CN110082148A - 岩土工程勘探用土壤取样机构 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种岩土工程勘探用土壤取样机构，解决传统勘探工程中样本容易掺杂非设定位置处土壤样本的问题。当进行土壤样本取样时，可对制定位置处进行定点取样，不受其余位置土壤样本干扰，能更为清楚和明确的指示出指定位置出的土壤样本及结构；在进行取样时，其控制盒出发均依赖机械结构来完成，其触发和控制过程不需要考虑钻孔内环境，及时对于存有地下水或者泥浆的钻孔，仍然可实现对制定位置的样本取样，对于恶劣的土木勘探工程适应性更强、容易维护。

Description

岩土工程勘探用土壤取样机构

技术领域

本发明涉及土木工程中土壤样本的获取，特别是涉及一种岩土工程勘探用土壤取样机构。

背景技术

地质勘察土壤取样是岩土工程重要步骤，其过程为钻取机构在地层中钻孔，然后沿孔深取样取出的接近实际的原状结构土样，通过直接观察岩土层的天然状态以及各地层的地质结构，来判断目标区域的地质情况。

传统的土壤取样方法通常是通过钻头部的空腔携带样本，如在钻头中心处开设一圆柱的空腔，在进行钻取的过程中，通过外界压力使得土壤进入空腔并压紧，在将钻台拔出，然后取出位于空腔内的样本，该种取样方法在钻头进行下钻的过程中，容易收到非目标区域土壤的干扰，例如在钻孔内壁不稳定时，孔内部分区域出现塌陷或变形时，空腔会连带塌陷或变形区域内的土壤同时压入空腔，而此时样本所携带的土壤将包含非目标区域的土壤样本，对后期样本类型判断以及地质结构判断造成干扰；另一种方法是通过带有螺旋输送叶片的钻取机构将钻取的土壤输送至空洞外部，此种方法获得土壤样本较为松散，而且在输送过程中同样会造成与非目标区域土壤样本掺杂的现象，依然存在对土壤样本类型判断造成干扰的现象。

发明内容

本发明提供一种岩土工程勘探用土壤取样机构，解决传统勘探工程中样本容易掺杂非设定位置处土壤样本的问题。

其技术方案是，包括钻头部，所述钻头部被配置为切削土壤以实现深度方向的进给；还包括与钻头部可拆卸固定连接的获取部，所述获取部设有与钻孔内壁相对的外周壁，所述外周壁被配置为包括至少部分可相对外周壁向外扩张或向内收缩的刮板，刮板向外扩张时在外周壁处形成进土口；

还包括位于获取部内部空腔并与获取部可相对转动配合的存储盒，存储盒被配置为包括与进土口可连通配合的存储腔体，由进土口进入的土壤样本进入存储盒腔体内存储；

还包括控制刮板扩张或收缩的控制机构，控制机构被配置为包括触发端的结构，当需要进行取样时触发端下行并驱动刮板向外扩张，进而打开进土口；当无需进行取样时，触发端上行并促使刮板恢复原位，进而闭合进土口；

还包括刮板与存储盒之间的传动机构，所述传动机构被配置为当打开进土口时驱动存储盒与进土口相配合形成土壤样本自进土口进入存储盒腔体内的结构；当进土口闭合时，传动机构驱动存储盒恢复原位置。

在上述或一些实施例中，所述获取部包括一端封闭、另一端开放的筒体段，所述外周壁位于筒体段位置处，所述空腔位于圆柱形结构且位于筒体段内，所述存储盒同轴套装于所述筒体段的空腔内，所述存储盒与所述筒体段可相对转动。

在上述或一些实施例中，所述外周壁处设有关于筒体段轴线对称设置的缺口，所述刮板通过转轴固定安装所述缺口内，所述刮板一侧边通过转轴与筒体段转动连接，所述刮板另一侧边为自由端，所述刮板外表面与外周壁相齐平；所述存储盒为设有封闭端和开口端的圆筒状结构，所述开口端与所述空腔的底部接触配合，形成存储盒可绕自身轴线转动的结构；所述转轴止转配合有一半齿轮，对应的所述闭口端的中心处设有一与半齿轮啮合的中心齿轮，当刮板带动转轴进行转动时，半齿轮随之转动并拨动中心齿轮进行转动，并带动存储盒转动；各所述转轴上端还向中心齿轮方向延伸设有一控制杆，所述控制杆的上方设有一带有锥形面的触碰杆，所述触碰杆与触发端为一体结构，当触碰杆下行时，所述锥形面挤压控制杆旋转实现半齿轮的旋转运动。

