶有觸探探頭的觸探桿上安置震源探頭和檢波器，一個(gè)帶震源探頭的觸探桿與多個(gè)帶檢波器的觸探桿配合并壓入地下，置于震源探頭周圍的檢波器接受震源探頭發(fā)出的聲波，根據(jù)檢波器接收到的地層中傳播聲波的特性進(jìn)行地層劃分和地層特性分析，擴(kuò)大了地質(zhì)工程勘察范圍，提高了對(duì)地層及地層物理力學(xué)指標(biāo)的準(zhǔn)確判斷。

本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：一種原位立體勘探設(shè)備，包括震源裝置和至少一個(gè)接收裝置，每個(gè)所述接收裝置均設(shè)置在所述震源裝置的四周，并設(shè)置在所述震源裝置的有效半徑之內(nèi)；所述震源裝置包括設(shè)置在地面上的第一觸探動(dòng)力裝置和激震時(shí)間記錄儀，所述第一觸探動(dòng)力裝置下端依次連接有伸入地面以下的第一觸探桿和第一無纜觸探探頭，所述第一觸探桿上設(shè)置有震源探頭，所述震源探頭通過電纜與所述激震時(shí)間記錄儀相連接；每個(gè)所述接收裝置均包括設(shè)置在地面上的第二觸探動(dòng)力裝置，所述第二觸探動(dòng)力裝置下端依次連接有伸入地面以下的第二觸探桿和第二無纜觸探探頭，所述第二觸探桿上設(shè)置有若干個(gè)用于接收并記錄所述震源探頭產(chǎn)生的震動(dòng)波的檢波器。

所述第一觸探桿由第一觸探桿本體與所述震源探頭相互連接而成。

所述第一觸探桿本體由若干節(jié)圓形桿螺紋連接，所述第一觸探桿本體的末端連接所述震源探頭。

所述第一無纜觸探探頭的前端部為圓錐狀結(jié)構(gòu)。

所述第二觸探桿由若干節(jié)第二觸探桿單元與若干個(gè)所述檢波器相間排列連接而成。

所述第二觸探桿由上至下的首節(jié)設(shè)置為所述第二觸探桿單元，末端設(shè)置為所述檢波器。

所述第二觸探桿單元由一節(jié)或一節(jié)以上圓形桿螺紋連接而成。

所述第二無纜觸探探頭的前端部為圓錐狀結(jié)構(gòu)。

本實(shí)用新型的有益效果是：本實(shí)用新型將觸探設(shè)備與物探設(shè)備結(jié)合于一體，由一個(gè)震源裝置和多個(gè)置于震源裝置有效半徑內(nèi)的接收裝置組合而成，形成了真正的原位立體地質(zhì)勘探設(shè)備；本實(shí)用新型分別在帶有無纜觸探探頭的觸探桿上安置震源探頭和檢波器，一個(gè)帶震源探頭的觸探桿與多個(gè)帶檢波器的觸探桿配合并壓入地下，置于震源探頭周圍的檢波器接受震源探頭發(fā)出的聲波并與震源探頭通過聲波建立立體聯(lián)系，根據(jù)檢波器接收到的地層中傳播聲波的特性進(jìn)行地層劃分和地質(zhì)特性分析，消除了原來物探勘探的死角問題，擴(kuò)大地質(zhì)工程勘察范圍，增進(jìn)了地層物理力學(xué)指標(biāo)的準(zhǔn)確判斷，展現(xiàn)了新的應(yīng)用前景。

附圖說明

圖1：本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2：本實(shí)用新型實(shí)施例一震源裝置和接收裝置布置示意圖。

附圖標(biāo)注：M–震源裝置；N–接收裝置；Z–第一觸探動(dòng)力裝置；S–激震時(shí)間記錄儀；A–第一觸探桿；a–第一觸探桿本體；Y–震源探頭；T₁–第一無纜觸探探頭；L–電纜；J–第二觸探動(dòng)力裝置；B–第二觸探桿；b–第二觸探桿單元；c–檢波器；T₂–第二無纜觸探探頭；X–勘探中心線；W–勘探范圍。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。

