CN111024452B - 一种用于岩土地层的新型水气同步取样探头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于岩土地层的新型水气同步取样探头，包括锥尖、壳体组件、第一快接组件、驱动组件和线缆接头，壳体组件包括连接筒柱和线缆连接头，连接筒柱底部连接有锥侧连接头，锥侧连接头底部设有锥尖，锥侧连接头底部与锥尖之间设有透水圈，第一快接组件安装于连接筒柱内部，第一快接组件包括第一连接头、第一快接公头、第一快接母头、第二连接头和第一取样筒，连接筒柱通过顶柱与线缆连接头连接，驱动组件包括电机、丝杠、导向块和导筒，筒底部与第一取样筒顶部连接固定。本发明通过连接头、快速接头及球头将两个取样筒连通并形成一个封闭的空间，利用电机驱动取样筒轴向移动，带动连接头和快速接头轴向移动，实现取样筒的打开或封闭。

Description

一种用于岩土地层的新型水气同步取样探头

技术领域

本发明涉及一种探头装置，尤其涉及一种用于岩土地层的新型水气同步取样探头。

背景技术

取样探头广泛应用于地质勘察、岩土工程勘察、海洋地质调查领域，用于对一定地区内的地下流体、岩石、地层构造、矿产及地貌等样品进行取样观察研究，通过对所采样品的组分、背景成分，样品的温度、压力、流量等参数测量来评价该地区的地质特征。

岩土地层中的水是地球岩石圈物质循环的重要组成部分，也是人类可利用水资源的重要组成部分。岩土中许多物理、化学和生物过程常常需要在一定的水分条件下才能进行。此外，许多土体性质，如结构性、塑性、压缩性、附着性、粘着性、粘结性等，都与地层中的水分状况密切相关。水分在岩土地层中的储存、运动和变化对岩土环境影响甚大，因此，在岩土工程中经常需要对不同地层和位置的地下水进行取样，经过测试化验分析后，了解和推断岩土层的相关特性。

岩土地层中还天然存在各种气体，如：大气、土壤中的气、沉积岩中的气、地幔排出气、海底沉积物中的气等。依据气体相态的不同可分为：游离气、溶解气、吸附气和固体水溶气；依据成分主要分为CH₄、N₂、H₂S和CO₂等。气体在岩土层中赋存并相互作用，一方面成为资源被开采利用，另一方面也可能成为一种潜在地质灾害对工程构成威胁。随着地下空间开发的深入，越来越多的工程遭遇到了地下有害气体，含有害气体地层的工程灾害问题愈发突出。当工程遭遇含气地层时，首先要需要查明地层中气体的来源、主要贮存层位、分布范围等，而含气地层中气样的采集获取，对于反演所建工程场地中含气土层的产气环境、产气年代和气体运移聚集过程等十分重要。

现有岩土工程技术对地层中的水、气样品采集，多依赖于钻探。先在地表钻探成孔，成孔后再将取样器放入钻孔井内进行样品采集。这种方式由于预先钻孔，往往会造成地层沿不同深度层位的水或气体混溶，从而导致所取样品并非代表是从预定深度位置地层中获取的，可能导致不准确的化验结果，进而造成岩土层特性的误判。同时，现有的地下水、气样品采集装置往往是独立的，也即采水与采气样品装置各自独立，不具备对采水、采气的同步实施功能。

