CN112304688A - 一种岩土工程勘察用取样装置 - Google Patents

一种岩土工程勘察用取样装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种岩土工程勘察用取样装置,包括箱体、取样钻头、驱动机构、深度测量机构以及抽水泵,箱体分成工作腔以及取样腔,深度测量机构包括环形板、发射管以及接收管,在进行取样前,针对所要施工的岩土工程结构来判断所要取样的土壤的深度,将装置主体移动到待取样区域后,通过抽水泵将取样腔内的水抽走,然后驱动机构驱动取样钻头插入到土壤中,设置在取样钻头外壁的环形板会被阻拦在土壤表面,使得发射管和接收管的距离增大,根据发射管发出红外光的时间以及接收管接收红外光的时间可以得到环形板距离土壤表面的高度,从而可以获取取样钻头插入土中的深度,在取样钻头达到预定的深度后可以进行取样,保证取样的土样可以正确的反应基层性质。

Description

一种岩土工程勘察用取样装置
技术领域
本发明涉及海洋岩土工程勘察技术领域,特别涉及一种岩土工程勘察用取样装置。
背景技术
海洋资源开发具有重大战略意义,随着海洋产业的发展,海洋不但会成为人类未来重要的资源、能源基地,也会成为世界各国争夺扩展和发展空间的主要战场,海洋岩土工程包括了多种典型结构,例如海洋平台、海管以及人工岛等,而在进行工程建设前,均需要对待建设区域进行勘察,常用的勘察方式主要是提取试验土壤作为试验,用于了解其基层性质,然而现有的取样装置大多使用土钻来取土,土钻在取土过程中会收集到表层的土壤,由于海洋流动性较大,表层的土壤并不能真实的反应基层性质,因此会导致最终的勘察结果与实际不符,影响到岩土工程的正常施工。
发明内容
鉴以此,本发明提出一种岩土工程勘察用取样装置,钻头在进入到土中一定深度后,可以对土壤进行收集采样,保证采集的土样可以正确的反应基层性质。
本发明的技术方案是这样实现的:
一种岩土工程勘察用取样装置,包括箱体、取样钻头、驱动机构、深度测量机构以及抽水泵,所述箱体内部通过隔板分成工作腔以及底部开口的取样腔,所述驱动机构以及抽水泵设置在工作腔中,所述深度测量机构位于取样腔中,所述抽水泵的进水管从隔板伸入到取样腔中,出水管伸出到箱体外部;所述取样钻头从工作腔伸入到取样腔中,其内部设置有容纳腔,所述取样钻头上设置有连通容纳腔的取样口,所述取样口上设置有电控密封板;所述驱动机构包括控制器、旋转电机以及第一电动推杆,所述第一电动推杆输出轴与取样钻头顶部连接,所述旋转电机输出轴与第一电动推杆顶部连接;所述深度测量机构包括环形板、发射管以及接收管,所述环形板内壁设置有滑块,所述取样钻头外壁设置有滑槽,所述滑块位于滑槽中,所述发射管设置在滑槽底部,所述接收管设置在滑块底部;所述控制器分别与抽水泵、电控密封板、旋转电机、第一电动推杆、发射管以及接收管电连接。
优选的,还包括摄像头,所述工作腔内设置有承载板,所述承载板底面通过弹簧与隔板上表面连接,所述隔板上设置有电控门,所述摄像头设置在承载板底部,并位于电控门上方,所述取样钻头位于工作腔内的部分外壁设置有推板,所述推板延伸设置在承载板上方。
优选的,所述电控门为常开型电控门,所述取样腔内设置有第一金属触头以及第二金属触头,所述工作腔内设置有电池组,所述第一金属触头、电控门、电池组以及第二金属触头依次电连接。
优选的,还包括设置在工作腔中的高度调节机构,所述高度调节机构包括电磁铁、金属块以及调压模块,所述金属块设置在承载板底部,所述电磁铁设置在隔板上表面,并位于金属块下方,所述调压模块分别与电磁铁以及控制器电连接。
优选的,所述取样口所处的取样钻头外壁设置有若干锯齿部。
优选的,还包括清扫刷以及第二电动推杆,所述清扫刷两端与取样腔侧壁底面滑动连接,所述第二电动推杆设置在取样腔内壁,其输出轴与清扫刷侧壁连接,所述控制器与第二电动推杆电连接。
优选的,还包括固定板,所述固定板设置在工作腔中,所述第一电动推杆设置在固定板底面,所述旋转电机输出轴与固定板上表面连接。
优选的,所述取样腔内还设置有水下照明灯,所述控制器与水下照明灯电连接。
优选的,所述进水管以及出水管上设置电磁阀,所述控制器与电磁阀电连接。
