一种履带式水平定向钻孔综合物探装置的制作方法

本发明涉及一种履带式水平定向钻孔综合物探装置，属于水平定向钻探工程领域。

背景技术：

1、目前传统的垂直钻孔勘察方法虽可在一定程度上完成工程初勘与详勘要求，但在深埋隧道、高海拔山区隧道、穿江跨海隧道等工程中不可避免地面临施工成本高、钻孔离散程度高、无效钻孔多、地层信息反应不全等诸多难题，且由于工作环境限制，也受到设备运输、供水、场地及环保等因素制约，因此有必要提出一种新型钻孔勘察方法，以克服上述问题。

2、传统的水平定向钻技术主要运用于供排水、燃气热力、电力通讯、石油等管线非开挖铺设工程，而随着技术进步将其运用于地质勘察已成为可能，其优势在于可将传统垂直钻孔地质勘察方法的“一孔之见”变成沿隧道轴线的全线无盲点勘察，非常有利于全面准确的揭示隧道沿线的地质状况。目前，尚无较为详细可实行的水平定向钻孔综合物探装置及方法，考虑到水平定向钻孔具有倾斜段与水平段，若清孔不彻底仍存在较大碎石等障碍物，采用轮式装置必受限于地形等，因此采用越野能力强、防护性高、牵引附着性能好、爬坡动力强的履带式行进装置，可稳定移动并具备较好抗倾覆性，非常适用于在狭小的定向钻孔内运行移动。同时配合以耐磨性较好的柔性拖拽电缆线及接头结构，在履带式装置前行过程中可实现有源供能、信号传输与牵拽供能相结合功能，以高效完成长距离钻孔内的综合物探作业。

技术实现思路

1、本发明为解决上述现有技术中存在的问题，提供了一种履带式水平定向钻孔综合物探装置，本发明能够结构安全稳定，适用于穿越钻孔复杂地形爬行及规避障碍物，而且能够可实现有源供能、信号传输与牵拽供能相结合功能，同时接头快速紧密扣接便于工作人员对长距离情况下的综合物探装置加以控制。

2、为实现上述目的，本发明提供的技术方案为一种履带式水平定向钻孔综合物探装置，至少包括用于探测地层信息的物探探棒、用于探测地质信息的摄像头和用于成像的外部计算机，物探探棒架设在综合物探装置箱中，综合物探装置箱为长方形箱体结构，综合物探装置箱的前进方向和后退方向上均设有摄像头，综合物探装置箱的两侧对称布置有履带行走装置，综合物探装置箱的两侧对应位置上设有对履带行走装置进行驱动的伺服驱动电机，综合物探装置箱的内部设有用于控制履带行走装置和接受摄像头图像信号的单片机，单片机通过位于综合物探装置箱尾端的柔性拖拽电缆与外部计算机通讯连接；

3、柔性拖拽电缆至少由用于供电的电源线、用于传递信息的信息线、抗拉元件、屏蔽绝缘层和包裹在其外部的电缆包带组成，其中电源线与信息线呈圆周方向分束均布于电缆包带中，抗拉元件布置在电缆包带内的电源线与信息线周围，电源线与信息线均包裹有屏蔽绝缘层，电缆包带内部填充有缓冲填料；

4、柔性拖拽电缆至少分为普通电缆和信号中继电缆，其中信号中继电缆的中间位置设有用于放大信号的信号中继器，柔性拖拽电缆之间通过球形的电缆线公母接头结构相互固定，所述电缆线公母接头结构分别由相互配合的公半球状快速接头和母半球状快速接头组成，电缆线公母接头结构的端口处的电源线、信息线和抗拉元件均通过插头结构相互配合。

5、履带行走装置的每一侧分别至少由安装在综合物探装置箱上的前后两个主动齿轮、连接在主动齿轮上的柔性链环、诱导齿轮和支撑履带组成，通过对称安装在综合物探装置箱两侧的伺服驱动电机驱动前后两对主动齿轮转动，主动齿轮通过柔性链环带动行走履带转动，用于诱导归正和支撑履带的诱导齿轮设于履带行走装置的四周。

6、综合物探装置箱的底部设有蓄电池，伺服驱动电机和物探探棒集聚于综合物探装置箱内，伺服驱动电机和蓄电池装置均通过隔绝防水处理。

7、所述母半球快速接头端口位置布置有环向接头旋扣槽，所述旋扣槽由呈120°环列的3个大口径槽口与联通的小口径槽口组成，公半球快速接头端口对应位置布置有120°环列的3个大口径接头旋扣台，所述旋扣台与旋扣槽相匹配，可使二者通过旋转紧密扣合。

8、旋扣槽和旋扣台内设有防水表面层，提升旋扣台与旋扣槽相互配合后电缆线公母接头结构的连接紧固性和密封防水性。

9、所述的普通电缆和信号中继电缆的两端均分别设有公半球状快速接头和母半球状快速接头，通过公半球状快速接头和母半球状快速接头组成进行普通电缆和信号中继电缆的切换

10、本装置在使用时按如下步骤进行操作：

11、(1)在对水平定向钻孔进行勘察前，通过外部通风使水平定向钻孔内水汽消散后，通过外部计算机和单片机，控制履带式水平定向钻孔综合物探装置进入钻孔，并打开前进方向上的摄像头；