发明内容

针对现有技术存在的不足之处，本发明的目的在于提供一种用于岩土地层的新型水气同步取样探头，取样探头通过连接头、快速接头及设置在快速接头内的球头将两个取样筒连通，并能够在弹簧的支撑下组成一个封闭的空间，利用电机驱动取样筒轴向移动，带动连接头和快速接头轴向移动，使球头与快速接头内部的阶梯孔相配合，实现取样筒的打开或者封闭；将探头压入至预定层位，即可完成对预定层位的岩土地层中水气样品的同步采集工作，使用起来非常方便。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种用于岩土地层的新型水气同步取样探头，包括锥尖、壳体组件、第一快接组件、驱动组件和线缆接头，所述壳体组件包括连接筒柱和线缆连接头，所述连接筒柱底部连接有锥侧连接头，所述锥侧连接头底部设有锥尖，所述锥侧连接头底部与锥尖之间设有透水圈，所述第一快接组件安装于连接筒柱内部，所述第一快接组件包括第一连接头、第一快接公头、第一快接母头、第二连接头和第一取样筒，所述第一连接头与锥侧连接头连接，所述第一连接头中心具有水流通道B，所述锥侧连接头中心具有与水流通道B相连通的水流通道A，所述第一快接公头下部具有大口径孔腔A，所述第一快接公头上部具有与大口径孔腔A相连通的小口径孔腔A，所述第一快接公头中活动安装有第一球头，所述第一球头由圆柱体端A和球头端A组成，所述第一球头的球头端A配合位于第一快接公头的大口径孔腔A中，所述第一球头的圆柱体端A升降活动安装于第一快接公头的小口径孔腔A中，所述第一球头的圆柱体端A与第一快接公头的小口径孔腔A的孔壁之间具有透水间隙A，所述第一连接头顶部密闭插接于第一快接公头的大口径孔腔A底部，所述第一球头的球头端A底部与第一连接头顶部之间安装有第一弹簧，所述第一快接公头的大口径孔腔A与小口径孔腔A之间形成第一透水通道，所述第一球头的球头端A在第一弹簧弹力作用下堵塞封闭第一透水通道；所述第一快接母头下部具有活动腔A，所述第一快接母头上部从上至下依次设有大口径孔腔B、小口径孔腔B，大口径孔腔B、小口径孔腔B、活动腔A依次连通，所述第一快接公头顶部活动插接于第一快接母头的活动腔A中，所述第一快接母头底端与锥侧连接头顶端之间安装有第二弹簧，所述第二弹簧套装于第一快接公头外部，所述第一取样筒通过第二连接头与第一快接母头密闭连通，所述第一取样筒内部具有第一取样腔，所述第二连接头中心具有水流通道C，所述水流通道C连通第一取样腔与第一快接母头的大口径孔腔B，所述第一快接母头上部活动安装有第二球头，所述第二球头由圆柱体端B和球头端B组成，所述第二球头的球头端B配合位于第一快接母头的大口径孔腔B中，所述第二球头的圆柱体端B升降活动安装于第一快接母头的小口径孔腔B中，所述第二球头的圆柱体端B与第一球头的圆柱体端A相对应，所述第二球头的圆柱体端B与第一快接母头的小口径孔腔B的孔壁之间具有透水间隙B，所述第二连接头底部密闭插接于第一快接母头的大口径孔腔B顶部，所述第二球头的球头端B顶部与第二连接头底部之间安装有第三弹簧，所述第一快接母头的大口径孔腔B与小口径孔腔B之间形成第二透水通道，所述第二球头的球头端B在第三弹簧弹力作用下堵塞封闭第二透水通道；所述连接筒柱通过顶柱与线缆连接头连接，所述驱动组件包括电机、丝杠、导向块和导筒，所述电机安装于线缆连接头下端内部，所述导筒安装于顶柱内部，所述丝杠与电机的输出轴固定连接，所述导向块螺纹升降套装于丝杠上，所述导向块与丝杠螺纹连接，所述丝杠转动会驱动导向块升降运动，所述导筒固定于导向块底部，所述丝杠活动位于导筒内部，所述导筒底部与第一取样筒顶部连接固定。

为了更好地实现本发明，本发明还包括第二快接组件，所述第二快接组件与第一快接组件结构完全相同，所述第二快接组件、第一快接组件上下重叠安装于连接筒柱内部，所述第一快接组件顶部与第二快接组件底部密闭连通，所述导筒底部与第二快接组件顶部连接固定。

进一步的技术方案是：所述第二快接组件安装于连接筒柱内部，所述第二快接组件、第一快接组件上下重叠，所述第二快接组件包括第三连接头、第二快接公头、第二快接母头、第四连接头和第二取样筒，所述第三连接头与第一取样筒连接，所述第三连接头中心具有与第一取样筒的第一取样腔相连通的水流通道D，所述第二快接公头下部具有大口径孔腔C，所述第二快接公头上部具有与大口径孔腔C相连通的小口径孔腔C，所述第二快接公头中活动安装有第三球头，所述第三球头由圆柱体端C和球头端C组成，所述第三球头的球头端C配合位于第二快接公头的大口径孔腔C中，所述第三球头的圆柱体端C升降活动安装于第二快接公头的小口径孔腔C中，所述第三球头的圆柱体端C与第二快接公头的小口径孔腔C的孔壁之间具有透水间隙C，所述第三连接头顶部密闭插接于第二快接公头的大口径孔腔C底部，所述第三球头的球头端C底部与第三连接头顶部之间安装有第五弹簧，所述第二快接公头的大口径孔腔C与小口径孔腔C之间形成第三透水通道，所述第三球头的球头端C在第五弹簧弹力作用下堵塞封闭第三透水通道；所述第二快接母头下部具有活动腔B，所述第二快接母头上部从上至下依次设有大口径孔腔D、小口径孔腔D，大口径孔腔D、小口径孔腔D、活动腔D依次连通，所述第二快接公头顶部活动插接于第二快接母头的活动腔B中，所述第二快接母头底端与第三连接头顶端之间安装有第四弹簧，所述第四弹簧套装于第二快接公头外部，所述第二取样筒通过第四连接头与第二快接母头密闭连通，所述第二取样筒内部具有第二取样腔，所述第四连接头中心具有水流通道E，所述水流通道E连通第二取样腔与第二快接母头的大口径孔腔D，所述第二快接母头上部活动安装有第四球头，所述第四球头由圆柱体端D和球头端D组成，所述第四球头的球头端D配合位于第二快接母头的大口径孔腔D中，所述第四球头的圆柱体端D升降活动安装于第二快接母头的小口径孔腔D中，所述第四球头的圆柱体端D与第三球头的圆柱体端C相对应，所述第四球头的圆柱体端D与第二快接母头的小口径孔腔D的孔壁之间具有透水间隙D，所述第四连接头底部密闭插接于第二快接母头的大口径孔腔D顶部，所述第四球头的球头端D顶部与第四连接头底部之间安装有第六弹簧，所述第二快接母头的大口径孔腔D与小口径孔腔D之间形成第四透水通道，所述第四球头(20的球头端D在第六弹簧弹力作用下堵塞封闭第四透水通道；所述导筒底部与第二取样筒顶部连接固定。

