专利名称：一种利用冰封栓塞分段封堵钻孔的装置及方法
技术领域：
本发明涉及岩土工程参数探测领域，具体说是一种利用冰封栓塞分段封堵钻孔的装置及方法。
背景技术：
利用钻孔现场测量渗透系数较小的岩土体以及土工结构的渗透系数一般采用压水法。根据《水利水电工程钻孔压水试验规程SL25 - 92》，在压水法中对钻孔及栓塞的要求比较严格，如采用金刚石钻进，岩石坚硬、孔壁完整、连续钻进深度不超过40m等。但由于钻孔的施工工艺不同，地质情况复杂多变，使得钻孔壁并不都是很光滑，双栓塞的密封性大打折扣，导致测量的精度不够。
发明内容
发明目的:针对上述现有技术存在的问题和不足，本发明的目的是提供了一种密封性能好，利用冰封栓塞分段封堵钻孔的装置及方法。技术方案:一种利用冰封栓塞分段封堵钻孔的装置及方法，包括高压气筒、单向阀、压力计和封堵装置，所述封堵装置包括冷冻盐水箱、保温进水导管、保温出水导管、第一栓塞、第二栓塞、花管和水阀；所述高压气筒、单向阀、压力计和冷冻盐水箱依次相连通；所述第一栓塞和第二栓塞分别包在花管的两端，所述冷冻盐水箱、第一栓塞和第二栓塞通过保温进水导管依次相连通，所述第二栓塞、第一栓塞和水阀还通过保温出水导管依次相连通。作为优选，所述花管上第一栓塞与第二栓塞之间的部位开有镂孔；花管的下端口封堵，花管上端可以通过导水管接入测量设备，测量设备往花管注水，水从镂孔流入被封堵钻孔，从而得到准确的测量数据。。作为优选，所述第一栓塞和第二栓塞为丁基橡胶材料制成，所述丁基橡胶材料的膨胀性能、密封性能及耐老化性能都很好，有利于完成被测段钻孔的封堵工作。作为优选，所述第一栓塞和第二栓塞的长度为15-20cm，这样就可以适应不同的钻孔。一种利用冰封栓塞分段封堵钻孔的方法，包括以下步骤:( I)将第一栓塞和第二栓塞放置到钻孔中的指定深度；(2)待放好位置后，先打开水阀，往冷冻盐水箱内倒入冷冻液，通过高压气筒加压将冷冻液注入到第一栓塞和第二栓塞内，待到水阀处有冷却液溢出，关闭水阀；(3)继续通过高压气筒加压到指定封堵气压之后，停止加压；(4)静置至第一栓塞和第二栓塞与钻孔壁相接触的地方冰冻结冰即完成封堵。作为优选，步骤(2)中，所述冷却液为零下19°的浓度为30%的冷冻盐水。有益效果:与现有技术相比，本发明具有以下优点:本发明结构简单，成本低廉，容易操作，利用冰封栓塞封堵钻孔的方法解决了栓塞封堵钻孔密封性不好的问题，有效的解决了之后的栓塞漏水和绕栓塞渗流造成的测试参数偏大的问题，使测量结果更加精确稳定。
图1为本发明的结构示意图。
具体实施例方式参照图1、一种利用冰封栓塞分段封堵钻孔的装置及方法，包括高压气筒1、单向阀2、压力计3和封堵装置，封堵装置包括冷冻盐水箱4、保温进水导管5、保温出水导管6、第一栓塞7、第二栓塞8、花管9和水阀10 ;高压气筒1、单向阀2、压力计3和冷冻盐水箱4依次相连通；第一栓塞7和第二栓塞8通过花管9连接，冷冻盐水箱4、第一栓塞7和第二栓塞8通过保温进水导管5依次相连通，所述第二栓塞8、第一栓塞7和水阀10还通过保温出水导管6依次相连通。作为优选，花管9上第一栓塞7与第二栓塞8之间的部位开有镂孔9-1。作为优选，第一栓塞7和第二栓塞8为丁基橡胶材料制成。作为优选，第一栓塞7和第二栓塞8的长度为15_20cm。工作原理:采用上述技术方案，首先将第一栓塞和第二栓塞放置到钻孔中的指定深度摆好位置；待放好位置后，先打开水阀，往冷冻盐水箱内倒入冷冻液，这种冷却液为零下19°的浓度为30%的冷冻盐水，通过高压气筒加压将冷冻液注入到第一栓塞和第二栓塞内，待到水阀处有冷却液溢出，关闭水阀，这时第一栓塞与第二栓塞内部填充满了冷却液，继续通过高压气筒加压到指定封堵气压之后，停止加压，这时第一栓塞与第二栓塞已经膨胀鼓起并且挤压钻孔壁，待一段时间后，第一栓塞和第二栓塞与钻孔壁相接触的地方在冷却液的作用下冰冻结冰，即完成封堵。