CN113790028A - 一种可保证土样完整的岩土钻探机构及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可保证土样完整的岩土钻探机构及其使用方法，钻探装置结构包括托板，所述托板边侧设置有三个均匀分布的固定板，所述固定板上固定连接有固定杆，所述固定杆底部固定连接有倾斜分布的固定杆，所述固定杆底部固定连接有水平分布的底板，所述底板用于与地面进行固定连接，所述托板上表面中间部位设置有固定架，所述固定架顶端设置有第一电机架，本发明结构稳定，使得在钻孔过程中装置不会由于晃动而造成钻孔位置偏差的现象发生，从而使得取样更加精确，同时减少对样品的扰动，并通过水箱、喷头之间的配合，可随时对钻具进行降温，从而更加有利于钻具的钻孔，使得钻具不会由于温度过高而造成变形、损坏的现象发生，大大延长了钻具的使用寿命。

Description

一种可保证土样完整的岩土钻探机构及其使用方法

技术领域

本发明涉及钻探装置技术领域，具体是一种可保证土样完整的岩土钻探机构及其使用方法。

背景技术

岩土工程勘察是指根据建设工程的要求，查明、分析、评价建设场地的地质、环境特征和岩土工程条件，编制勘察文件的活动。

目前现有的岩土工程勘察用钻探装置钻孔时容易造成装置的晃动，从而使得钻孔位置发生偏移，不利于取样的进行，同时在钻孔过程由于钻具持续的发生摩擦，使其温度较高，容易对钻具造成损坏，影响其使用寿命，另外，现有的钻具钻孔取样完成后不便于将土样取出，需要将土样从钻具中撬出，从而会对土样造成破坏，不便于对其原始结构进行观察和试验，同时不便于对土样进行运输及保存。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可保证土样完整的岩土钻探机构及其使用方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种可保证土样完整的岩土钻探机构，包括托板，所述托板边侧设置有三个均匀分布的固定板，所述固定板上固定连接有固定杆，所述固定杆底部固定连接有倾斜分布的固定杆，所述固定杆底部固定连接有水平分布的底板，所述底板用于与地面进行固定连接，所述托板上表面中间部位设置有固定架，所述固定架顶端设置有第一电机架，所述第一电机架底部固定安装有第一电机，所述第一电机轴部连接有丝杆，所述丝杆通过轴承与固定架转动连接，且所述丝杆的底部延伸至固定架的内部，所述丝杆上螺纹连接有螺纹套，所述螺纹套底部固定连接有与丝杆上下滑动连接的滑筒，所述滑筒的底部固定连接有第二电机架，所述第二电机架及螺纹套的两侧与固定架之间设置有限位机构，所述第二电机架的底部固定安装有第二电机，所述第二电机轴部连接有连接轴，所述连接轴底部连接有可拆卸的钻具，所述钻具底部贯穿托板中间部位并延伸至托板下方，且所述托板底部中间部位设置有限位套，所述钻具与限位套滑动连接，所述托板上表面一侧设置有水箱，所述水箱通过水泵连接有水管，所述水管的端部连接有喷头，所述喷头位于限位套的下方部位。

作为本发明进一步的方案：所述托板为圆形结构，且三个所述固定板呈圆周阵列分布与托板的边侧，通过固定板的分布，使得固定杆呈三角分布，从而使得托板更加稳固，有利于装置的稳定性。

作为本发明再进一步的方案：所述底板的底部设置有均匀分布的固定钉，且所述底板的表面设置有滑孔，所述滑孔内滑动连接有固定插杆，且所述固定插杆的底部设置为尖端结构，通过固定钉及固定插杆之间的设置，使得底板更加牢固的与地面接触，使得在钻孔过程中，装置不会发生晃动的现象。