作为优选，所述线缆接头下部包裹设有保护筒，所述线缆连接头上部密闭插接安装有承载座套，所述承载座套顶部密闭连接有接头护套，所述接头护套内部安装有线缆接头，所述线缆接头与电机之间连接有输电线缆。

作为优选，所述锥侧连接头顶部密闭插接于连接筒柱底部，所述第一连接头底部密闭插接于锥侧连接头顶部，所述第二连接头顶部密闭插接于第一取样筒底部，所述第二连接头底部密闭插接于第一快接母头顶部。

作为优选，所述第三连接头顶部密闭插接于第二快接公头底部，所述第三连接头底端密闭插接于第一取样筒顶部，所述第四连接头顶部密闭插接于第二取样筒底部，所述第四连接头底部密闭插接于第二快接母头顶部。

本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本发明取样探头通过连接头、快速接头及设置在快速接头内的球头将两个取样筒连通，并能够在弹簧的支撑下组成一个封闭的空间，利用电机驱动取样筒轴向移动，带动连接头和快速接头轴向移动，使球头与快速接头内部的阶梯孔相配合，实现取样筒的打开或者封闭，完成取样工作，使用起来非常方便。

(2)本发明取样探头操作简单，工作稳定，能够在深海和陆地中使用。

(3)本发明能够实现对预定层位的岩土地层里面的水和气的分离及同步取样，在取样时，由于气体相对较轻，待测岩土中的气体会进入到上面的第二取样筒中，由于水相对较重，待测岩土中的水留在第一取样筒中；待内外压力平衡后，让电机反转，用球头封闭住取样腔，将取样探头回收，这样就分别取得预定层位的岩土地层中水和气体的样品。

附图说明

图1为本发明仅安装有第一快接组件的结构示意图；

图2为本发明安装有第一快接组件和第二快接组件的结构示意图；

图3为图2中第一快接组件位置处的局部放大示意图；

图4为图2中第二快接组件位置处的局部放大示意图；

图5为图2中驱动组件位置处的局部放大示意图。

其中，附图中的附图标记所对应的名称为：

1－锥尖，2－透水圈，3－锥侧连接头,4－第一连接头,5－第一快接公头,6－第一弹簧,7－第二弹簧,8－第一球头，81－圆柱体端A，82－球头端A,9－第一快接母头，91－上腔体A,92－下腔体A,10－第二球头，101－圆柱体端B,102－球头端B,11－第三弹簧,12－第二连接头,13－第一取样筒，131－第一取样腔,14－第三连接头,15－第四弹簧,16－第五弹簧,17－第三球头,18－第二快接公头,19－第二快接母头，20－第四球头,21－第六弹簧,22－第四连接头,23－连接筒柱,24－第二取样筒,241－第二取样腔,25－导筒,26－丝杠,27－顶柱,28－导向块,29－电机，30－线缆连接头,31－保护筒,32－承载座套,33－接头护套,34－线缆接头。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明：

实施例一

如图1所示，一种用于岩土地层的新型水气同步取样探头，包括锥尖1、壳体组件、第一快接组件、驱动组件和线缆接头34，壳体组件包括连接筒柱23和线缆连接头30，连接筒柱23底部连接有锥侧连接头3，锥侧连接头3底部设有锥尖1，锥尖1呈圆锥形状。锥侧连接头3底部与锥尖1之间设有透水圈2，第一快接组件安装于连接筒柱23内部，第一快接组件包括第一连接头4、第一快接公头5、第一快接母头9、第二连接头12和第一取样筒13，第一连接头4与锥侧连接头3连接，第一连接头4中心具有水流通道B，锥侧连接头3中心具有与水流通道B相连通的水流通道A。

