CN101037859B - 双管单动活门式取芯取土器 - Google Patents
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Abstract
一种双管单动活门式取芯取土器，是岩土工程勘察用来采取建筑场地地基土全断面土芯和原状土样的一种工具，属于重管单动回转压入取土器，其内管由容纳土芯的岩芯管和半开衬管衬筒及弹簧活门装置组成，弹簧活门装置由活门座、弹簧翻板和活络管靴组成，外管接头设计有与钻杆接通的冲洗液通道和与控制连轴通道的逆止球阀及与接头垂直的排泄孔。这种取芯取土器适用粘性土、粉土和粉细砂，取芯取样一个钻进回次同时完成，并具有防止土芯、土样脱落的功能，能准确控制钻进进尺，岩芯采取率达到规范规定的有关要求(粘性土不小于80％，砂性土不小于65％)，而且取土质量优于常规(厚壁)取土器，钻进效率明显高于目前常用的取芯取样钻探工艺。
Description
技术领域
本发明涉及双管单动活门式取芯取土器，该取土器是岩土工程勘察用来采取建筑场地地基土全断面土芯和原状土样的一种工具与工艺方法。
背景技术
目前我国岩土工程勘察采取原状土样，一般采用无芯间隔取样和全断面取芯间隔取样两种钻探取样工艺。这两种钻探取样工艺的性能详见表1。
常用的取芯取样勘探工艺性能情况表 表1
随着国家经济建设的发展，工程建设项目，尤其是国家重大工程项目，岩土工程勘察的质量要求越来越高，对于第四纪松散覆盖层既要求采取原土样，进行土的物理力学性质试验，又要求采取全断面岩芯，准确了解土层的性质及其变化规律，有些行业的勘察规范已明确规定，粘性土岩芯采取率不宜小于80％，砂性土不宜小于65％。显然，上述常用的取芯取样钻探工艺方法，已不能较好地满足生产技术发展的需要。
双管单动活门式取芯取土器就其工作原理属于重管单动回转压入取土器。国外回转压入取土器具代表性的主要有丹尼森型取土器和皮切尔型取土器。丹尼森型取土器有内、外两重岩芯管组成，外管接头与钻杆连接可旋转，下端装合金钻头，内管内装有衬管，下端连接管靴，管靴前刃伸出钻头底面，取土时外管旋转，内管由于有轴承连接不跟转，只承受钻具的重力和钻机施加的压力，外管底端合金钻头切割土层的同时，与内管连接的管靴压入土层，随着取土器的钻进，土样被压进衬管，冲洗液则通过钻杆和外、内管间的环状间隙到达孔底，起到冷却钻头，清除被切割粉碎的土体的作用；皮切尔型取土器的结构与取土方法与丹尼森型取土器基本一致，只是皮切尔型取土器在内、外管连接处多了一个弹簧装置，可使外管在钻进回转过程中，作上、下相对活动，调节内管管靴伸出钻头底面的长度，取土效果较丹尼森型取土器好。这两种类型的取土器适用软塑～硬塑的粘性土、粉土及粉细砂土。现国内使用的回转压入取土器大多是丹尼森型或皮切尔型取土器的仿制品，由于此类取土器与同样是先清孔后取样的压入或击入的常规取土器相比，取土工艺相对较复杂，且软粘性土及砂土易脱落，取土器价格也相对较高，尤其是进口产品。因此，此类取土器至今未能在国内得到普及使用。
发明内容
为了解决目前取芯取样钻探工艺所存在的问题，提高岩土工程勘察的质量与效率，并满足生产技术发展的需要，研制了“双管单动活门式取芯取土器”。这种取芯取土器适用粘性土、粉土和粉细砂，取芯取样一个钻进回次同时完成，具有防止土芯、土样脱落的功能，不论是粘性土还是砂土岩芯采取率不低于规范的有关规定，而且采取的原状土质量优于常规(厚壁)取土器的质量，钻进效率明显高于目前常用的取芯取样钻探工艺。
为实现上述目的，本发明提供了一种双管单动活门式取芯取土器，其工作原理与国内、外现有的回转压入取土器基本一致，但本发明的双管单动活门式取芯取土器具有独到的结构性能，能一个钻进回次同时完成取芯取样工作，一个回次最大的钻进深度为2m，较先取芯清孔后取样的常规勘探工艺减少了一个钻进回次，明显提高钻进取芯、取样的效率；具有有效防止软粘性土及砂土脱落的结构装置，保证岩芯采取率不低于规范规定的要求(粘性土80％以上，砂性土65％以上)；外管接头处的球阀具有双向作用功能，钻进时能排泄进入内管的泥浆及废土，提钻时起到密封作用，又能用来泵顶岩芯。