优选的,所述取样腔内设置有液体传感器,所述控制器与液体传感器电连接。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明提供了一种岩土工程勘察用取样装置,用于海洋岩土工程的勘察取样,将箱体整体置于待勘察区域后,通过抽水泵将取样腔中的水抽走后,控制取样钻头插入到土壤中,预先对深度测量机构进行设置,使得取样钻头可以深入到土壤中固定的深度,保证所采取的土壤样本数据可以较好的反应基层性质,保证岩土工程的正常施工。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的优选实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的一种岩土工程勘察用取样装置的结构示意图;
图2为本发明的一种岩土工程勘察用取样装置的取样钻头的结构示意图;
图中,1为箱体,2为取样钻头,3为抽水泵,4为隔板,5为工作腔,6为取样腔,7为进水管,8为出水管,9为容纳腔,10为取样口,11为电控密封板,12为控制器,13为旋转电机,14为第一电动推杆,15为环形板,16为发射管,17为接收管,18为滑块,19为滑槽,20为摄像头,21为承载板,22为弹簧,23为电控门,24为推板,25为第一金属触头,26为第二金属触头,27为电池组,28为电磁铁,29为金属块,30为调压模块,31为锯齿部,32为清扫刷,33为第二电动推杆,34为固定板,35为水下照明灯,36为电磁阀,37为液体传感器。
具体实施方式
为了更好理解本发明技术内容,下面提供一具体实施例,并结合附图对本发明做进一步的说明。
参见图1至图2,本发明提供的一种岩土工程勘察用取样装置,包括箱体1、取样钻头2、驱动机构、深度测量机构以及抽水泵3,所述箱体1内部通过隔板4分成工作腔5以及底部开口的取样腔6,所述驱动机构以及抽水泵3设置在工作腔5中,所述深度测量机构位于取样腔6中,所述抽水泵3的进水管7从隔板4伸入到取样腔6中,出水管8伸出到箱体1外部;所述取样钻头2从工作腔5伸入到取样腔6中,其内部设置有容纳腔9,所述取样钻头2上设置有连通容纳腔9的取样口10,所述取样口10上设置有电控密封板11;所述驱动机构包括控制器12、旋转电机13以及第一电动推杆14,所述第一电动推杆14输出轴与取样钻头2顶部连接,所述旋转电机13输出轴与第一电动推杆14顶部连接;所述深度测量机构包括环形板15、发射管16以及接收管17,所述环形板15内壁设置有滑块18,所述取样钻头2外壁设置有滑槽19,所述滑块18位于滑槽19中,所述发射管16设置在滑槽19底部,所述接收管17设置在滑块18底部;所述控制器12分别与抽水泵3、电控密封板11、旋转电机13、第一电动推杆14、发射管16以及接收管17电连接。
本发明的一种岩土工程勘察用取样装置,用于海洋岩土工程的土质勘察中,将整个箱体1移动到待勘察区域后,将取样腔6罩在土壤上方,通过在工作腔5内设置的抽水泵3将取样腔6内的海水抽出后,由驱动机构控制取样钻头2钻入到土壤中进行取样,避免了取样钻头2在取样过程中采集到表层的土壤,避免后期土质检测出现误差,保证所采集的土样可以正确的反应基层性质,而将海水抽走的目的可以防止取样钻头2在插入土中时受到较多的阻力。
对于海洋岩土工程来说,根据典型结构的不同,所要采集的土样的深度要求也不同,本发明设置了钻土深度的测量机构,在取样钻头2外表面滑动设置了环形板15,当取样钻头2插入到土中时,环形板15会被土壤表面阻挡,并沿着取样钻头2滑动,环形板15内壁设置的滑块18底部设置了接收管17,同时在取样钻头2外壁设置的滑槽19底部设置了发射管16,控制器12分别与发射管16以及接收管17电连接,通过采集发射管16发出红外光的时间以及接收管17接收红外光的时间可以获取环形板15距离土壤表层的距离,再加上滑槽19底部到取样钻头2底部的距离即可以获得取样钻头2插入到土壤中的深度,工作人员根据需求在控制器12中设定好深度要求后,通过第一电动推杆14推动取样钻头2,并使取样钻头2插入到土壤中,当环形板15远离发射管16的距离达到预设的要求后,控制器12停止第一电动推杆14的驱动,然后再控制旋转电机13带动第一电动推杆14以及取样钻头2转动,实现对要求深度的土壤的土样采集。