如图1所示，第一快接公头5下部具有大口径孔腔A，第一快接公头5上部具有与大口径孔腔A相连通的小口径孔腔A，第一快接公头5中活动安装有第一球头8，第一球头8由圆柱体端A81和球头端A82组成，第一球头8的球头端A82配合位于第一快接公头5的大口径孔腔A中，第一球头8的圆柱体端A81升降活动安装于第一快接公头5的小口径孔腔A中，第一球头8的圆柱体端A81与第一快接公头5的小口径孔腔A的孔壁之间具有透水间隙A，第一连接头4顶部密闭插接于第一快接公头5的大口径孔腔A底部，第一球头8的球头端A82底部与第一连接头4顶部之间安装有第一弹簧6，第一快接公头5的大口径孔腔A与小口径孔腔A之间形成第一透水通道，第一球头8的球头端A82在第一弹簧6弹力作用下堵塞封闭第一透水通道。

如图1所示，第一快接母头9下部具有活动腔A(又称下腔体A92)，第一快接母头9上部从上至下依次设有大口径孔腔B、小口径孔腔B，大口径孔腔B(又称上腔体A91)、小口径孔腔B、活动腔A(又称下腔体A92)依次连通，第一快接公头5顶部活动插接于第一快接母头9的活动腔A中，第一快接母头9底端与锥侧连接头3顶端之间安装有第二弹簧7，第二弹簧7套装于第一快接公头5外部，第一取样筒13通过第二连接头12与第一快接母头9密闭连通，第一取样筒13内部具有第一取样腔131，第二连接头12中心具有水流通道C，水流通道C连通第一取样腔131与第一快接母头9的大口径孔腔B，第一快接母头9上部活动安装有第二球头10，第二球头10由圆柱体端B101和球头端B102组成，第二球头10的球头端B102配合位于第一快接母头9的大口径孔腔B中，第二球头10的圆柱体端B101升降活动安装于第一快接母头9的小口径孔腔B中，第二球头10的圆柱体端B101与第一球头8的圆柱体端A81相对应，第二球头10的圆柱体端B101与第一快接母头9的小口径孔腔B的孔壁之间具有透水间隙B，第二连接头12底部密闭插接于第一快接母头9的大口径孔腔B顶部，第二球头10的球头端B102顶部与第二连接头12底部之间安装有第三弹簧11，第一快接母头9的大口径孔腔B与小口径孔腔B之间形成第二透水通道，第二球头10的球头端B102在第三弹簧11弹力作用下堵塞封闭第二透水通道。

如图1所示，连接筒柱23通过顶柱27与线缆连接头30连接，驱动组件包括电机29、丝杠26、导向块28和导筒25，电机29安装于线缆连接头30下端内部，导筒25安装于顶柱27内部，丝杠26与电机29的输出轴固定连接，导向块28螺纹升降套装于丝杠26上，导向块28与丝杠26螺纹连接，丝杠26转动会驱动导向块28升降运动，导筒25固定于导向块28底部，丝杠26活动位于导筒25内部，导筒25底部与第一取样筒13顶部连接固定。

本实施例所有相连接的部位均做有密封处理。

实施例二

如图2～图5所示，一种用于岩土地层的新型水气同步取样探头，包括锥尖1、壳体组件、第一快接组件、第二快接组件、驱动组件和线缆接头34，壳体组件包括连接筒柱23和线缆连接头30，连接筒柱23底部连接有锥侧连接头3，锥侧连接头3底部设有锥尖1，锥尖1呈圆锥形状。锥侧连接头3底部与锥尖1之间设有透水圈2，第一快接组件安装于连接筒柱23内部，第一快接组件包括第一连接头4、第一快接公头5、第一快接母头9、第二连接头12和第一取样筒13，第一连接头4与锥侧连接头3连接，第一连接头4中心具有水流通道B，锥侧连接头3中心具有与水流通道B相连通的水流通道A。第二快接组件与第一快接组件结构完全相同，第二快接组件、第一快接组件上下重叠安装于连接筒柱23内部，第一快接组件顶部与第二快接组件底部密闭连通。

如图2、图3所示，第一快接公头5下部具有大口径孔腔A，第一快接公头5上部具有与大口径孔腔A相连通的小口径孔腔A，第一快接公头5中活动安装有第一球头8，第一球头8由圆柱体端A81和球头端A82组成，第一球头8的球头端A82配合位于第一快接公头5的大口径孔腔A中，第一球头8的圆柱体端A81升降活动安装于第一快接公头5的小口径孔腔A中，第一球头8的圆柱体端A81与第一快接公头5的小口径孔腔A的孔壁之间具有透水间隙A，第一连接头4顶部密闭插接于第一快接公头5的大口径孔腔A底部，第一球头8的球头端A82底部与第一连接头4顶部之间安装有第一弹簧6，第一快接公头5的大口径孔腔A与小口径孔腔A之间形成第一透水通道，第一球头8的球头端A82在第一弹簧6弹力作用下堵塞封闭第一透水通道。

