CN111595612A - 一种地质勘探用土层采样装置及勘探方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地质勘探用土层采样装置，包括取样筒，所述取样筒的下端设有环刀，还包括设于取样筒内的集淤组件，所述集淤组件包括螺纹连接于取样筒内腔的收集筒，所述收集筒的上端设有用于连接钻杆的连接件，所述收集筒内设有收集空腔，所述收集筒内设有用于将钻孔底面的淤泥集中于收集空腔内的清理件，所述取样筒和钻杆之间设有用于限制取样筒转动的导向件。本发明具有在采集钻孔底面的土壤时，能够排除钻孔底面表层土壤的效果。

Description

一种地质勘探用土层采样装置及勘探方法

技术领域

本发明涉及取样装置技术领域，尤其是涉及一种地质勘探用土层采样装置及勘探方法。

背景技术

工程地质勘察是为查明影响工程建筑物的地质因素而进行的地质调查研究工作，为确定保证建筑物稳定与正常使用的防护措施提供依据。在地质勘探中,为了求得地基土的物理力学性能指标，需要将取土器插入土层一定的深度处取出土壤进行分析，进而为评价土层问题提供了技术指标。钻探取样过程中通常是在土层表面垂直打孔，然后用取土器垂直插入钻孔底面的土层中，从而能够采集到土层较深处的试样。但是在一些土层钻孔时，为了防止钻孔发生坍塌，需要在孔内填充泥浆等用于支撑钻孔，从而提高钻孔的稳定性，然后再进行采样。

现有公告号为CN109406202A的中国发明专利公开了一种新型取土器，包括取样管，取样管的上端安装有端盖，取样管的下端安装有环刀，端盖的底面中心处开设有限位凹槽，端盖的上端面还开设有连通限位槽的排气孔。端盖上还穿设有活塞杆，活塞杆的下端延伸至取样管内部，且活塞杆的下端安装有活塞，活塞朝向限位凹槽的一侧上安装有能够抵触于限位凹槽内的限位凸起。取样过程中通过钻杆将取样管垂直插进钻孔的底面，由于活塞能够封闭住取样管的开口，使得泥浆不能够进入取样管的内腔，取样管垂直插进土层内时，活塞将受到土层的反作用力向上滑动，土层将进入取样管，拔出取样管即可以进行采集到试样。

上述中的现有技术方案存在以下缺陷：上述方案中虽然可以避免取样过程中泥浆进入取样管内，但是由于钻孔内填充了泥浆，钻孔底面表层部分的土壤受到泥浆的浸泡，容易对后期土壤检测造成影响。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的是提供一种地质勘探用土层采样装置及勘探方法，具有在采集钻孔底面的土壤时，能够排除钻孔底面表层土壤的效果。

本发明的上述发明目的之一是通过以下技术方案得以实现的：

一种地质勘探用土层采样装置，包括取样筒，所述取样筒的下端设有环刀，还包括设于取样筒内的集淤组件，所述集淤组件包括螺纹连接于取样筒内腔的收集筒，所述收集筒的上端设有用于连接钻杆的连接件，所述收集筒内设有收集空腔，所述收集筒内设有用于将钻孔底面的淤泥集中于收集空腔内的清理件，所述取样筒和钻杆之间设有用于限制取样筒转动的导向件。

通过采用上述技术方案，取样过程中，钻杆通过连接件连接于收集筒的上端，初始时调整取样筒和收集筒的位置，使得环刀的下端和收集筒的下端处于同一水平面上，将装置伸入钻孔内，并且使得取样筒的下端抵触于钻孔的底面上，通过清理件可以将钻孔底面表层的土壤集中于收集筒内，然后再通过钻杆驱动收集筒转动，在导向件的作用下，转动收集筒能够驱动取样筒向下运动，环刀能够更加方便取样筒插接进土层里，钻孔表面的土层被收集于收集筒内，收集的土壤集中于取样筒内，取样后将取样筒内的土壤取出即可。并且取样筒的内壁上设有螺纹，能够提高土壤和取样筒之间的摩擦力，提高取样时候的稳定性，使得土样不容易从取样筒中掉落出来。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述连接件包括设于收集筒上表面上的支架，所述支架上设有连接筒，所述连接筒内设有方形柱，钻杆可拆卸连接于所述方形柱的上端。