本发明提供了一种双管单动活门式取芯取土器，所述取芯取土器外部由取芯取土器接头、外管上段和外管下段顺序连接，所述外管上段由外管接头、回转轴承连轴和弹簧装置及岩芯管组成，所述外管下段由岩芯管短接和合金钻头组成，所述取芯取土器接头与所述外管上段的一端连接，所述外管上段的另一端与所述外管下段的非合金钻头的一端连接；在所述取芯取土器接头连接的所述外管内，由所述取芯取土器接头、轴承连轴、弹簧装置、内管上段和内管下段顺序连接，所述内管上段为可容纳岩芯的岩芯管，所述内管下段为装衬筒的半开衬管和弹簧活门装置，所述取芯取土器接头与所述轴承连轴、弹簧装置的轴承端套接，所述轴承连轴和所述弹簧装置的另一弹簧端与所述内管上段的一端连接，所述内管上段的另一端与所述内管下段的非弹簧活门装置端连接；所述外管接头内有与钻杆和所述内、外管间环状间隙连通的通道、控制连轴通道的逆止球阀及与所述外管接头垂直的排泄孔，所述排泄孔通向所述取芯取土器外并与所述取芯取土器接头垂直，可通过所述外管接头的所述排泄孔和所述连轴通道用泵把土芯顶出。
本发明的双管单动活门式取芯取土器除了具有现国内、外回转压入取土器的一些基本结构外，其内、外管都由上、下两段组成，内管的上段主要为可容纳岩芯的岩芯管，下段为连接活门装置装有衬筒的半开衬管，弹簧活门装置由活门座、弹簧翻板及活络管靴组成；外管也基本在内管分段处分为两段，外管上段由外管接头、回转轴承连轴和弹簧装置及岩芯管组成，外管接头设计有与钻杆接通的冲洗液通道和控制连轴通道的逆止球阀及与接头垂直的排泄孔，外管下段由岩芯管短接与合金钻头组成。双管单动活门式取芯取土器的基本结构和主要技术数据见附图1(双管单动活门式取芯取土器结构示意图)和表2(双管单动活门式取芯取土器主要技术数据表)；外管接头结构见附图2(外管接头结构剖视图)；弹簧活门装置结构见附图3-①(弹簧活门装置结构剖视图①)与附图3-②(弹簧活门装置结构剖视图②)。
双管单动活门式取芯取土器主要技术数据表 表2
附图简述
附图1：双管单动活门式取芯取土器基本结构的示意图；
附图2：双管单动活门式取芯取土器外管接头结构的剖视图；
附图3：双管单动活门式取芯取土器弹簧活门装置结构的剖视图。附图3-①为活络管靴进入活门座时的结构状态，此时弹簧翻板被活络管靴顶开紧靠座壁。附图3-②为活络管靴落出活门座时的结构状态，此时活络管靴落出活门座弹簧翻板翻下活门关合；
附图4：双管单动活门式取芯取土器取芯取样过程的示意图，过程的具体情况可见
具体实施方式
双管单动活门式取芯取土器下入孔内时，弹簧活门装置4的弹簧翻板42翻下，活络管靴43落出活门座41活门关合，随着取芯取土器在孔内下降，孔内泥浆进入内、外管间的间隙及内管，进入内管的泥浆通过连轴通道A，顶开球阀10，从排泄孔11回流孔内(附图4-a)；当取芯取土器到达孔底，由于钻具自重、活络管靴43的刃口在被压入孔底土层的同时，活络管靴43的上部推开弹簧翻板进入活门座41，球阀10中的钢球回落阀座(附图4-b)；钻进取土时，外管随钻杆旋转，合金钻头9切割土层，随着外管钻进深入，内管在钻具自重和钻机施加的压力作用下，土样渐渐被压进活络管靴43，继后进入衬管与岩芯管(连轴通道A)，与此同时原先进入内管的孔内泥浆，被土芯顶托出逆止球阀，通过排泄孔11回流孔内。泥浆冲洗液则经过钻杆与内、外管间的环状间隙泵入孔底，起到冷却钻头，保护孔壁，把被切割粉碎的砂、土带出孔内的作用。在钻进过程中，还可根据钻进的具体情况，通过钻机液压和弹簧装置，使外管上、下活动，调节内管的受压状态和活络管靴伸出钻头底部的长度。每个回次的钻进进尺不大于2m，进入内管上段岩芯管2的土作为土芯，进入内管下段衬管段3的土作为原状不扰动土样(附图4-c)；当取土器达到取土深度停止钻进时，逆止球阀10落回球阀座，使内管封闭(附图4-d)；提钻时活络管靴落出活门座，在此瞬间，弹簧翻板自动翻下活门关合，挡住活络管靴以上内管中可能下滑的土样(附图4-e)；取芯取土器从孔内提出后，只要卸下外、内管的下段，打开内管下段的半开管，就可取出土样，进入内管上段岩芯管的土芯，可通过外管接头的排泄孔和连轴通道用泵把土芯顶出，同时清洗球阀室和内管。如砂土芯不宜用泵顶，可吊起取芯取土器倒出进入岩芯管的砂土芯。
由于双管单动活门式取芯取土器取芯取样时，外管旋转，内管不跟转，其下端的活络管靴压入土层采取土芯和土样，且管靴的管壁较薄(小于1.5mm)，进入岩芯管和衬管的土芯与土样受到的扰动影响较小。又具有弹簧翻板活门装置和岩芯管+衬管结构，能有效地防止土样脱落，一个钻进回次完成全断面取芯和取样。因此，双管单动活门式取芯取土器可准确控制钻进进尺，克服常规取芯取样勘探工艺存在的一些问题，岩芯的采取率达到规范的有关规定，原状土样的质量优于常规(厚壁)取土器采取的土样，钻进取芯、取样的效率较常规的取芯取样工艺有显著的提高。