如图2、图3所示，第一快接母头9下部具有活动腔A(又称下腔体A92)，第一快接母头9上部从上至下依次设有大口径孔腔B、小口径孔腔B，大口径孔腔B(又称上腔体A91)、小口径孔腔B、活动腔A(又称下腔体A92)依次连通，第一快接公头5顶部活动插接于第一快接母头9的活动腔A中，第一快接母头9底端与锥侧连接头3顶端之间安装有第二弹簧7，第二弹簧7套装于第一快接公头5外部，第一取样筒13通过第二连接头12与第一快接母头9密闭连通，第一取样筒13内部具有第一取样腔131，第二连接头12中心具有水流通道C，水流通道C连通第一取样腔131与第一快接母头9的大口径孔腔B，第一快接母头9上部活动安装有第二球头10，第二球头10由圆柱体端B101和球头端B102组成，第二球头10的球头端B102配合位于第一快接母头9的大口径孔腔B中，第二球头10的圆柱体端B101升降活动安装于第一快接母头9的小口径孔腔B中，第二球头10的圆柱体端B101与第一球头8的圆柱体端A81相对应，第二球头10的圆柱体端B101与第一快接母头9的小口径孔腔B的孔壁之间具有透水间隙B，第二连接头12底部密闭插接于第一快接母头9的大口径孔腔B顶部，第二球头10的球头端B102顶部与第二连接头12底部之间安装有第三弹簧11，第一快接母头9的大口径孔腔B与小口径孔腔B之间形成第二透水通道，第二球头10的球头端B102在第三弹簧11弹力作用下堵塞封闭第二透水通道。

如图2、图4所示，第二快接组件安装于连接筒柱23内部，第二快接组件、第一快接组件上下重叠，第二快接组件包括第三连接头14、第二快接公头18、第二快接母头19、第四连接头22和第二取样筒24，第三连接头14与第一取样筒13连接，第三连接头14中心具有与第一取样筒13的第一取样腔131相连通的水流通道D，第二快接公头18下部具有大口径孔腔C，第二快接公头18上部具有与大口径孔腔C相连通的小口径孔腔C，第二快接公头18中活动安装有第三球头17，第三球头17由圆柱体端C和球头端C组成，第三球头17的球头端C配合位于第二快接公头18的大口径孔腔C中，第三球头17的圆柱体端C升降活动安装于第二快接公头18的小口径孔腔C中，第三球头17的圆柱体端C与第二快接公头18的小口径孔腔C的孔壁之间具有透水间隙C，第三连接头14顶部密闭插接于第二快接公头18的大口径孔腔C底部，第三球头17的球头端C底部与第三连接头14顶部之间安装有第五弹簧16，第二快接公头18的大口径孔腔C与小口径孔腔C之间形成第三透水通道，第三球头17的球头端C在第五弹簧16弹力作用下堵塞封闭第三透水通道。

如图4所示，第二快接母头19下部具有活动腔B(又称下腔体B)，第二快接母头19上部从上至下依次设有大口径孔腔D(又称上腔体B)、小口径孔腔D，大口径孔腔D(又称上腔体B)、小口径孔腔D、活动腔D(又称下腔体B)依次连通，第二快接公头18顶部活动插接于第二快接母头19的活动腔B中，第二快接母头19底端与第三连接头14顶端之间安装有第四弹簧15，第四弹簧15套装于第二快接公头18外部，第二取样筒24通过第四连接头22与第二快接母头19密闭连通，第二取样筒24内部具有第二取样腔241，第四连接头22中心具有水流通道E，水流通道E连通第二取样腔241与第二快接母头19的大口径孔腔D，第二快接母头19上部活动安装有第四球头20，第四球头20由圆柱体端D和球头端D组成，第四球头20的球头端D配合位于第二快接母头19的大口径孔腔D中，第四球头20的圆柱体端D升降活动安装于第二快接母头19的小口径孔腔D中，第四球头20的圆柱体端D与第三球头17的圆柱体端C相对应，第四球头20的圆柱体端D与第二快接母头19的小口径孔腔D的孔壁之间具有透水间隙D，第四连接头22底部密闭插接于第二快接母头19的大口径孔腔D顶部，第四球头20的球头端D顶部与第四连接头22底部之间安装有第六弹簧21，第二快接母头19的大口径孔腔D与小口径孔腔D之间形成第四透水通道，第四球头20的球头端D在第六弹簧21弹力作用下堵塞封闭第四透水通道。

如图2、图5所示，连接筒柱23通过顶柱27与线缆连接头30连接，驱动组件包括电机29、丝杠26、导向块28和导筒25，电机29安装于线缆连接头30下端内部，导筒25安装于顶柱27内部，丝杠26与电机29的输出轴固定连接，导向块28螺纹升降套装于丝杠26上，导向块28与丝杠26螺纹连接，丝杠26转动会驱动导向块28升降运动，导筒25固定于导向块28底部，丝杠26活动位于导筒25内部，导筒25底部与第二取样筒24顶部连接固定。

