具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步地详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1所示，根据本申请实施例的第一方面提出了一种斜拉桥深水超长桩钻进数据数字识别方法，包括：

步骤101：通过海洋声速剖面仪器，采集待施工海域的深度、声速、温度和盐度、和海床坐标信息。通过海洋声速剖面仪器的设置可以快速的对待施工海域的深度、声速、温度和盐度、和海床坐标信息进行识别。

步骤102：基于所述深度、所述声速、所述温度和所述盐度、和所述海床坐标信息，构建海床地貌图。可以通过深度、声速、温度和盐度、和海床坐标信息对海床的地貌图进行识别，为后续的钻孔位置提供支撑。

步骤103：在海床上开设地震勘探井组，通过所述地震勘探井组获取海床地震勘探信息。通过地震勘探井组的开设进一步获取海床的地震勘探信息，可以从海床的深度域上获取海床的地层信息。

步骤104：基于所述海床地貌图和所述海床地震勘探信息，确定钻孔位置。通过海床地貌图和所述海床地震勘探信息，分别从海床地貌信息和海床的深度域上确定钻孔位置，一方面能够降低桩孔出现塌陷的概率；另一方面能够使得桩孔开设在地势较为平缓，且强度较高的地层上，可以保障斜拉桥的强度，同时可以相应的缩短钻孔深度，利于降低斜拉桥施工成本，缩短施工周期。

步骤105：基于所述钻孔位置，通过气举反循环钻机钻取桩孔；

步骤106：获取气举反循环钻机在执行钻孔作业过程中的压缩气体补入量、钻压和桩孔直径。在气举反循环钻机作业过程中压缩空气是通过空气压缩机补入的，因此通过统计空气压缩机的压缩空气输出量即可获知压缩气体补入量；钻压是指钻柱施加在钻头的重量，通常为钻头自重的40%-60%，该数据是可以基于气举反循环钻机的作业状态进行获取的。

步骤107：对经由钻孔排出的混合浆液进行过滤，称取筛上物的质量，作为沉渣排出量。通过对经由钻孔排出的混合浆液进行过滤，即可滤除混合浆液中的泥浆，泥浆在沉淀以后可以返回至桩孔起到对桩孔孔壁的保护作用，而过滤出的筛上物即为沉渣，通过对沉渣进行称重即可获知沉渣排出量。

步骤108：基于压缩气体补入量、钻压、沉渣排出量和桩孔直径，获取桩孔净度参数。通过压缩气体补入量、钻压、沉渣排出量和桩孔直径这四个可测量的参数计算获取桩孔净度参数，桩孔净度参数即可表征桩孔内沉渣的排放状态，桩孔净度参数越大说明桩孔内沉渣排放越彻底，桩孔净度越小则说明桩孔内沉渣越多，此时过多的沉渣裹挟着钻头，会影响到桩孔的钻进效率。

步骤109：对筛上物的组分进行分析，确定第一阈值。通过对筛上物的组分进行分析可以获知到目前阶段钻头钻进的地层类型，通过地层类型确定第一阈值，而后在将在先获取到的桩孔净度参数与第一阈值，可以更加准确地调节气举反循环钻机的作业状态。

步骤110：在桩孔净度参数小于或等于第一阈值的情况下，增加气举反循环钻机体补入的压缩气量。在桩孔净度参数小于或等于第一阈值的情况下说明桩孔内存在较多的沉渣，因此应该加大补入的压缩气量，以提高清渣效果。

步骤111：在桩孔净度参数大于第一阈值的情况下，减少气举反循环钻机体补入的压缩气量。在桩孔净度参数大于第一阈值的情况下，说明桩孔内的沉渣清除效果较好，此时可以减小压缩气体补入量，以提高桩孔内泥浆的整体密度，可以对桩孔起到更好的保护作用，降低出现坍孔现象的概率，能够保障桩孔钻进的成功率。