通过采用上述技术方案，钻杆连接于方形柱上，使得钻杆转动即可以带动收集筒转动，从而驱动取样筒插接进土层里。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述连接筒包括设于支架上的第一筒体，还包括转动连接于收集筒上的第二筒体，所述第一筒体和第二筒体内均开设有用于供方形柱上下滑动的滑动空腔，所述滑动空腔的截面与方形柱的截面相配合，所述清理件包括设于第二筒体上的转动轴，所述转动轴延伸至收集筒内腔，所述清理件还包括设于转动轴远离第二筒体一端上的螺纹段，螺纹段下端为尖端且有延伸出收集筒下端的一部分，所述第一筒体的下端转动于第二筒体的上端。

通过采用上述技术方案，方形柱能够在滑动空腔内上下滑动，钻杆向下滑动时，能够将方形柱推入第二筒体内，所述第一筒体的下端转动于第二筒体的上端，钻杆转动带动第二筒体转动，而第一筒体不动，从而带动转动轴转动，使得螺纹段在转动时将钻孔底面的表层土壤引入收集筒内，再将钻杆一边转动一边向上提，使得方形柱能够滑入第一筒体内，然后转动钻杆即可以驱动第一筒体转动，从而驱动收集筒转动，在导向件的作用下，取样筒将向下运动插接进土里进行取样。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述第二筒体的上端面设有环凸，所述第一筒体的下端面开设有用于供环凸卡接的环槽。

通过采用上述技术方案，环凸卡接与环槽内，使得第二筒体和第一筒体能够相对转动，并且环凸和环槽的作用下，第一筒体和第二筒体不容易扭曲。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述第一筒体的上端设有向滑动空腔延伸的凸块，所述方形柱的上端能够抵触于凸块的下表面，所述方形柱的上端为上端小下端大的结构。

通过采用上述技术方案，方形柱在凸块的作用下不容易从滑动空腔中脱离出来，并且方形柱的上端为上小下大的结构，使得方形柱更加容易从第二筒体中滑入第一筒体内，提高使用的方便性。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述方形柱的下端设置为尖端结构。

通过采用上述技术方案，方形柱的下端为尖端结构，使得钻杆向下运动即可以驱动方形柱插接进第二筒体内，即使第一筒体的滑动空腔和第二筒体的滑动空腔没有对齐，方形柱也能够轻易的滑入第二筒体内，更加方便使用。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述导向件包括套设于钻杆外壁上的套筒，所述导向件还包括设于套筒下端外壁上的导向杆，所述导向杆沿套筒的周向方向均匀设置，且不少于两个，所述取样筒的内壁上开设有用于供导向杆的一端卡接的导向槽，所述导向槽沿取样筒的长度方向延伸，所述导向槽的数量和导向杆一一对应，所述套筒的上端外壁上对称设有固定板。

通过采用上述技术方案，导向杆的一端卡接于导向槽内，使得收集筒转动时，在导向杆的限位作用下，取样筒不能够转动，只能够向下运动，从而插接进土层里进行取样。

本发明在一较佳示例中可以进一步配置为：所述方形柱的上端面开设有用于供钻杆的下端插接的通孔，所述方形柱的侧壁上穿设有能够螺纹连接于钻杆上的螺钉。

通过采用上述技术方案，钻杆通过螺钉的方式安装于方形柱上，安装方便。

本发明的上述发明目的之二是通过以下技术方案得以实现的：

一种地质勘探用土层采样装置的勘探方法，其特征是：包括如下的步骤：

S1:将钻杆的一端连接于方形柱的上端，并且套筒套设于钻杆的外壁上，取样筒的下端和收集筒的下端处于同一水平面；

S2：将导向杆的一端卡接于导向槽内，通过钻杆将取样筒伸入钻孔，并使得取样筒抵触于钻孔底面，螺纹段的下端插接进土层里，套筒通过固定板固定于钻孔周围的地面上，钻杆的上端连接于钻孔机等动力源；