取样钻头2在取样时,会将待取样的土壤收集到其内部的容纳腔9中,待容纳腔9收集满后,可以将取样钻头2从土壤中取出,而为了防止取样钻头2在插入到土壤的过程中收集到表层或者非预定深度的土样,在与容纳腔9连通的取样口10上设置了电控密封板11,当取样钻头2下降到预定深度时,控制器12可以控制电控密封板11开启,然后控制旋转电机13带动取样钻头2转动,将土样收集到容纳腔9中。
在土样收集完毕后,控制器12先控制电控密封板11对取样口10进行密封后,控制第一电动推杆14带动取样钻头2向上移动,在移动的过程中,环形板15在重力作用下可以重新回到滑槽19底部,从而可以方便下一次的土样采集。
优选的,还包括摄像头20,所述工作腔5内设置有承载板21,所述承载板21底面通过弹簧22与隔板4上表面连接,所述隔板4上设置有电控门23,所述摄像头20设置在承载板21底部,并位于电控门23上方,所述取样钻头2位于工作腔5内的部分外壁设置有推板24,所述推板24延伸设置在承载板21上方。
在进行取样时,可以通过设置的摄像头20对取样的过程进行监控,而为了防止摄像头20进水损坏,摄像头20初始位于工作腔5内,当抽水泵3将取样腔6内的水抽完后,开启隔板4上的电控门23,并控制第一电动推杆14带动取样钻头2向下移动,在移动的过程中,取样钻头2侧壁设置的推板24可以推动承载板21向下移动,并使得设置在承载板21底部的摄像头20从电控门23穿出到取样腔6中,从而可以对取样腔6内进行的取样过程进行监控,而当取样完成后,控制器12控制第一电动推杆14带动取样钻头2上升,使得推板24离开承载板21,在弹簧22的作用下,承载板21缓慢向上移动,并使得摄像头20重新回到工作腔5中。
优选的,所述电控门23为常开型电控门23,所述取样腔6内设置有第一金属触头25以及第二金属触头26,所述工作腔5内设置有电池组27,所述第一金属触头25、电控门23、电池组27以及第二金属触头26依次电连接。
对于本发明的电控门23而言,其设置为自动开启结构,第一金属触头25和第二金属触头26设置在取样腔6内侧壁的底部,在本发明的装置进入到水中时,第一金属触头25和第二金属触头26在水的作用下电连接,使常开型电控门23通电后关闭,防止水进入到工作腔5,当抽水泵3将取样腔6内的水抽走时,取样腔6内的液位不断下降,当液位降低到第一金属触头25和第二金属触头26下方时,使第一金属触头25和第二金属触头26断开电连接,此时常开型电控门23恢复成开启状态,从而可以将摄像头20从电控门23处下降到取样腔6中。
优选的,还包括设置在工作腔5中的高度调节机构,所述高度调节机构包括电磁铁28、金属块29以及调压模块30,所述金属块29设置在承载板21底部,所述电磁铁28设置在隔板4上表面,并位于金属块29下方,所述调压模块30分别与电磁铁28以及控制器12电连接。
而由于本发明会根据不同典型结构来选取不同深度的土壤土样,因此取样钻头2对于不同的典型结构会插入到土壤中的不同深度,为保证摄像头20的监控功能,需要同时调节摄像头20的初始高度,因此在进行取样前,针对取样钻头2插入到土中的深度,对摄像头20的高度进行适当的调节,调节的方式是通过调压模块30调节输出到电磁铁28的电压,从而可以调节电磁铁28的磁力大小,使得金属块29受到的磁力发生变化,在磁力和弹簧22弹力的共同作用下,可以调节承载板21的初始高度。
优选的,所述取样口10所处的取样钻头2外壁设置有若干锯齿部31。
通过所设置的锯齿部31,可以在取样钻头2转动的过程中刮离土壤,从而可以方便土样从取样口10进入到容纳腔9中。
优选的,还包括清扫刷32以及第二电动推杆33,所述清扫刷32两端与取样腔6侧壁底面滑动连接,所述第二电动推杆33设置在取样腔6内壁,其输出轴与清扫刷32侧壁连接,所述控制器12与第二电动推杆33电连接。
通过所设置的清扫刷32可以对待取样土壤的表面进行清扫,将土壤表面的砂石扫开,防止取样钻头2下降的过程中受到阻碍或发生磨损,而清扫刷32是由第二电动推杆33来控制的,控制器12控制第二电动推杆33带动清扫刷32移动,使得清扫刷32可以对土壤表面进行清扫。