本发明提供的斜拉桥深水超长桩钻进数据数字识别方法，通过对海洋声速剖面仪器对施工海域进行勘探，可以获取到海床地貌图，通过对施工海域的海床进行地震勘探，可以获取到海床地震勘探信息；进一步油海床地貌图和海床地震勘探信息的来确定钻孔位置，一方面能够降低桩孔出现塌陷的概率；另一方面能够使得桩孔开设在地势较为平缓，且强度较高的地层上，可以保障斜拉桥的强度，同时可以相应的缩短钻孔深度，利于降低斜拉桥施工成本，缩短施工周期。

本发明提供的斜拉桥深水超长桩钻进数据数字识别方法，采集获取气举反循环钻机在执行钻孔作业过程中的压缩气体补入量、钻压和桩孔直径；对经由钻孔排出的混合浆液进行过滤，称取筛上物的质量，获取沉渣排出量；基于压缩气体补入量、钻压、沉渣排出量和桩孔直径，获取桩孔净度参数，该桩孔净度参数即可表征桩孔的清渣效果，桩孔净度参数的数值越高，则说明桩孔的清渣效果越好，此时可以提高桩孔钻进的效率。进一步地，再对筛上物的组分进行分析，确定第一阈值，在桩孔净度参数小于或等于第一阈值的情况下，说明桩孔的清渣效果较差，桩底可能留有较多的沉渣，而这部分沉渣或裹挟着钻头，导致钻进效率降低，因此增加气举反循环钻机体补入的压缩气量，进一步降低泥浆空气混合浆液的密度，增加排出沉渣的能力，以减少桩孔内的沉渣量，提高钻进效率。在桩孔净度参数大于第一阈值的情况下，说明桩孔内的沉渣量较小，此时可以减小压缩气体补入量，以提高桩孔内泥浆的整体密度，可以对桩孔起到更好的保护作用，降低出现坍孔现象的概率，能够保障桩孔钻进的成功率。

在一种可行的实施方式中，基于海床地貌图和海床地震勘探信息，确定钻孔位置的步骤包括：通过海床地貌图确定平坦过渡区；通过海床地震勘探信息，在海床上确定稳定发育地层；在平坦过渡区上的稳定发育地层上确定钻孔位置；其中，平坦过渡区的坡度角小于40°，稳定发育地层为灰岩层。

在该实施例中，选择同时满足平坦过渡区和稳定发育地层的区域作为钻孔位置，一方面能够降低桩孔出现塌陷的概率；另一方面能够使得桩孔开设在地势较为平缓，且强度较高的地层上，可以保障斜拉桥的强度，同时可以相应的缩短钻孔深度，利于降低斜拉桥施工成本，缩短施工周期。

可以理解的是，在不存在同时满足平坦过渡区和稳定发育地层的区域的情况下，则在平坦过渡区内确定钻孔位置，通过调节钻孔的深度来保障工程质量。

在一种可行的实施方式中，基于压缩气体补入量、钻压、沉渣排出量和桩孔直径，获取桩孔净度参数的步骤包括：

按照下式计算求取桩孔净度参数；

其中，K为桩孔净度参数，Q为压缩气体补入量，F为钻压，M为沉渣排出量，D为桩孔直径。

在该实施例中，进一步提供了基于压缩气体补入量、钻压、沉渣排出量和桩孔直径计算获取桩孔净度参数的具体公式，通过该公式的确定，可以更加准确地表征桩孔内沉渣的清除状态。

在该实施例中，通过该公式的确定，进一步确定了压缩气体补入量、钻压、沉渣排出量和桩孔直径对桩孔净度参数数值的影响关系，其中桩孔净度参数与压缩气体补入量和沉渣排出量呈正相关关系，钻压和桩孔直径与桩孔净度参数呈负相关关系。

可以理解的是，压缩气体补入量可以为单位时间内补入的压缩空气量，单位可以为m³，钻压为通常为钻头自重的40%-60%，最高不会超过钻头自重的80%，而沉渣排出量可以为单位时间内产出的沉渣量，单位为Kg，桩孔直径的单位为m，且压缩气体补入量和沉渣排出量的单位时间相同，例如为1小时内压缩空气的补入量和1小时内沉渣排出量。