本实施例优选的导筒25底部与第二快接组件顶部连接固定。锥侧连接头3顶部密闭插接于连接筒柱23底部，第一连接头4底部密闭插接于锥侧连接头3顶部，第二连接头12顶部密闭插接于第一取样筒13底部，第二连接头12底部密闭插接于第一快接母头9顶部。第三连接头14顶部密闭插接于第二快接公头18底部，第三连接头14底端密闭插接于第一取样筒13顶部，第四连接头22顶部密闭插接于第二取样筒24底部，第四连接头22底部密闭插接于第二快接母头19顶部。

如图5所示，线缆接头34下部包裹设有保护筒31，线缆连接头30上部密闭插接安装有承载座套32，承载座套32顶部密闭连接有接头护套33，接头护套33内部安装有线缆接头34，线缆接头34与电机29之间连接有输电线缆。本实施例所有相连接的部位均做有密封处理。

本发明第一连接头4、第一快接公头5、第一球头8、第一快接母头9、第二球头10、第二连接头12、第一取样筒13、第三连接头14、第三球头17、第二快接公头18、第二快接母头19、第四球头20、第四连接头22、第二取样筒24在第一弹簧6、第二弹簧7、第三弹簧11、第四弹簧15、第五弹簧16、第六弹簧21支撑下组成一个封闭的空间。当电机29正转时，带动丝杠26正向转动，丝杠26正向转动带动导向块28向下运动，导向块28向下运动带动导筒25整体向下运动，导筒25向下运动带动第二取样筒24向下运动，第二取样筒24向下运动时迫使第一球头8和第二球头10的圆柱端相互挤压，接着驱动第一取样筒13向下运动，并且迫使第三球头17和第四球头20的圆柱端相互挤压，进而使得上述所有球头的球头端分别离开各自对应的阶梯面，使第二取样筒24的第二取样腔241、第一取样筒13的第一取样腔131依次与透水圈2连通，电机29反转时，所有球头在弹簧的支撑下封闭住各个取样腔(包括第二取样腔241、第一取样腔131)。

使用前先使两个取样腔(第一取样腔131、第二取样腔241)与透水圈2连通，用真空饱和仪将两个取样腔里面抽成真空，然后用球头封闭住取样腔，当把取样探头释放到待测土体后，给电机29通电正转，球头打开取样腔，由于取样腔里面是真空，外部的压力大于取样腔里面的压力，待测岩土里面的水和气会被吸入取样腔。由于气体相对较轻，待测岩土中的气体会进入到上面的第二取样筒24中，由于水相对较重，待测岩土中的水进入第一取样筒13中，待内外压力平衡后，让电机29反转，用球头封闭住取样腔，将取样探头回收。

本发明取样探头操作简单，工作稳定，能够在陆地和深海中使用。

实施例三

如图2～图5所示，一种用于岩土地层的新型水气同步取样探头，包括锥尖1、壳体组件、第一快接组件、第二快接组件、驱动组件，壳体组件下端连接锥尖1，上端通过接头护套33连接线缆接头34，壳体组件与锥尖1之间设有透水圈2，壳体组件内设有第一快接组件、第一取样腔13、第二快接组件、第二取样腔24及驱动组件，第一取样腔13的两端分别通过第一快接组件和第二快接组件与锥尖1和第二取样腔24连接，第二取样腔24上端连接驱动组件，其中，第一快接组件和第二快接组件能够在驱动组件的驱动下在壳体组件内轴向移动，用于将透水圈2、第一取样筒13和第二取样筒24连通或断开。

壳体组件包括连接筒柱23、线缆连接头30、保护筒31、承载座套32，连接筒柱23下端连接锥尖1，上端连接有顶柱27，顶柱27上端连接线缆连接头30，线缆连接头30上部连接保护筒31，保护筒31上端连接承载座套32，承载座套32上部安装有接头护套33，接头护套33内设有线缆接头34。

第一快接组件包括第一连接头4、第一快接公头5、第一弹簧6、第二弹簧7、第一球头8、第一快接母头9、第二球头10、第三弹簧11、第二连接头12。第一连接头4、第二连接头12内部均设有中心通孔，第一快接母头9的上下两端分别开设有腔体，其中，上腔体A91呈阶梯轴状，其小径端与下腔体A92连通，第一快接公头5内部设有阶梯孔，该阶梯孔的小径端与第一快接母头9的下腔体A92连通，第一球头8、第二球头10的一端为球头，另一端为圆柱体。第一快接公头5下端连接第一连接头4，上端插接在第一快接母头9的下腔体A92内，且能够在下腔体A92内部上下移动，第一快接公头5的阶梯孔内安装有第一球头8，第一球头8的圆柱体端A81从阶梯孔小径端伸出到下腔体A92内，球头端A82能够与阶梯孔的阶梯面相抵，且球头端通过第一弹簧6与第一连接头4连接。第一弹簧6支撑着第一球头8的球头端A82密封着第一快接公头5的阶梯孔，第一快接母头9的上腔体A91内安装有第二球头10，第二球头10的圆柱体端B101从上腔体A91小径端伸出到下腔体A92里，球头端B102能够与上腔体A91的阶梯面相抵，且球头端B102通过第三弹簧11与第二连接头12连接，第三弹簧11使第二球头10的球头端B102密封住第一快接母头9上腔体A91，第二连接头12上端连接第一取样筒13。