作为本发明再进一步的方案：所述限位机构包括限位杆，所述限位杆设置有两个，两个所述限位杆平行分布于滑筒的两侧，且所述限位杆固定于固定架内，所述螺纹套及第二电机架的两侧均设置有滑块，所述滑块与限位杆滑动连接，通过限位杆与滑块之间的配合，对螺纹套及滑筒起到了限位作用，使其在移动过程中更加稳固。

作为本发明再进一步的方案：所述限位杆的上下两端均套设有缓冲弹簧，且所述缓冲弹簧的两端均设置有橡胶材料制成的缓冲垫，通过缓冲弹簧的设置，当螺纹套及第二电机架移动至最上方或最下方时，可对其起到一定的缓冲作用，防止硬性碰撞造成装置的损坏。

作为本发明再进一步的方案：所述固定架为U型结构，且所述固定架通过焊接与托板固定连接，通过固定架U型结构的设置，便于对钻具进行安装与拆卸。

作为本发明再进一步的方案：所述钻具包括第一钻杆及第二钻杆，所述第一钻杆及第二钻杆均为两端开口的空心半圆柱形结构，且所述第一钻杆及第二钻杆的顶端及底部分别设置有半圆柱形的连接杆及钻头，所述第一钻杆及第二钻杆的四周拐角处均设置有固定耳，每相对两个所述固定耳之间通过螺钉固定连接，且所述第一钻杆及第二钻杆内腔设置有内衬管，所述内衬管的外径与第一钻杆及第二钻杆的内径相吻合，通过第一钻杆及第二钻杆的配合，便于对内衬管进行安装与拆卸，且便于土芯被收集在内衬管内腔，从而不会发生在钻具上撬出土芯时因破坏土芯而难以对底层进行观察、分析的现象，且内衬管对所获取样品的保存、运输十分方便。

作为本发明再进一步的方案：所述第一钻杆及第二钻杆内壁与钻头的连接处设置有挡块，所述挡块的上表面到连接杆底部的距离与内衬管的长度相等，且所述第一钻杆两边侧设置有卡槽，所述第二钻杆的两侧边与卡槽对应设置有限位边，所述限位边的尺寸与卡槽的尺寸相吻合，通过限位边与卡槽之间的设置，便于对第一钻杆与第二钻杆之间进行连接。

作为本发明再进一步的方案：所述连接杆的一侧设置有限位块，所述连接杆的外侧设置有第一法兰盘，所述第一法兰盘位于限位块的底部，所述连接轴为底部开口的空心结构，所述连接轴的内径与连接杆的外径相吻合，且所述连接轴的内壁与限位块对应设置有限位槽，所述限位块的尺寸与限位槽的尺寸相吻合，且所述连接轴的底部外侧设置有与第一法兰盘对应分布的第二法兰盘，所述第一法兰盘与第二法兰盘之间通过螺栓固定连接，通过限位块与限位槽之间的配合，便于对连接杆与连接轴之间进行连接，且对连接杆进行限位，可以有效防止在转动过程中连接杆滑动的现象发生。

本发明还公开一种可保证土样完整的岩土钻探机构的使用方法，包括如下步骤：

S101：先将该装置移动至需要钻孔的地方，将底板底部的固定钉打入地下进行固定，然后将固定插杆打入地下，完成对该装置的固定；

S201：将内衬管放入第一钻杆及第二钻杆之间的腔体内，然后将第一钻杆与第二钻杆组合在一起形成完整的钻具进行固定；

S301：将连接杆侧壁的限位块对准连接轴内壁的限位槽插进去，并通过螺栓将第一法兰盘与第二法兰盘之间进行固定，完成对钻具的安装；

S401：启动第一电机及第二电机，丝杆转动，推动第二电机架下移，同时钻具转动进行钻孔，并启动水泵，使得喷头对钻具的表面进行喷水冷却；

S501：钻孔完成后，通过第一电机使得钻具移动至地面上方，并取下钻具，然后将第一钻杆与第二钻杆分离，取出内衬管，内衬管内充满土芯，在内衬管的两端套上胶塞并封蜡可对土芯进行长期完整的保存，将内衬管抛开，便于观察地层分界线及土的原始结构。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明结构稳定，使得在钻孔过程中装置不会由于晃动而造成钻孔位置偏差的现象发生，从而使得取样更加精确，并通过水箱、喷头之间的配合，可随时对钻具进行降温，从而更加有利于钻具的钻孔，使得钻具不会由于温度过高而造成变形、损坏的现象发生，大大延长了钻具的使用寿命。