S3：驱动钻杆向下运动，使得方形柱向下运动并插接于第二筒体内，转动钻杆带动第二筒体转动，从而带动螺纹段转动，使得螺纹段能够将钻孔表层的土壤运送至收集空腔内；

S4：将钻杆向上提起并进行转动，使得方形柱进入第一筒体内，再转动钻杆使得收集筒转动，从而驱动取样筒向下运动并插接进土层里；

S5：取样完毕，将钻杆从钻孔中取出，并将取样筒内的土样取出。

通过采用上述技术方案，能够对钻孔的底面进行取样时，将钻孔底面表层的土壤收集于收集筒内，对钻孔表层下方的土层进行采样。

综上所述，本发明包括以下至少一种有益效果：

1.取样筒内壁螺纹连接有收集筒，通过清理件将钻孔底面表层的土壤收集于收集空腔内，再通过取样筒进行取样，可以取的钻孔表层下方的土壤，使得采集的数据更加准确；

2.方形柱能够在第一筒体和第二筒体内上下滑动，在第二筒体内时在钻杆带动下能够驱动螺纹段转动，在第一筒体内时能够驱动收集筒转动，且方便调节方形柱的位置。

附图说明

图1为本实施例的结构示意图；

图2为本实施例的内部结构示意图；

图3为本实施例中第一筒体和第二筒体的爆炸示意图。

附图标记：1、取样筒；2、环刀；3、集淤组件；31、收集筒；32、清理件；321、转动轴；322、螺纹段；4、连接件；5、收集空腔；6、导向件；61、套筒；62、导向杆；63、导向槽；64、固定板；7、钻杆；8、支架；81、竖杆；82、横杆；9、连接筒；91、第一筒体；92、第二筒体；10、方形柱；11、滑动空腔；12、环凸；13、环槽；14、凸块；15、通孔；16、螺钉。

具体实施方式

以下结合附图对本发明作进一步详细说明。

参照图1和图2，为本发明公开的一种地质勘探用土层采样装置，包括取样筒1，取样筒1的下端安装有方便取样筒1插接进土层里的环刀2。取样筒1为圆柱体结构，且为贯通上下的中空状结构。取样筒1内安装有用于收集钻孔底面表层土壤的集淤组件3，使得取样筒1采样时不会采集到钻孔底面表层的土壤。

参照图2和图3，集淤组件3包括螺纹连接于取样筒1内壁上的收集筒31，收集筒31内开设有收集空腔5，收集空腔5朝下设置。收集筒31的上端还安装有用于和钻杆7连接的连接件4，钻杆7可以连接于手持式打孔机等动力装置，使得钻杆7能够带动收集筒31和取样筒1上下运动。取样筒1和钻杆7之间安装有用于限制取样筒1转动的导向件6，使得钻杆7转动时候带动收集筒31转动，取样筒1能够向下运动插接进土层里进行采样。

参照图2和图3，连接件4包括固定于收集筒31上表面上的支架8，支架8包括沿收集筒31表面周向均匀分布的竖杆81，以及连接于竖杆81上的横杆82，横杆82相互交叉设置。竖杆81可以通过螺钉的方式可拆卸连接于收集筒31上，方便安装和拆卸。连接件4还包括安装于横杆82交叉处上的连接筒9，连接筒9和收集筒31同轴设置。连接筒9包括固定于支架8上的第一筒体91，连接筒9还包括转动连接于收集筒31上端面上的第二筒体92，第一筒体91的下端转动连接于第二筒体92的上端面，第一筒体91和第二筒体92内均开设有滑动空腔11。连接件4还包括能够在滑动空腔11内上下滑动的方形柱10。第二筒体92可以通过轴承等方式转动连接于收集筒31的上端面上。钻杆7能够穿设过第一筒体91的上端固定连接于方形柱10，且滑动空腔11和方形柱10的截面均为方形。为了避免方形柱10从连接筒9内脱离出来，第一筒体91的上端安装有向滑动空腔11延伸的凸块14，使得方形柱10的上端能够抵触于凸块14，不能够从中脱离出来。

参照图2和图3，收集筒31安装有清理件32，用于将钻孔底面表层的土壤集中于收集空腔5内。清理件32包括固定于第二筒体92下端面上的转动轴321，转动轴321向收集筒31内延伸。清理件32还包括固定于转动轴321远离第二筒体92的一端上的螺纹段322，螺纹段322成螺旋上升状结构，且螺纹段322的边缘部分能够贴合于收集筒31的内壁。螺纹段322的下端位置有延伸出收集筒31下端的一部分。开始采样时环刀2的下端面和收集筒31的下端面处于同一水平面，钻杆7连接于方形柱10，将取样筒1伸入钻孔内并使得环刀2抵触于钻孔底面，当方形柱10在第二筒体92内时，钻杆7转动带动第二筒体92转动，从而驱动转动轴321转动，使得螺纹段322能够将钻孔底面表层的土壤引入收集空腔5内。螺纹段322上表面部分可以设置为粗糙结构，能更好的进行输送土壤。当方形柱10在第二筒体92内时，方形柱10转动驱动支架8转动，使得收集筒31转动，此时取样筒1向下运动，插接进土层里进行取样。