Claims (3)
1.一种双管单动活门式取芯取土器，所述取芯取土器外部由取芯取土器接头、外管上段和外管下段顺序连接，所述外管上段由外管接头、回转轴承连轴和弹簧装置及岩芯管组成，所述外管下段由岩芯管短接和合金钻头组成，所述取芯取土器接头与所述外管上段的一端连接，所述外管上段的另一端与所述外管下段的非合金钻头的一端连接；
在所述取芯取土器接头连接的所述外管内，由所述取芯取土器接头、轴承连轴、弹簧装置、内管上段和内管下段顺序连接，所述内管上段为可容纳岩芯的岩芯管，所述内管下段为装衬筒的半开衬管和弹簧活门装置，所述取芯取土器接头与所述轴承连轴、弹簧装置的轴承端套接，所述轴承连轴和所述弹簧装置的另一弹簧端与所述内管上段的一端连接，所述内管上段的另一端与所述内管下段的非弹簧活门装置端连接；
所述外管接头内有与钻杆和所述内、外管间环状间隙连通的通道，控制连轴通道的逆止球阀及与所述外管接头垂直的排泄孔；所述排泄孔通向所述取芯取土器外并与所述取芯取土器接头垂直，可通过所述外管接头的所述排泄孔和所述连轴通道用泵把土芯顶出。
2.根据权利要求1所述的双管单动活门式取芯取土器，其特征是：所述弹簧活门装置由活门座(41)、弹簧翻板(42)、活络管靴(43)组成，所述活络管靴上节进入活门座，弹簧翻板翻起靠座壁，活门打开，活络管靴落出活门座，弹簧翻板随之翻下活门关合。
3.根据权利要求1所述的双管单动活门式取芯取土器，其特征是：取芯取土器的外型的直径呈阶梯型变化，所述外管上段的直径＜所述外管岩芯管短接直径＜所述合金钻头直径。
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Families Citing this family (20)
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|---|---|---|---|---|
| CN102900061B (zh) * | 2012-10-10 | 2015-01-14 | 河海大学 | 活动门封启侧开口取土装置及其取土方法 |
| CN103046527B (zh) * | 2013-01-17 | 2015-08-05 | 天津水运工程勘察设计院 | 一种淤泥和软土的取样设备 |
| CN103603623A (zh) * | 2013-11-29 | 2014-02-26 | 无锡中地地质装备有限公司 | 新型单动机构 |
| CN104372785B (zh) * | 2014-11-19 | 2016-03-30 | 无锡中地地质装备有限公司 | 取土器 |
| CN104452728B (zh) * | 2014-12-15 | 2017-05-24 | 中铁第四勘察设计院集团有限公司 | 一种静力触探取土器 |
| CN105041252A (zh) * | 2015-07-30 | 2015-11-11 | 中国石油集团长城钻探工程有限公司 | 一种保压取心用内提升安全总成 |
| CN105699118B (zh) * | 2016-03-18 | 2018-05-25 | 中国地震局地球物理勘探中心 | 直接用于原状土试样动力特性试验取土器 |
| CN106017981B (zh) * | 2016-07-05 | 2018-07-27 | 同济大学 | 一种便携式麻花钻土样采集器 |
| CN106979007A (zh) * | 2017-03-21 | 2017-07-25 | 中铁西北科学研究院有限公司 | 一种空间全方位的原状土取样设备 |
| CN106872210B (zh) * | 2017-03-28 | 2023-06-23 | 江西省水利科学研究院 | 一种钻芯法检测防渗墙钻取全孔原状芯样的方法 |
| CN107228775B (zh) * | 2017-08-03 | 2024-05-31 | 南京沐瑶信息科技有限公司 | 煤样随钻定点采集装置 |
| CN107366518A (zh) * | 2017-08-11 | 2017-11-21 | 无锡锡钻地质装备有限公司 | 一种通孔式单动双管钻具 |
| CN108286416B (zh) * | 2017-12-07 | 2020-03-20 | 中国海洋石油集团有限公司 | 一种用于软地层的常规取心工具 |