如附圖1所示，一種原位立體勘探設(shè)備，包括震源裝置M和至少一個(gè)接收裝置N，每個(gè)所述接收裝置均設(shè)置在所述震源裝置M的四周，并設(shè)置在所述震源裝置M的有效半徑之內(nèi)。

所述震源裝置M包括設(shè)置在地面上的第一觸探動(dòng)力裝置Z和激震時(shí)間記錄儀S，所述第一觸探動(dòng)力裝置Z下端依次連接有伸入地面以下的第一觸探桿A和前端部為圓錐狀結(jié)構(gòu)的第一無纜觸探探頭T₁，所述第一觸探桿A與第一無纜觸探探頭T₁的總長(zhǎng)度滿足勘探孔深要求。所述第一觸探桿A上設(shè)置有震源探頭Y，由第一觸探桿本體a與所述震源探頭Y相互連接而成，其中，所述第一觸探桿本體a由若干節(jié)圓形桿螺紋連接，所述第一觸探桿本體a的末端螺紋連接所述震源探頭Y，所述震源探頭的末端螺紋連接所述第一無纜觸探探頭T₁。此外，所述震源探頭Y通過電纜L與所述激震時(shí)間記錄儀S相連接，并通過所述激震時(shí)間記錄儀S的控制開關(guān)，控制所述震源探頭Y的激震，與給所述震源探頭Y充電。

每個(gè)所述接收裝置N均包括設(shè)置在地面上的第二觸探動(dòng)力裝置J，所述第二觸探動(dòng)力裝置J下端依次連接有伸入地面以下的第二觸探桿B和前端部為圓錐狀結(jié)構(gòu)的第二無纜觸探探頭T₂，所述第二觸探桿B與第二無纜觸探探頭T₂的總長(zhǎng)度需滿足勘探孔深要求。所述第二觸探桿B上設(shè)置有若干個(gè)用于接收并記錄所述震源探頭Y產(chǎn)生的震動(dòng)波的檢波器c，由若干節(jié)第二觸探桿單元b與若干個(gè)所述檢波器c相間排列螺紋連接而成，特別地，所述第二觸探桿B由上至下的首節(jié)設(shè)置為所述第二觸探桿單元b，末端設(shè)置為所述檢波器c，位于所述第二觸探桿B末端的檢波器c的末端螺紋連接所述第二無纜觸探探頭T₂。其中，所述第二觸探桿B上的檢波器c的疏密根據(jù)勘探孔設(shè)計(jì)需要決定；所述第二觸探桿單元b由一節(jié)或一節(jié)以上圓形桿螺紋連接而成，根據(jù)檢波器c疏密需求選定合適長(zhǎng)度的第二觸探桿單元b。

本實(shí)用新型原位立體勘探設(shè)備的勘探方法，包括以下步驟：

(1)根據(jù)國(guó)家和行業(yè)規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)及工程特性選定地面勘探點(diǎn)；

(2)標(biāo)定震源裝置M的第一無纜觸探探頭T₁和每個(gè)接收裝置的第二無纜觸探探頭T₂，記錄地面勘探點(diǎn)的平面位置與高程；同時(shí)，標(biāo)定每個(gè)接收裝置上的每個(gè)檢波器c的時(shí)間與震源裝置M的激震時(shí)間記錄儀S的時(shí)間一致；

(3)將所有接收裝置N的第二觸探桿B及與其螺紋連接的第二無纜觸探探頭T₂根據(jù)勘探選點(diǎn)垂直壓入地下；

(4)將震源裝置M的第一觸探桿A及與其螺紋連接的第一無纜觸探探頭T₁根據(jù)勘探選點(diǎn)逐漸壓入地下，壓入過程中，第一觸探桿A每壓入一定深度，進(jìn)行一次震源探頭Y激震，激震時(shí)間記錄儀S記錄每次激震時(shí)間，同時(shí)，位于震源裝置M四周的每一個(gè)接收裝置N上的每一個(gè)檢波器c記錄每次震動(dòng)波的特性，直至震源裝置M的第一無纜觸探探頭T₁達(dá)到設(shè)計(jì)孔深；在此過程中，由于檢波器c的時(shí)間與激震時(shí)間記錄儀S的時(shí)間是一致的，因此在有效半徑內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)接收裝置N的檢波器c在同一時(shí)間都能接收到震源探頭Y產(chǎn)生的震動(dòng)波并記錄下此時(shí)震動(dòng)波的特性，直至震源裝置M的第一無纜觸探探頭T₁達(dá)到設(shè)計(jì)孔深度，這樣震源探頭Y每次產(chǎn)生的震動(dòng)都與先壓人地下的檢波器c通過聲波建立了立體關(guān)系；