在上述或一些实施例中，所述空腔内还包括平行间隔设置的控制板和固定板，所述控制板位于控制杆的下方并与所述空腔的内壁固定配合，所述控制板下表面的中心处设有凸出的顶针，所述顶针被配置为定压中心齿轮的中心处，所述顶针的上表面设有与锥形面相对配合的锥形孔；所述固定板位于控制板的上方，其中心处设有与触碰杆滑动配合的滑动孔，所述触发端与固定板上表面之间设有弹性件，形成下压触发端后，触碰杆可在弹性件弹性力作用下恢复原位的结构。

在上述或一些实施例中，所述存储盒上设有与进土口配合的长条形结构的长槽，所述长槽与所存储盒腔体连通，当触发端下行，控制机构驱动存储盒进行转动同时所述长槽与进土口正对，形成样本土壤进入存储盒的结构。

在上述或一些实施例中，所述筒体段下方设有连接头，所述连接头的外壁处设有下凹多个均分分布的键槽，所述键槽或外壁处设有内凹的螺栓孔，所述钻头部设有与连接头对应的连接孔，所述连接孔通过花键、沉头螺栓与所述连接头固定连接。

本发明的有益效果为，当进行土壤样本取样时，可对制定位置处进行定点取样，不受其余位置土壤样本干扰，能更为清楚和明确的指示出指定位置出的土壤样本及结构；在进行取样时，其控制盒出发均依赖机械结构来完成，其触发和控制过程不需要考虑钻孔内环境，及时对于存有地下水或者泥浆的钻孔，仍然可实现对制定位置的样本取样，对于恶劣的土木勘探工程适应性更强、容易维护。

附图说明

图1为本发明个零部件的爆炸示意图。

图2为本发明立体示意图。

图3为外本发明的主视图。

图4为图3的右视图。

图5为本发明中获取部的立体示意图。

图6为本发明中获取部的主视图。

图7为图6的左视图。

具体实施方式

为了更清楚和完整的说明本发明的核心构思，以下将结合具体的实施方案对本发明做进一步的描述和说明。需要注意的是，以下具体实施例旨在说明本发明的构思，并不意味着对本发明的实现方式作出限定，因此本发明的实现方式包括但不限于本申请文件所记载的内容，本领域技术人员跟据本发明构思所作出的替换和规避也应当被认为属于本发明所要求保护或不应当取得授权的范围。

在一实施例中，在与钻头部100连接的获取部200处设置一受外部控制的可进行扩张打开或者回复的刮板202，当进行扩张时，两个或多个位于获取部200 外周壁201上刮板202向外打开，打开后刮板202的自由端形成切削刮取钻孔内壁土壤样本的结构，随着钻头部100的旋转，刮板202不断切削剥离钻孔内壁，而新刮取的图样样本则会互相积压，直至存储盒300被积压装满。

在上述或一些实施例中，钻头部100设有切削土壤的刀刃部，各刀刃部之间设有向钻孔内壁方向排屑的排屑槽，在进行钻孔时，钻头部100作为直接作用于钻孔底部的部件实现对土壤的切削并不断进给直至到达指定位置处。筒体段203 下方设有连接头206，连接头206的外壁处设有下凹多个均分分布的键槽207，键槽207或外壁处设有内凹的螺栓孔208，所述钻头部100设有与连接头206对应的连接孔，所述连接孔通过花键、沉头螺栓与所述连接头206固定连接。传统的钻头部100多采用单纯螺纹或者螺栓进行连接，当钻头尽心切削时，需要承受较大的轴向力和切向力，对于单纯依赖螺栓连接的钻头部100，其螺栓柱处承受切向力产生的剪切力，在工程领域，由于缺乏有效的检测手段，通常只有发生剪切后发挥发现螺栓柱的损坏；而依赖单纯螺栓连接的钻头部100，由于经常与泥浆接触，其螺栓处容易发生锈蚀，对于钻头后期的更换和维护较为困难。在本专利申请中，钻头部100同时采用花键和螺栓实现钻头部100的固定，在实际使用中，其切向力产生的剪切作用由圆周分布的花键螺栓进行分散，使其剪切力被分散至各处，降低其剪切的作用，以便于能够承受更大的载荷，使用寿命也大大增加。