本实施例还包括锥侧连接头3，锥侧连接头3设于锥尖1与第一连接头4之间，并与连接柱23下端连接，锥侧连接头3与第一快接母头9之间安装有第二弹簧7，锥侧连接头3与锥尖1之间设有透水圈2。锥侧连接头3和连接筒柱23之间做密封处理，锥侧连接头3内部设有通气孔，锥侧连接头3上部与第一连接头4的中心通孔连通，下部与透水圈2连通，且通过透水圈2与第一连接头4形成进液通道。

本实施例的第二快接组件与第一快接组件结构相同，第二快接组件具体包括第三连接头14、第四弹簧15、第五弹簧16、第三球头17、第二快接公头18、第二快接母头19、第四球头20、第六弹簧21、第四连接头22。第三连接头14、第四连接头22内部均设有中心通孔，第二快接母头19的上下两端分别开设有腔体，其中，上腔体呈阶梯轴状，其小径端与下腔体连通，第二快接公头18内部设有阶梯孔，该阶梯孔的小径端与第二快接母头19的下腔体连通，第三球头17、第四球头20的一端为球头，另一端为圆柱体。

第三连接头14下端连接第一取样腔13，上端连接第二快接公头18，第二快接公头18上端插接在第二快接母头19的下腔体内，且能够在第二快接母头19下腔体192内上下运动，第二快接公头18的阶梯孔内安装有第三球头17，第三球头17的圆柱体端从第二快接公头18的阶梯孔小径端伸出到第二快接母头19下腔体内，第三球头17的球头端能够与第二快接公头18阶梯孔的阶梯面相抵，且第三球头17的球头端通过第五弹簧16与第三连接头14连接，第五弹簧16支撑着第三球头17的球头端密封着第二快接公头18的阶梯孔，第二快接母头19上端连接有第四连接头22，第四连接头22上端连接有第二取样筒24，第二快接母头19的上腔体内安装有第四球头20，第四球头20的圆柱体端从第二快接母头19的上腔体小径端伸出到第二快接母头19的下腔体里，第四球头20的球头端能够与上腔体的阶梯面相抵，且第四球头20的球头端通过第六弹簧21与第四连接头22连接，第六弹簧21使第四球头20的球头端密封住第二快接母头19的上腔体，第二快接母头19与第一取样腔13之间安装有第四弹簧15。

本实施例的驱动组件包括导筒25、丝杠26、导向块28、电机29，导筒25下端连接第二取样筒24，上端连接导向块28，导向块28套设在丝杠26上，与丝杠26螺纹连接，丝杠26插接在导筒25内，丝杠26上端连接电机29的输出轴。本实施例所有相连接的部位均做有密封处理，其工作原理、使用原理与实施例二相同。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种用于岩土地层的新型水气同步取样探头，其特征在于：包括锥尖（1）、壳体组件、第一快接组件、驱动组件和线缆接头（34），所述壳体组件包括连接筒柱（23）和线缆连接头（30），所述连接筒柱（23）底部连接有锥侧连接头（3），所述锥侧连接头（3）底部设有锥尖（1），所述锥侧连接头（3）底部与锥尖（1）之间设有透水圈（2），所述第一快接组件安装于连接筒柱（23）内部，所述第一快接组件包括第一连接头（4）、第一快接公头（5）、第一快接母头（9）、第二连接头（12）和第一取样筒（13），所述第一连接头（4）与锥侧连接头（3）连接，所述第一连接头（4）中心具有水流通道B，所述锥侧连接头（3）中心具有与水流通道B相连通的水流通道A，所述第一快接公头（5）下部具有大口径孔腔A，所述第一快接公头（5）上部具有与大口径孔腔A相连通的小口径孔腔A，所述第一快接公头（5）中活动安装有第一球头（8），所述第一球头（8）由圆柱体端A（81）和球头端A（82）组成，所述球头端A（82）配合位于大口径孔腔A中，所述圆柱体端A（81）升降活动安装于小口径孔腔A中，所述第一连接头（4）顶部密闭插接于第一快接公头（5）的大口径孔腔A底部，所述球头端A（82）底部与第一连接头（4）顶部之间安装有第一弹簧（6）；所述第一快接母头（9）下部具有活动腔A，所述第一快接母头（9）上部从上至下依次设有大口径孔腔B、小口径孔腔B，大口径孔腔B、小口径孔腔B、活动腔A依次连通，所述第一快接公头（5）顶部活动插接于第一快接母头（9）的活动腔A中，所述第一快接母头（9）底端与锥侧连接头（3）顶端之间安装有第二弹簧（7），所述第二弹簧（7）套装于第一快接公头（5）外部，所述第一取样筒（13）通过第二连接头（12）与第一快接母头（9）密闭连通，所述第一快接母头（9）上部活动安装有第二球头（10），所述第二球头（10）由圆柱体端B（101）和球头端B（102）组成，所述球头端B（102）配合位于大口径孔腔B中，所述圆柱体端B（101）升降活动安装于小口径孔腔B中，所述第二球头（10）的圆柱体端B（101）与第一球头（8）的圆柱体端A（81）相对应，所述球头端B（102）顶部与第二连接头（12）底部之间安装有第三弹簧（11）；所述连接筒柱（23）通过顶柱（27）与线缆连接头（30）连接，所述驱动组件包括电机（29）、丝杠（26）、导向块（28）和导筒（25），所述电机（29）安装于线缆连接头（30）下端内部，所述导筒（25）安装于顶柱（27）内部，所述丝杠（26）与电机（29）的输出轴固定连接，所述导向块（28）螺纹升降套装于丝杠（26）上，所述导筒（25）固定于导向块（28）底部，所述丝杠（26）活动位于导筒（25）内部，所述导筒（25）底部与第一取样筒（13）顶部连接固定；