优选的,还包括固定板34,所述固定板34设置在工作腔5中,所述第一电动推杆14设置在固定板34底面,所述旋转电机13输出轴与固定板34上表面连接。
通过所设置的固定板34可以为第一电动推杆14提供支撑,旋转电机13的输出轴通过带动固定板34转动以实现带动第一电动推杆14以及取样钻头2的转动。
优选的,所述取样腔6内还设置有水下照明灯35,所述控制器12与水下照明灯35电连接。
通过所设置的水下照明灯35可以实现在取样过程中的照明,方便摄像头20的图像采集。
优选的,所述进水管7以及出水管8上设置电磁阀36,所述控制器12与电磁阀36电连接。
通过控制电磁阀36的开关来实现进水管7和出水管8的开启和关闭。
优选的,所述取样腔6内设置有液体传感器37,所述控制器12与液体传感器37电连接。
所设置的液体传感器37用于对取样腔6内是否还有水进行检测,控制器12通过液体传感器37的数据来判断是否开启抽水泵3。
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、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种岩土工程勘察用取样装置,其特征在于,包括箱体、取样钻头、驱动机构、深度测量机构以及抽水泵,所述箱体内部通过隔板分成工作腔以及底部开口的取样腔,所述驱动机构以及抽水泵设置在工作腔中,所述深度测量机构位于取样腔中,所述抽水泵的进水管从隔板伸入到取样腔中,出水管伸出到箱体外部;所述取样钻头从工作腔伸入到取样腔中,其内部设置有容纳腔,所述取样钻头上设置有连通容纳腔的取样口,所述取样口上设置有电控密封板;所述驱动机构包括控制器、旋转电机以及第一电动推杆,所述第一电动推杆输出轴与取样钻头顶部连接,所述旋转电机输出轴与第一电动推杆顶部连接;所述深度测量机构包括环形板、发射管以及接收管,所述环形板内壁设置有滑块,所述取样钻头外壁设置有滑槽,所述滑块位于滑槽中,所述发射管设置在滑槽底部,所述接收管设置在滑块底部;所述控制器分别与抽水泵、电控密封板、旋转电机、第一电动推杆、发射管以及接收管电连接。
2.根据权利要求1所述的一种岩土工程勘察用取样装置,其特征在于,还包括摄像头,所述工作腔内设置有承载板,所述承载板底面通过弹簧与隔板上表面连接,所述隔板上设置有电控门,所述摄像头设置在承载板底部,并位于电控门上方,所述取样钻头位于工作腔内的部分外壁设置有推板,所述推板延伸设置在承载板上方。
3.根据权利要求2所述的一种岩土工程勘察用取样装置,其特征在于,所述电控门为常开型电控门,所述取样腔内设置有第一金属触头以及第二金属触头,所述工作腔内设置有电池组,所述第一金属触头、电控门、电池组以及第二金属触头依次电连接。
4.根据权利要求2所述的一种岩土工程勘察用取样装置,其特征在于,还包括设置在工作腔中的高度调节机构,所述高度调节机构包括电磁铁、金属块以及调压模块,所述金属块设置在承载板底部,所述电磁铁设置在隔板上表面,并位于金属块下方,所述调压模块分别与电磁铁以及控制器电连接。
5.根据权利要求1所述的一种岩土工程勘察用取样装置,其特征在于,所述取样口所处的取样钻头外壁设置有若干锯齿部。
6.根据权利要求1所述的一种岩土工程勘察用取样装置,其特征在于,还包括清扫刷以及第二电动推杆,所述清扫刷两端与取样腔侧壁底面滑动连接,所述第二电动推杆设置在取样腔内壁,其输出轴与清扫刷侧壁连接,所述控制器与第二电动推杆电连接。
7.根据权利要求1所述的一种岩土工程勘察用取样装置,其特征在于,还包括固定板,所述固定板设置在工作腔中,所述第一电动推杆设置在固定板底面,所述旋转电机输出轴与固定板上表面连接。
8.根据权利要求1所述的一种岩土工程勘察用取样装置,其特征在于,所述取样腔内还设置有水下照明灯,所述控制器与水下照明灯电连接。
9.根据权利要求1所述的一种岩土工程勘察用取样装置,其特征在于,所述进水管以及出水管上设置电磁阀,所述控制器与电磁阀电连接。
10.根据权利要求1所述的一种岩土工程勘察用取样装置,其特征在于,所述取样腔内设置有液体传感器,所述控制器与液体传感器电连接。
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