2、通过第一钻杆、第二钻杆及内衬管之间的设置，使得钻具操作更加简单，并且对土体的扰动降到最低，几乎达到不扰动的程度，只需将第一钻杆与第二钻杆分离，取出内衬管，在内衬管的两端套上胶塞并封蜡可对土芯进行长期完整的保存，通过将内衬管抛开，便于观察地层分界线及土的原始结构，这不但在取样时不(微)扰动土样,同时在取样后到土工实验的整个过程中的各个环节(卸样、装样﹑保管﹑运输、开样等),都不扰动或轻徼扰动土样,从而大大提高所取土样的原始状态和土工实验的质量，使得进行土工实验时土样更接近土的原始状态,所以,土工实验资料可信度高,与原位测试资料的差异降低,从而有效地提高了工程勘察的施工质量和取样质量与实验质量。

附图说明

图1为一种可保证土样完整的岩土钻探机构的结构示意图。

图2为一种可保证土样完整的岩土钻探机构中托板的俯视图。

图3为一种可保证土样完整的岩土钻探机构中A的局部放大图。

图4为一种可保证土样完整的岩土钻探机构中钻具的结构示意图。

图5为一种可保证土样完整的岩土钻探机构中钻具的分解图。

图6为一种可保证土样完整的岩土钻探机构中B的局部放大图。

图7为一种可保证土样完整的岩土钻探机构中连接轴的结构示意图。

图8为一种可保证土样完整的岩土钻探机构中连接轴的仰视图。

图中：1、托板；2、固定板；3、固定杆；4、底板；5、固定钉；6、固定插杆；7、固定架；8、第一电机；9、第一电机架；10、丝杆；11、螺纹套；12、滑筒；13、第二电机架；14、第二电机；15、连接轴；16、钻具；17、水箱；18、水管；19、限位套；20、限位杆；21、滑块；22、缓冲弹簧；23、第一钻杆；24、第二钻杆；25、连接杆；26、限位块；27、第一法兰盘；28、钻头；29、内衬管；30、挡块；31、限位边；32、限位槽；33、第二法兰盘。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1～8，本发明实施例中，一种可保证土样完整的岩土钻探机构，包括托板1，所述托板1边侧设置有三个均匀分布的固定板2，所述固定板2上固定连接有固定杆3，所述固定杆3底部固定连接有倾斜分布的固定杆3，所述固定杆3底部固定连接有水平分布的底板4，所述底板4用于与地面进行固定连接，所述托板1上表面中间部位设置有固定架7，所述固定架7顶端设置有第一电机架9，所述第一电机架9底部固定安装有第一电机8，所述第一电机8轴部连接有丝杆10，所述丝杆10通过轴承与固定架7转动连接，且所述丝杆10的底部延伸至固定架7的内部，所述丝杆10上螺纹连接有螺纹套11，所述螺纹套11底部固定连接有与丝杆10上下滑动连接的滑筒12，所述滑筒12的底部固定连接有第二电机架13，所述第二电机架13及螺纹套11的两侧与固定架7之间设置有限位机构，所述第二电机架13的底部固定安装有第二电机14，所述第二电机14轴部连接有连接轴15，所述连接轴15底部连接有可拆卸的钻具16，所述钻具16底部贯穿托板1中间部位并延伸至托板1下方，且所述托板1底部中间部位设置有限位套19，所述钻具16与限位套19滑动连接，所述托板1上表面一侧设置有水箱17，所述水箱17通过水泵连接有水管18，所述水管18的端部连接有喷头，所述喷头位于限位套19的下方部位。