参照图2和图3，第二筒体92的上端面固定有向上延伸的环凸12，第一筒体91的下端面上安装有用于供环凸12插接的环槽13，使得第二筒体92转动时环凸12能够在环槽13内转动。从而使得第一筒体91不会影响第二筒体92的转动。进一步的，方形柱10的上端开设有用于供钻杆7插接的通孔15，方形柱10的侧壁上安装有能够螺纹连接于钻杆7下端侧壁上的螺钉16，从而方便钻杆7和方形柱10的连接。优选的，方形柱10的下端设置为尖端结构，通过驱动钻杆7向下运动时，即可以驱动方形柱10插接进第二筒体92内腔。方形柱10的上端为上小下大的结构，需要将方形柱10运动至第一筒体91内腔时，钻杆7向上提，并且进行转动，使得方形柱10进入第一筒体91内腔。

参照图1和图2，导向件6包括套设于钻杆7外壁上的套筒61，套筒61的下端外壁上安装有导向杆62，导向杆62沿套筒61的径向方向延伸。导向件6还包括开设于取样筒1内壁上的导向槽63，导向杆62远离套筒61的一端卡接于导向槽63内。导向槽63沿取样筒1的高度方向延伸。导向杆62优选的沿套筒61的周向均匀设置有四个，导向槽63的数量和导向杆62一一对应。套筒61的上端还对称安装有固定板64，取样时一个工作人员通过打孔机用于控制钻杆7，另一个人通过握持住固定板64，使得钻杆7驱动收集筒31转动时，套筒61不能够转动。

本实施例在使用过程中，方形柱10安装于连接筒9的滑动内腔，钻杆7穿设过第一筒体91连接于方形柱10上，再将支架8安装于收集筒31上。采样时将整个装置伸入钻孔底面，使得取样筒1的下端抵触于钻孔的底面，通过驱动钻杆7向下运动，使得方形柱10插接于第二筒体92内，再通过动力装置驱动钻杆7转动，从而带动第二筒体92转动，使得转动轴321带动螺纹段322转动，钻孔底面表层的土壤将被螺纹段322引入收集空腔5内。将钻杆7缓慢向上提并进行一定的转动，使得方形柱10能够进入第一筒体91内，再通过动力装置驱动钻杆7转动，并保持钻杆7不上下运动，从而方形柱10能够带动收集筒31转动，此过程中通过另一人握持住固定板64使得套筒61不能进行转动，从而使得取样筒1不能转动，使得取样筒1能够插接进土层进行采样。

一种使用上述采样装置的勘探方法，包括：

S1:将钻杆7的一端连接于方形柱10的上端，并且套筒61套设于钻杆7的外壁上，取样筒1的下端和收集筒31的下端处于同一水平面；

S2：将导向杆62的一端卡接于导向槽63内，通过钻杆7将取样筒1伸入钻孔，并使得取样筒1抵触于钻孔底面，螺纹段322的下端插接进土层里，通过另一人握持固定板64对套筒61进行固定，钻杆7的上端连接于钻孔机等动力装置；

S3：驱动钻杆7向下运动，使得方形柱10向下运动并插接于第二筒体92内，转动钻杆7带动第二筒体92转动，从而带动螺纹段322转动，使得螺纹段322能够将钻孔表层的土壤运送至收集空腔5内；

S4：将钻杆7向上提起并进行转动，使得方形柱10进入第一筒体91内，再转动钻杆7使得收集筒31转动，从而驱动取样筒1向下运动并插接进土层里；

S5：取样完毕，将钻杆7从钻孔中取出，并将取样筒1内的土样取出。

本具体实施方式的实施例均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种地质勘探用土层采样装置，包括取样筒（1），所述取样筒（1）的下端设有环刀（2），其特征在于：还包括设于取样筒（1）内的集淤组件（3），所述集淤组件（3）包括螺纹连接于取样筒（1）内腔的收集筒（31），所述收集筒（31）的上端设有用于连接钻杆（7）的连接件（4），所述收集筒（31）内设有收集空腔（5），所述收集筒（31）内设有用于将钻孔底面的淤泥集中于收集空腔（5）内的清理件（32），所述取样筒（1）和钻杆（7）之间设有用于限制取样筒（1）转动的导向件（6）。