在一些示例中，用于对混合浆液进行过滤的装置包括：沉积池，设置在沉积池上的支架，设置在支架自由端的称重单元和设置在称重单元上的筛网，在对混合浆液进行过滤的过程中，混合浆液直接输送至筛网上，泥浆通过筛网沉积到沉积池内，而筛上物则残留在筛上，此时读取称重单元的检测结果即可获知沉渣排出量。

进一步地，用于对混合浆液进行过滤的装置还可以包括振动电机，振动电机连接于筛网，且筛网倾斜设置，在通过筛网完成对筛上物的称重后，可以开启振动电机，使得筛网进行抖动，以排放处于筛网上的沉渣，便于后续对沉渣的组分进行分析。

在一种可行的实施方式中，对筛上物的组分进行分析，确定第一阈值的步骤包括：

若筛上物中沙石所占筛上物重量的百分比大于或等于40%，则第一阈值取值为30至40；

若筛上物中沙石所占筛上物重量的百分比小于40%，则第一阈值取值为50至70。

在该实施例中，在沙石所占筛上物重量的百分比大于或等于40%，则第一阈值取值为50至70，沙石所占筛上物重量的百分比小于40%，则第一阈值取值为30至40。沙石占筛上物重量的百分比越大，则说明钻头所在地层中的沙石占比更广，沙石占比越大则第一阈值的取值越大，以避免在钻头对砂层进行钻进时导致压缩空气补入量过多而引起坍孔现象的发生，保障了桩孔钻进的成功率。

在一种可行的实施方式中，斜拉桥深水超长桩钻进数据数字识别方法还包括：在桩孔净度参数小于第一阈值的情况下，降低气举反循环钻机的转速。

在桩孔净度参数小于第一阈值的情况下说明孔底有较多的沉渣裹挟着钻头，钻头的钻进效率降低，且钻头与沉渣的摩擦面积增加，此时降低气举反循环钻机的转速可以起到保护钻头，提高钻头使用寿命的作用，且不会过多的影响钻进效率。

在一种可行的实施方式中，斜拉桥深水超长桩钻进数据数字识别方法还包括：在筛上物中沙石所占筛上物重量的百分比小于50%，且大于或等于40%，控制气举反循环钻机的转速降低30%；在筛上物中沙石所占筛上物重量的百分比大于或等于50%，控制气举反循环钻机的转速降低50%。

在筛上物中沙石所占筛上物重量的百分比小于50%，且大于或等于40%，说明钻头所在地层中有一部分沙石，此时降低气举反循环钻机的转速可以避免出现坍孔现象。

在筛上物中沙石所占筛上物重量的百分比大于或等于50%，说明钻头所在地层中的沙石较多，大概率钻头处于砂层内，控制气举反循环钻机的转速降低50%，可以避免出现坍孔现象。

在一种可行的实施方式中，在筛上物中沙石所占筛上物重量的百分比大于或等于40%的情况下，增加向桩孔内补入泥浆的密度和黏度。

在检测到筛上物中沙石所占筛上物重量的百分比大于或等于40%的情况下，增加向桩孔内补入泥浆的密度和黏度可以更好地通过泥浆保护桩孔的孔壁，可以避免桩孔出现塌陷和坍孔。

在一种可行的实施方式中，在获取气举反循环钻机在执行钻孔作业过程中的压缩气体补入量和钻压的步骤之前还包括：获取液面深度和桩孔直径；基于液面深度和桩孔直径确定护筒预埋深度。

在该技术方案中，进一步通过液面深度和桩孔直径确定护筒预埋深度，代替传统技术中依照工作经验确定护筒预埋深度的方式，能够保障护筒具有足够的预埋深度，可以避免桩孔出现塌陷和坍孔。