12、(2)利用摄像头对履带式水平定向钻孔综合物探装置行进路线进行控制，当进入目标地层或行进至目标距离后，通过外部计算机开启物探探棒，并将物探信号通过单片机利用柔性拖拽电缆反馈至外部计算机进行数模转换，形成实时地层信息探测；

13、(3)当行进距离过长超出柔性拖拽电缆长度时，拆下两段普通电缆的电缆之间的电缆线公母接头结构后，通过公母接头结构将信号中继电缆连接在普通电缆后方，并旋转公接头上的旋扣台使得两条电缆紧固严密，通过信号中继电缆增大信号传输强度；

14、(4)当物探作业完毕后，开启后退方向上的照明和摄像头，利用外部计算机及监控下操纵履带物探装置车后退，同时在地面位置处收拾整理后退导致的多余柔性拖拽电缆，使得履带车安全回收至地面，所有作业完毕。

15、根据上述技术方案可知，因为本履带式水平定向钻孔综合物探装置采用履带式行进装置进行行进，利用搭载的摄像机与综合物探棒对隧道内部地质进行探测，所以本发明可较好适应定线钻孔内复杂地形，方便地表工作人员对履带物探装置车进行实时监控与测试；而且因为本发明通过采用耐磨性较好柔性拖拽电缆线及接头结构，采用的电缆接头可使缆线快速连接，所以本实现孔内履带物探装置车与地表高效稳定连接，同时缆线兼备有源供能、信号传输与牵拽供能等诸多作用，实现数据及时存储、传输通信以及远端实时控制的功能，满足紧固性和密封防水性要求。

技术特征：

1.一种履带式水平定向钻孔综合物探装置，至少包括用于探测地层信息的物探探棒、用于探测地质信息的摄像头和用于成像的外部计算机，其特征在于：物探探棒架设在综合物探装置箱中，综合物探装置箱为长方形箱体结构，综合物探装置箱的前进方向和后退方向上均设有摄像头，综合物探装置箱的两侧对称布置有履带行走装置，综合物探装置箱的两侧对应位置上设有对履带行走装置进行驱动的伺服驱动电机，综合物探装置箱的内部设有用于控制履带行走装置和接受摄像头图像信号的单片机，单片机通过位于综合物探装置箱尾端的柔性拖拽电缆与外部计算机通讯连接；

2.根据权利要求1所述的履带式水平定向钻孔综合物探装置，其特征在于：履带行走装置的每一侧分别至少由安装在综合物探装置箱上的前后两个主动齿轮、连接在主动齿轮上的柔性链环、诱导齿轮和支撑履带组成，通过对称安装在综合物探装置箱两侧的伺服驱动电机驱动前后两对主动齿轮转动，主动齿轮通过柔性链环带动行走履带转动，用于诱导归正和支撑履带的诱导齿轮设于履带行走装置的四周。

3.根据权利要求1所述的履带式水平定向钻孔综合物探装置，其特征在于：综合物探装置箱的底部设有蓄电池，伺服驱动电机和物探探棒集聚于综合物探装置箱内，伺服驱动电机和蓄电池装置均通过隔绝防水处理。

4.根据权利要求1所述的履带式水平定向钻孔综合物探装置，其特征在于：所述母半球快速接头端口位置布置有环向接头旋扣槽，所述旋扣槽由呈120°环列的3个大口径槽口与联通的小口径槽口组成，公半球快速接头端口对应位置布置有120°环列的3个大口径接头旋扣台，所述旋扣台与旋扣槽相匹配，可使二者通过旋转紧密扣合。

5.根据权利要求4所述的履带式水平定向钻孔综合物探装置，其特征在于：旋扣槽和旋扣台内设有防水表面层，提升旋扣台与旋扣槽相互配合后电缆线公母接头结构的连接紧固性和密封防水性。

6.根据权利要求1所述的履带式水平定向钻孔综合物探装置，其特征在于：所述的普通电缆和信号中继电缆的两端均分别设有公半球状快速接头和母半球状快速接头，通过公半球状快速接头和母半球状快速接头组成进行普通电缆和信号中继电缆的切换。

7.根据权利要求1所述的履带式水平定向钻孔综合物探装置，其特征在于：本装置在使用时按如下步骤进行操作：

技术总结
本发明涉及一种履带式水平定向钻孔综合物探装置，属于水平定向钻探工程领域。本发明能够结构安全稳定，适用于穿越钻孔复杂地形爬行及规避障碍物，而且能够可实现有源供能、信号传输与牵拽供能相结合功能，同时接头快速紧密扣接便于工作人员对长距离情况下的综合物探装置加以控制。

技术研发人员：张晟斌,刘夏临,程勇,舒恒,刘继国,闫雪峰,彭文波,崔庆龙,宋明,马亚丽娜,黄胜
受保护的技术使用者：中交第二公路勘察设计研究院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12