2.根据权利要求1所述的一种地质勘探用土层采样装置，其特征在于：所述连接件（4）包括设于收集筒（31）上表面上的支架（8），所述支架（8）上设有连接筒（9），所述连接筒（9）内设有方形柱（10），钻杆（7）可拆卸连接于所述方形柱（10）的上端。

3.根据权利要求2所述的一种地质勘探用土层采样装置，其特征在于：所述连接筒（9）包括设于支架（8）上的第一筒体（91），还包括转动连接于收集筒（31）上的第二筒体（92），所述第一筒体（91）和第二筒体（92）内均开设有用于供方形柱（10）上下滑动的滑动空腔（11），所述滑动空腔（11）的截面与方形柱（10）的截面相配合，所述清理件（32）包括设于第二筒体（92）上的转动轴（321），所述转动轴（321）延伸至收集筒（31）内腔，所述清理件（32）还包括设于转动轴（321）远离第二筒体（92）一端上的螺纹段（322），螺纹段（322）下端为尖端且有延伸出收集筒（31）下端的一部分，所述第一筒体（91）的下端转动于第二筒体（92）的上端。

4.根据权利要求3所述的一种地质勘探用土层采样装置，其特征在于：所述第二筒体（92）的上端面设有环凸（12），所述第一筒体（91）的下端面开设有用于供环凸（12）卡接的环槽（13）。

5.根据权利要求3或4所述的一种地质勘探用土层采样装置，其特征在于：所述第一筒体（91）的上端设有向滑动空腔（11）延伸的凸块（14），所述方形柱（10）的上端能够抵触于凸块（14）的下表面，所述方形柱（10）的上端为上端小下端大的结构。

6.根据权利要求5所述的一种地质勘探用土层采样装置，其特征在于：所述方形柱（10）的下端设置为尖端结构。

7.根据权利要求2所述的一种地质勘探用土层采样装置，其特征在于：所述导向件（6）包括套设于钻杆（7）外壁上的套筒（61），所述导向件（6）还包括设于套筒（61）下端外壁上的导向杆（62），所述导向杆（62）沿套筒（61）的周向方向均匀设置，且不少于两个，所述取样筒（1）的内壁上开设有用于供导向杆（62）的一端卡接的导向槽（63），所述导向槽（63）沿取样筒（1）的长度方向延伸，所述导向槽（63）的数量和导向杆（62）一一对应，所述套筒（61）的上端外壁上对称设有固定板（64）。

8.根据权利要求6所述的一种地质勘探用土层采样装置，其特征在于：所述方形柱（10）的上端面开设有用于供钻杆（7）的下端插接的通孔（15），所述方形柱（10）的侧壁上穿设有能够螺纹连接于钻杆（7）上的螺钉（16）。

9.一种采用权利要求1-8任一项权利要求所述的地质勘探用土层采样装置的勘探方法，其特征是：包括如下的步骤：

S1:将钻杆（7）的一端连接于方形柱（10）的上端，并且套筒（61）套设于钻杆（7）的外壁上，取样筒（1）的下端和收集筒（31）的下端处于同一水平面；

S2：将导向杆（62）的一端卡接于导向槽（63）内，通过钻杆（7）将取样筒（1）伸入钻孔，并使得取样筒（1）抵触于钻孔底面，螺纹段（322）的下端插接进土层里，套筒（61）通过固定板（64）固定于钻孔周围的地面上，钻杆（7）的上端连接于钻孔机等动力装置；

S3：驱动钻杆（7）向下运动，使得方形柱（10）向下运动并插接于第二筒体（92）内，转动钻杆（7）带动第二筒体（92）转动，从而带动螺纹段（322）转动，使得螺纹段（322）能够将钻孔表层的土壤运送至收集空腔（5）内；

S4：将钻杆（7）向上提起并进行转动，使得方形柱（10）进入第一筒体（91）内，再转动钻杆（7）使得收集筒（31）转动，从而驱动取样筒（1）向下运动并插接进土层里；

S5：取样完毕，将钻杆（7）从钻孔中取出，并将取样筒（1）内的土样取出。

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