| CN108916393B (zh) * | 2018-08-13 | 2023-11-03 | 四川大学 | 自动触发的翻板结构 |
| CN109238772B (zh) * | 2018-11-23 | 2023-11-14 | 中船勘察设计研究院有限公司 | 契卡式留芯器以及取土器 |
| CN110685604B (zh) * | 2019-10-24 | 2021-10-22 | 山西能源学院 | 一种用于软硬不均砂土层钻进的自调式双管钻具 |
| CN111238868B (zh) * | 2020-03-11 | 2022-07-01 | 山东省环科院环境科技有限公司 | 一种智能取土器 |
| CN112267845B (zh) * | 2020-09-24 | 2023-02-03 | 深圳华力岩土工程有限公司 | 一种搅拌桩钻孔取芯结构及操作工艺 |
| CN114166562B (zh) * | 2021-12-16 | 2024-01-26 | 中国铁路设计集团有限公司 | 一种三重管单动压力补偿式回转取土器及取土方法 |
| CN117345227B (zh) * | 2023-12-05 | 2024-03-12 | 山东黄金集团国际矿业开发有限公司 | 一种地质勘查用取土装置 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3870112A (en) * | 1973-02-20 | 1975-03-11 | Inst Francais Du Petrole | Device for taking samples from loose ground layers |
| CN86205547U (zh) * | 1986-08-05 | 1987-05-27 | 交通部第三航务工程勘察设计院 | 三管单动活门式取土器 |
| CN2103003U (zh) * | 1991-07-31 | 1992-04-29 | 交通部第三航务工程勘察设计院 | 水压活塞式薄壁取土器 |
| CN2175259Y (zh) * | 1993-07-03 | 1994-08-24 | 中国兵器工业北方勘测研究院 | 一种三重管双动回转取土器 |
-
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3870112A (en) * | 1973-02-20 | 1975-03-11 | Inst Francais Du Petrole | Device for taking samples from loose ground layers |
| CN86205547U (zh) * | 1986-08-05 | 1987-05-27 | 交通部第三航务工程勘察设计院 | 三管单动活门式取土器 |
| CN2103003U (zh) * | 1991-07-31 | 1992-04-29 | 交通部第三航务工程勘察设计院 | 水压活塞式薄壁取土器 |
| CN2175259Y (zh) * | 1993-07-03 | 1994-08-24 | 中国兵器工业北方勘测研究院 | 一种三重管双动回转取土器 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| 卞昭庆.原状土取样的规范化.工程勘察 1995年第1期.1995,(1995年第1期),4-9. |
| 卞昭庆.原状土取样的规范化.工程勘察 1995年第1期.1995,(1995年第1期),4-9. * |
| 张水云等.水利水电工程地质勘察中取土器及取样方法探讨.山西水利科技总第147期 第1期.2003,总第147期(第1期),62-64. |
| 张水云等.水利水电工程地质勘察中取土器及取样方法探讨.山西水利科技总第147期 第1期.2003,总第147期(第1期),62-64. * |
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| Publication number | Publication date |
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