由于通过冷却液冰冻结冰的作用，使第一栓塞和第二栓塞封堵的钻孔段密封性能非常好，在花管上端通过导水管可以接入上部压水实验设备或者降水头测渗设备，这样可以精确的测量出封堵段钻孔的渗透系数，不会造成因各种问题出现的参数偏大或者偏小的问题。待测量设备完成该段钻孔渗透系数的测量后，打开水阀，释放栓塞内压力使栓塞收缩，改变双栓塞的深度，重复上述动作即可完成不同深度钻孔段的封堵工作，为后续分段测渗透系数做好准备。
权利要求
1.一种利用冰封栓塞分段封堵钻孔的装置及方法，包括高压气筒(I)、单向阀(2)、压力计(3)和封堵装置，其特征在于:所述封堵装置包括冷冻盐水箱(4)、保温进水导管(5)、保温出水导管(6)、第一栓塞(7)、第二栓塞(8)、花管(9)和水阀(10);所述高压气筒(I)、单向阀(2)、压力计(3)和冷冻盐水箱(4)依次相连通；所述第一栓塞(7)和第二栓塞(8)分别包在花管(9)的两端，所述冷冻盐水箱(4)、第一栓塞(7)和第二栓塞(8)通过保温进水导管(5)依次相连通，所述第二栓塞(8)、第一栓塞(7)和水阀(10)还通过保温出水导管(6)依次相连通。
2.根据权利要求1所述的一种利用冰封栓塞分段封堵钻孔的装置及方法，其特征在于:所述花管(9)上第一栓塞(7)与第二栓塞(8)之间的部位开有镂孔(9-1)。
3.根据权利要求1或2所述的一种利用冰封栓塞分段封堵钻孔的装置及方法，其特征在于:所述第一栓塞(7)和第二栓塞(8)为丁基橡胶材料制成。
4.根据权利要求1或2所述的一种利用冰封栓塞分段封堵钻孔的装置及方法，其特征在于:所述第一栓塞(7)和第二栓塞(8)的长度为15_20cm。
5.一种利用冰封栓塞分段封堵钻孔的方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)将第一栓塞(7)和第二栓塞(8)放置到钻孔中的指定深度； (2)待放好位置后，先打开水阀，往冷冻盐水箱(4)内倒入冷冻液，通过高压气筒(I)加压将冷冻液注入到第一栓塞(7)和第二栓塞(8)内，待到水阀(10)处有冷却液溢出，关闭水阀； (3)继续通过高压气筒(I)加压到指定封堵气压之后，停止加压； (4)静置至第一栓塞(7)和第二栓塞(8)与钻孔壁相接触的地方冰冻结冰即完成封堵。
6.根据权利要求5所述的一种利用冰封栓塞分段封堵钻孔的方法，其特征在于:步骤(2)中，所述冷却液为零下19°的浓度为30%的冷冻盐水。
全文摘要
本发明公开一种利用冰封栓塞分段封堵钻孔的装置及方法，包括高压气筒、单向阀、压力计和封堵装置，所述封堵装置包括冷冻盐水箱、保温进水导管、保温出水导管、第一栓塞、第二栓塞、花管和水阀；所述高压气筒、单向阀、压力计和冷冻盐水箱依次相连通；所述第一栓塞和第二栓塞通过花管连接，所述冷冻盐水箱、第一栓塞和第二栓塞通过保温进水导管依次相连通，所述第二栓塞、第一栓塞和水阀还通过保温出水导管依次相连通。本发明结构简单，成本低廉，容易操作，利用冰封栓塞封堵钻孔的方法解决了栓塞封堵钻孔密封性不好的问题，有效的解决了栓塞漏水和绕栓塞渗流造成的测渗参数偏大的问题，使测量结果更加精确稳定。
文档编号E21B33/10GK103114823SQ201310039360
公开日2013年5月22日 申请日期2013年1月31日 优先权日2013年1月31日
发明者黄德文, 陈亮, 林家彬, 赵小龙, 詹泸成, 季纯波 申请人:河海大学