在上述或一些实施例中，为了实现获取部200的结构，获取部200包括一端封闭、另一端开放的筒体段203，筒体段203为变径的空心筒状结构，较小的直径处安装刮板202，筒体内的圆柱形空腔204则用于安装存储盒300，同时筒体段203还设有外周壁201，存储盒300同轴套装于所述筒体段203的空腔204内，所述存储盒300与所述筒体段203可相对转动。外周壁201处设有关于筒体段 203轴线对称设置的缺口205，缺口205包括但不限制为两个，刮板202通过转轴402固定安装所述缺口205内，刮板202一侧边通过转轴402与筒体段203 转动连接，刮板202另一侧边为自由端，转轴402包括位于刮板202下方并与缺口205边框转动配合的轴头，还包括部分与外周壁201转动配合的过渡部，在筒体段203较大直径处的内壁处设有一与过渡部配合的凹槽209，凹槽209两端一端为封闭结构，另一端则用于转轴402安装时的装配，使用时转轴402的过渡部完全嵌入安装在凹槽209内；普通状态下刮板202外表面与外周壁201相齐平。

在上述或一些实施例中，存储盒300用于存放土壤样本，并将样本自钻孔中取出。

存储盒300为设有封闭端302和开口端303的圆筒状空心结构，开口端303 与所述空腔204的底部接触配合，形成存储盒300可绕自身轴线转动的结构，为了更好的实现其转动配合，存储盒300与筒体段203空腔204之间可设置滚珠，包括但不限于在存储盒300开口端303边沿处镶嵌可自由滚动的滚珠，存储盒 300上设有与进土口配合的长条形结构的长槽304303，长槽304303与所存储盒 300腔体连通，当触发端401下行，控制机构400驱动存储盒300进行转动同时所述长槽304303与进土口正对，形成样本土壤进入存储盒300的结构。存储盒 300封闭端302的中心处设有一与半齿轮501啮合的中心齿轮502，转轴402固定配合有一半齿轮501，当刮板202带动转轴402进行转动时，半齿轮501随之转动并带动中心齿轮502进行转动，并带动存储盒300绕自身轴线相对筒体段 203转动；各转轴402上端还向中心齿轮502方向延伸设有一控制杆403，控制杆403的轴线延长线偏离中心齿轮502的轴线，控制杆403的上方设有一带有锥形面405的触碰杆404，触碰杆404的轴线与中心齿轮502的轴线重合，所述触碰杆404与触发端401为一体结构，当触碰杆404下行时，锥形面405挤压控制杆403旋转实现半齿轮501的旋转运动。为了更好的使用，当触碰杆404上行锥形面405脱离挤压控制杆403时，位于两控制杆403之间的拉伸弹簧发生作用，促使两控制杆403恢复初始状态。

在上述或一些实施例中，筒体段203直径较大的部位，其空腔204内还包括平行间隔设置的控制板406和固定板407，控制板406位于控制杆403的下方并与所述空腔204的内壁固定配合，控制板406下表面的中心处设有凸出的顶针 408，顶针408被配置为定压中心齿轮502的中心处，顶针408顶压中心齿轮502，实现对存储盒300的位置的固定，且对应的中心齿轮502的中心处可设置与顶针 408对应的圆孔，以便于存储盒300相对筒体段203转动的结构；所述顶针408 的上表面设有与锥形面405相对配合的锥形孔409，锥形孔409用于锥形面405 下行时与其解除配合，固定板407位于控制板406的上方，其中心处设有与触碰杆404滑动配合的滑动孔，所述触发端401与固定板407上表面之间设有弹性件 410，形成下压触发端401后，触碰杆404可在弹性件410弹性力作用下恢复原位的结构。

在具体使用时，首先将存储盒300自筒体段203的开口端303装入空腔204 内，然后将转轴402的过渡部装入，在具体实践中，过渡部、控制杆403和半齿轮501为构成一体的构件，在进行安装过渡部时，同时装配中心齿轮502和半齿轮501使其完全啮合，然后将控制板406平行放入空腔204，筒体段203空腔204 内壁处设有与控制板406边沿形成限位轴肩部，为了更好是实现固定板407与控制板406之间的具体位置和实现对固定板407的固定，控制板406和固定板407 之间可设置不同高度的套筒210，套筒与空腔204内壁滑动配合，套筒装入后在进行安装固定板407。使用时，获取部200通过螺栓或者其他固定方式固定在空心钻杆的端部，获取部200随钻杆一通动作，同时触发端401位于空心钻杆内，当钻头部100到达设定位置并稳定后，次吃挤压触发端401使其控制刮板202 打开在外周壁201处形成进土口，利用钻杆本身的旋转作用不断剥取设定位置的土壤样本，土壤样本由进土口进入存储盒300腔体内存储；当需要取出时，将钻杆自钻孔中取出，并将获取部200自钻杆处查下，此时取出存储盒300即可，可利用存储盒300的长槽304303辅助样本土壤的取出。

Claims (6)