在一种可行的实施方式中，基于液面深度和桩孔直径确定护筒预埋深度的步骤包括：按照下式计算求取护筒预埋深度；

H=h/N+1.5D

其中，H为护筒预埋深度，h为液面深度，N为调节参数，D为桩孔直径。

在该实施例中，进一步提供了计算求取护筒预埋深度的具体方式，通过上述公式的确定，使得护筒预埋深度的确定更为精准、可靠。

在一种可行的实施方式中，调节参数的取值为50至80。

在该实施例中，通过调节参数的取值为50至80，进一步确定了液面深度对预埋深度的影响因子，使得护筒预埋深度的确定更为精准、可靠。

如图2所示，根据本申请实施例的第二方面提出了一种斜拉桥深水超长桩钻进数据数字识别装置，包括：

数据检测单元201，数据检测单元201用于通过海洋声速剖面仪器，采集待施工海域的深度、声速、温度和盐度、和海床坐标信息；

构建单元202，构建单元202用于基于深度、声速、温度和盐度、和海床坐标信息，构建海床地貌图；

勘探单元203，勘探单元203用于在海床上开设地震勘探井组，通过地震勘探井组获取海床地震勘探信息；

选取单元204，选取单元204用于基于海床地貌图和海床地震勘探信息，确定钻孔位置；

钻进单元205，钻进单元205用于基于钻孔位置，通过气举反循环钻机钻取桩孔；

采集模块206，采集模块206用于获取气举反循环钻机在执行钻孔作业过程中的压缩气体补入量、钻压和桩孔直径；

筛分模块207，筛分模块207用于对经由钻孔排出的混合浆液进行过滤，称取筛上物的质量，作为沉渣排出量；

处理模块208，处理模块208用于基于压缩气体补入量、钻压、沉渣排出量和桩孔直径，获取桩孔净度参数；

阈值确定模块209，阈值确定模块209用于对筛上物的组分进行分析，确定第一阈值；

调节模块210，调节模块210用于在桩孔净度参数小于或等于第一阈值的情况下，增加气举反循环钻机体补入的压缩气量；

调节模块210还用于在桩孔净度参数大于第一阈值的情况下，减少气举反循环钻机体补入的压缩气量。

本发明提供的斜拉桥深水超长桩钻进数据数字识别装置，通过数据检测单元201和构建单元202对海洋声速剖面仪器对施工海域进行勘探，可以获取到海床地貌图，通过勘探单元203对施工海域的海床进行地震勘探，可以获取到海床地震勘探信息；进一步通过选取单元204油海床地貌图和海床地震勘探信息的来确定钻孔位置，一方面能够降低桩孔出现塌陷的概率；另一方面能够使得桩孔开设在地势较为平缓，且强度较高的地层上，可以保障斜拉桥的强度，同时可以相应的缩短钻孔深度，利于降低斜拉桥施工成本，缩短施工周期。

本发明提供的斜拉桥深水超长桩钻进数据数字识别装置，通过采集模块206采集获取气举反循环钻机在执行钻孔作业过程中的压缩气体补入量、钻压和桩孔直径；通过筛分模块207对经由钻孔排出的混合浆液进行过滤，称取筛上物的质量，获取沉渣排出量；通过处理模块208基于压缩气体补入量、钻压、沉渣排出量和桩孔直径，获取桩孔净度参数，该桩孔净度参数即可表征桩孔的清渣效果，桩孔净度参数的数值越高，则说明桩孔的清渣效果越好，此时可以提高桩孔钻进的效率。进一步地，再通过阈值确定模块209对筛上物的组分进行分析，确定第一阈值，通过调节模块210在桩孔净度参数小于或等于第一阈值的情况下，说明桩孔的清渣效果较差，桩底可能留有较多的沉渣，而这部分沉渣或裹挟着钻头，导致钻进效率降低，因此增加气举反循环钻机体补入的压缩气量，进一步降低泥浆空气混合浆液的密度，增加排出沉渣的能力，以减少桩孔内的沉渣量，提高钻进效率。在桩孔净度参数大于第一阈值的情况下，说明桩孔内的沉渣量较小，此时可以减小压缩气体补入量，以提高桩孔内泥浆的整体密度，可以对桩孔起到更好的保护作用，降低出现坍孔现象的概率，能够保障桩孔钻进的成功率。

在本发明的描述中，术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定，术语“上”、“下”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“连接”、“安装”、“固定”等均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本发明中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。