所述托板1为圆形结构，且三个所述固定板2呈圆周阵列分布与托板1的边侧。

通过固定板2的分布，使得固定杆3呈三角分布，从而使得托板1更加稳固，有利于装置的稳定性。

所述底板4的底部设置有均匀分布的固定钉5，且所述底板4的表面设置有滑孔，所述滑孔内滑动连接有固定插杆6，且所述固定插杆6的底部设置为尖端结构。

通过固定钉5及固定插杆6之间的设置，使得底板4更加牢固的与地面接触，使得在钻孔过程中，装置不会发生晃动的现象。

所述限位机构包括限位杆20，所述限位杆20设置有两个，两个所述限位杆20平行分布于滑筒12的两侧，且所述限位杆20固定于固定架7内，所述螺纹套11及第二电机架13的两侧均设置有滑块21，所述滑块21与限位杆20滑动连接。

通过限位杆20与滑块21之间的配合，对螺纹套11及滑筒12起到了限位作用，使其在移动过程中更加稳固。

所述限位杆20的上下两端均套设有缓冲弹簧22，且所述缓冲弹簧22的两端均设置有橡胶材料制成的缓冲垫。

通过缓冲弹簧22的设置，当螺纹套11及第二电机架13移动至最上方或最下方时，可对其起到一定的缓冲作用，防止硬性碰撞造成装置的损坏。

所述固定架7为U型结构，且所述固定架7通过焊接与托板1固定连接。

通过固定架7U型结构的设置，便于对钻具16进行安装与拆卸。

所述钻具16包括第一钻杆23及第二钻杆24，所述第一钻杆23及第二钻杆24均为两端开口的空心半圆柱形结构，且所述第一钻杆23及第二钻杆24的顶端及底部分别设置有半圆柱形的连接杆25及钻头28，所述第一钻杆23及第二钻杆24的四周拐角处均设置有固定耳，每相对两个所述固定耳之间通过螺钉固定连接，且所述第一钻杆23及第二钻杆24内腔设置有内衬管29，所述内衬管29的外径与第一钻杆23及第二钻杆24的内径相吻合。

通过第一钻杆23及第二钻杆24的配合，便于对内衬管29进行安装与拆卸，且便于土芯被收集在内衬管29内腔，从而不会发生在钻具上撬出土芯时因破坏土芯而难以对底层进行观察、分析的现象，且内衬管29对所获取样品的保存、运输十分方便。

所述第一钻杆23及第二钻杆24内壁与钻头28的连接处设置有挡块30，所述挡块30的上表面到连接杆25底部的距离与内衬管29的长度相等，且所述第一钻杆23两边侧设置有卡槽，所述第二钻杆24的两侧边与卡槽对应设置有限位边31，所述限位边31的尺寸与卡槽的尺寸相吻合。

通过限位边31与卡槽之间的设置，便于对第一钻杆23与第二钻杆24之间进行连接。

所述连接杆25的一侧设置有限位块26，所述连接杆25的外侧设置有第一法兰盘27，所述第一法兰盘27位于限位块26的底部，所述连接轴15为底部开口的空心结构，所述连接轴15的内径与连接杆25的外径相吻合，且所述连接轴15的内壁与限位块26对应设置有限位槽32，所述限位块26的尺寸与限位槽32的尺寸相吻合，且所述连接轴15的底部外侧设置有与第一法兰盘27对应分布的第二法兰盘33，所述第一法兰盘27与第二法兰盘33之间通过螺栓固定连接。