1.岩土工程勘探用土壤取样机构，包括钻头部(100)，所述钻头部(100)被配置为切削土壤以实现深度方向的进给；其特征在于，还包括与钻头部(100)可拆卸固定连接的获取部(200)，所述获取部(200)设有与钻孔内壁相对的外周壁(201)，所述外周壁(201)被配置为包括至少部分可相对外周壁(201)向外扩张或向内收缩的刮板(202)，刮板(202)向外扩张时在外周壁(201)处形成进土口；

还包括位于获取部(200)内部空腔(204)并与获取部(200)可相对转动配合的存储盒(300)，存储盒(300)被配置为包括与进土口可连通配合的存储腔体(301)，由进土口进入的土壤样本进入存储盒(300)腔体内存储；

还包括控制刮板(202)扩张或收缩的控制机构(400)，控制机构(400)被配置为包括触发端(401)的结构，当需要进行取样时触发端(401)下行并驱动刮板(202)向外扩张，进而打开进土口；当无需进行取样时，触发端(401)上行并促使刮板(202)恢复原位，进而闭合进土口；

还包括刮板(202)与存储盒(300)之间的传动机构(500)，所述传动机构(500)被配置为当打开进土口时驱动存储盒(300)与进土口相配合形成土壤样本自进土口进入存储盒(300)腔体内的结构；当进土口闭合时，传动机构(500)驱动存储盒(300)恢复原位置。

2.根据权利要求1所述的岩土工程勘探用土壤取样机构，其特征在于，所述获取部(200)包括一端封闭、另一端开放的筒体段(203)，所述外周壁(201)位于筒体段(203)位置处，所述空腔(204)位于圆柱形结构且位于筒体段(203)内，所述存储盒(300)同轴套装于所述筒体段(203)的空腔(204)内，所述存储盒(300)与所述筒体段(203)可相对转动。

3.根据权利要求2所述的岩土工程勘探用土壤取样机构，其特征在于，所述外周壁(201)处设有关于筒体段(203)轴线对称设置的缺口(205)，所述刮板(202)通过转轴(402)固定安装所述缺口(205)内，所述刮板(202)一侧边通过转轴(402)与筒体段(203)转动连接，所述刮板(202)另一侧边为自由端，所述刮板(202)外表面与外周壁(201)相齐平；所述存储盒(300)为设有封闭端(302)和开口端(303)的圆筒状结构，所述开口端(303)与所述空腔(204)的底部接触配合，形成存储盒(300)可绕自身轴线转动的结构；所述转轴(402)止转配合有一半齿轮(501)，对应的所述闭口端的中心处设有一与半齿轮(501)啮合的中心齿轮(502)，当刮板(202)带动转轴(402)进行转动时，半齿轮(501)随之转动并拨动中心齿轮(502)进行转动，并带动存储盒(300)转动；各所述转轴(402)上端还向中心齿轮(502)方向延伸设有一控制杆(403)，所述控制杆(403)的上方设有一带有锥形面(405)的触碰杆(404)，所述触碰杆(404)与触发端(401)为一体结构，当触碰杆(404)下行时，所述锥形面(405)挤压控制杆(403)旋转实现半齿轮(501)的旋转运动。

4.根据权利要求3所述的岩土工程勘探用土壤取样机构，其特征在于，所述空腔(204)内还包括平行间隔设置的控制板(406)和固定板(407)，所述控制板(406)位于控制杆(403)的下方并与所述空腔(204)的内壁固定配合，所述控制板(406)下表面的中心处设有凸出的顶针(408)，所述顶针(408)被配置为定压中心齿轮(502)的中心处，所述顶针(408)的上表面设有与锥形面(405)相对配合的锥形孔(409)；所述固定板(407)位于控制板(406)的上方，其中心处设有与触碰杆(404)滑动配合的滑动孔，所述触发端(401)与固定板(407)上表面之间设有弹性件(410)，形成下压触发端(401)后，触碰杆(404)可在弹性件(410)弹性力作用下恢复原位的结构。

5.根据权利要求3或4所述的岩土工程勘探用土壤取样机构，其特征在于，所述存储盒(300)上设有与进土口配合的长条形结构的长槽(304)，所述长槽(304)与所存储盒(300)腔体连通，当触发端(401)下行，控制机构(400)驱动存储盒(300)进行转动同时所述长槽(304)与进土口正对，形成样本土壤进入存储盒(300)的结构。

6.根据权利要求5所述的岩土工程勘探用土壤取样机构，其特征在于，所述筒体段(203)下方设有连接头(206)，所述连接头(206)的外壁处设有下凹多个均分分布的键槽(207)，所述键槽(207)或外壁处设有内凹的螺栓孔(208)，所述钻头部(100)设有与连接头(206)对应的连接孔，所述连接孔通过花键、沉头螺栓与所述连接头(206)固定连接。