所述的一种用于岩土地层的新型水气同步取样探头，还包括第二快接组件，所述第二快接组件与第一快接组件结构完全相同，所述第二快接组件、第一快接组件上下重叠安装于连接筒柱（23）内部，所述第一快接组件顶部与第二快接组件底部密闭连通，所述导筒（25）底部与第二快接组件顶部连接固定；

所述第二快接组件安装于连接筒柱（23）内部，所述第二快接组件、第一快接组件上下重叠，所述第二快接组件包括第三连接头（14）、第二快接公头（18）、第二快接母头（19）、第四连接头（22）和第二取样筒（24），所述第三连接头（14）与第一取样筒（13）连接，所述第三连接头（14）中心具有与第一取样腔（131）相连通的水流通道D，所述第二快接公头（18）下部具有大口径孔腔C，所述第二快接公头（18）上部具有与大口径孔腔C相连通的小口径孔腔C，所述第二快接公头（18）中活动安装有第三球头（17），所述第三球头（17）由圆柱体端C和球头端C组成，所述球头端C配合位于大口径孔腔C中，所述圆柱体端C升降活动安装于小口径孔腔C中，所述第三连接头（14）顶部密闭插接于第二快接公头（18）的大口径孔腔C底部，所述球头端C底部与第三连接头（14）顶部之间安装有第五弹簧（16）；所述第二快接母头（19）下部具有活动腔B，所述第二快接母头（19）上部从上至下依次设有大口径孔腔D、小口径孔腔D，大口径孔腔D、小口径孔腔D、活动腔D依次连通，所述第二快接公头（18）顶部活动插接于第二快接母头（19）的活动腔B中，所述第二快接母头（19）底端与第三连接头（14）顶端之间安装有第四弹簧（15），所述第四弹簧（15）套装于第二快接公头（18）外部，所述第二取样筒（24）通过第四连接头（22）与第二快接母头（19）密闭连通，所述第二快接母头（19）上部活动安装有第四球头（20），所述第四球头（20）由圆柱体端D和球头端D组成，所述球头端D配合位于大口径孔腔D中，所述圆柱体端D升降活动安装于小口径孔腔D中，所述第四球头（20）的圆柱体端D与第三球头（17）的圆柱体端C相对应，所述球头端D顶部与第四连接头（22）底部之间安装有第六弹簧（21）；所述导筒（25）底部与第二取样筒（24）顶部连接固定；

所述锥侧连接头（3）顶部密闭插接于连接筒柱（23）底部，所述第一连接头（4）底部密闭插接于锥侧连接头（3）顶部，所述第二连接头（12）顶部密闭插接于第一取样筒（13）底部，所述第二连接头（12）底部密闭插接于第一快接母头（9）顶部；

所述第三连接头（14）顶部密闭插接于第二快接公头（18）底部，所述第三连接头（14）底端密闭插接于第一取样筒（13）顶部，所述第四连接头（22）顶部密闭插接于第二取样筒（24）底部，所述第四连接头（22）底部密闭插接于第二快接母头（19）顶部。

2.按照权利要求1所述的一种用于岩土地层的新型水气同步取样探头，其特征在于：所述线缆接头（34）下部包裹设有保护筒（31），所述线缆连接头（30）上部密闭插接安装有承载座套（32），所述承载座套（32）顶部密闭连接有接头护套（33），所述接头护套（33）内部安装有线缆接头（34），所述线缆接头（34）与电机（29）之间连接有输电线缆。