(5)第一無纜觸探探頭T₁達(dá)到設(shè)計(jì)孔深后，激震時(shí)間記錄儀S和檢波器c完成記錄，拔出壓入地下的第一觸探桿A與第一無纜觸探探頭T₁和所有第二觸探桿B與第二無纜觸探探頭T₂，讀取第一無纜觸探探頭T₁、第二無纜觸探探頭T₂和檢波器c記錄的數(shù)據(jù)，并讀取激震時(shí)間記錄儀S的激震時(shí)間，用于后續(xù)數(shù)據(jù)處理，完成本次原位立體勘探。

實(shí)施例一

如圖2所示，本實(shí)施例選擇一段以X為勘探中心線，勘探范圍為W(中心線X兩側(cè)的勘探范圍分別為W/2)的線路為例，在此線路中，選擇一個(gè)震源裝置M和8個(gè)接收裝置N，每個(gè)接收裝置設(shè)置3個(gè)檢波器c。

實(shí)施之前，先標(biāo)定1個(gè)震源裝置M中的第一無纜觸探探頭T₁和8個(gè)接收裝置N中的第二無纜觸探探頭T₂，記錄1個(gè)震源裝置M與8個(gè)接收裝置N地面勘探點(diǎn)的平面位置與高程；再標(biāo)定8個(gè)接收裝置N中的24個(gè)檢波器c的時(shí)間與激震時(shí)間記錄儀S的時(shí)間一致。

根據(jù)8個(gè)勘探點(diǎn)設(shè)計(jì)孔深，組裝8個(gè)接收裝置N，并將8個(gè)接收裝置先于震源裝置M在其周圍有效半徑內(nèi)壓入地面以下，至設(shè)計(jì)孔深。

根據(jù)設(shè)計(jì)孔深組裝1個(gè)震源裝置M，震源探頭Y通過電纜L與激震時(shí)間記錄儀S相連接，并通過其給震源探頭Y充電。激震時(shí)間記錄儀S用于記錄每次激震時(shí)間。第一觸探桿A開始?jí)喝霑r(shí)，每壓入一定深度，進(jìn)行一次震源探頭Y激震，激震時(shí)間記錄儀S便記錄下激震的時(shí)間；繼續(xù)壓入震源探頭Y繼續(xù)激震，繼續(xù)記錄激震時(shí)間，直至震源裝置M的第一無纜觸探探頭T₁達(dá)到設(shè)計(jì)孔深；在第一觸探桿A壓入過程中，由于每個(gè)接收裝置N的每個(gè)檢波器c的時(shí)間與激震時(shí)間記錄儀S的時(shí)間是一致的，因此在有效半徑內(nèi)的每個(gè)檢波器c在同一時(shí)間都能接收到震源探頭Y產(chǎn)生的震動(dòng)波并記錄下此時(shí)震動(dòng)波的特性，直至震源裝置M的第一無纜觸探探頭T₁達(dá)到設(shè)計(jì)孔深度，這樣震源探頭Y每次產(chǎn)生的震動(dòng)都與先壓人地下的檢波器c通過聲波建立了立體關(guān)系。

當(dāng)震源裝置M的第一無纜觸探探頭T₁達(dá)到設(shè)計(jì)孔深后，拔出壓入地下的第一觸探桿A與第一無纜觸探探頭T₁和所有第二觸探桿B與第二無纜觸探探頭T₂，讀取1個(gè)第一無纜觸探探頭T₁、8個(gè)第二無纜觸探探頭T₂和24個(gè)檢波器c記錄的數(shù)據(jù)，并讀取激震時(shí)間記錄儀S的激震時(shí)間數(shù)據(jù)，通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行后續(xù)數(shù)據(jù)處理，打印成果。