通过限位块26与限位槽32之间的配合，便于对连接杆25与连接轴15之间进行连接，且对连接杆25进行限位，可以有效防止在转动过程中连接杆25滑动的现象发生。

本发明还公开一种可保证土样完整的岩土钻探机构的使用方法，包括如下步骤：

S101：先将该装置移动至需要钻孔的地方，将底板4底部的固定钉5打入地下进行固定，然后将固定插杆6打入地下；

S201：将内衬管29放入第一钻杆23及第二钻杆24之间的腔体内，然后将第一钻杆23与第二钻杆24组合在一起形成完整的钻具16；

S301：将连接杆25侧壁的限位块26对准连接轴15内壁的限位槽32插进去，并通过螺栓将第一法兰盘27与第二法兰盘33之间进行固定，完成对钻具16的安装；

S401：启动第一电机8及第二电机14，丝杆10转动，推动第二电机架13下移，同时钻具16转动进行钻孔，并启动水泵，使得喷头对钻具16的表面进行喷水冷却；

S501：钻孔完成后，通过第一电机8使得钻具16移动至地面上方，并取下钻具16，然后将第一钻杆23与第二钻杆24分离，取出内衬管29，内衬管29内充满土芯，在内衬管29的两端套上胶塞并封蜡可对土芯进行长期完整的保存，将内衬管29抛开，便于观察地层分界线及土的原始结构。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种可保证土样完整的岩土钻探机构，包括托板(1)，其特征在于，所述托板(1)边侧设置有三个均匀分布的固定板(2)，所述固定板(2)上固定连接有固定杆(3)，所述固定杆(3)底部固定连接有倾斜分布的固定杆(3)，所述固定杆(3)底部固定连接有水平分布的底板(4)，所述底板(4)用于与地面进行固定连接，所述托板(1)上表面中间部位设置有固定架(7)，所述固定架(7)顶端设置有第一电机架(9)，所述第一电机架(9)底部固定安装有第一电机(8)，所述第一电机(8)轴部连接有丝杆(10)，所述丝杆(10)通过轴承与固定架(7)转动连接，且所述丝杆(10)的底部延伸至固定架(7)的内部，所述丝杆(10)上螺纹连接有螺纹套(11)，所述螺纹套(11)底部固定连接有与丝杆(10)上下滑动连接的滑筒(12)，所述滑筒(12)的底部固定连接有第二电机架(13)，所述第二电机架(13)及螺纹套(11)的两侧与固定架(7)之间设置有限位机构，所述第二电机架(13)的底部固定安装有第二电机(14)，所述第二电机(14)轴部连接有连接轴(15)，所述连接轴(15)底部连接有可拆卸的钻具(16)，所述钻具(16)底部贯穿托板(1)中间部位并延伸至托板(1)下方，且所述托板(1)底部中间部位设置有限位套(19)，所述钻具(16)与限位套(19)滑动连接，所述托板(1)上表面一侧设置有水箱(17)，所述水箱(17)通过水泵连接有水管(18)，所述水管(18)的端部连接有喷头，所述喷头位于限位套(19)的下方部位。

2.根据权利要求1所述的一种可保证土样完整的岩土钻探机构，其特征在于，所述托板(1)为圆形结构，且三个所述固定板(2)呈圆周阵列分布与托板(1)的边侧。

3.根据权利要求1所述的一种可保证土样完整的岩土钻探机构，其特征在于，所述底板(4)的底部设置有均匀分布的固定钉(5)，且所述底板(4)的表面设置有滑孔，所述滑孔内滑动连接有固定插杆(6)，且所述固定插杆(6)的底部设置为尖端结构。

4.根据权利要求1所述的一种可保证土样完整的岩土钻探机构，其特征在于，所述限位机构包括限位杆(20)，所述限位杆(20)设置有两个，两个所述限位杆(20)平行分布于滑筒(12)的两侧，且所述限位杆(20)固定于固定架(7)内，所述螺纹套(11)及第二电机架(13)的两侧均设置有滑块(21)，所述滑块(21)与限位杆(20)滑动连接。

5.根据权利要求4所述的一种可保证土样完整的岩土钻探机构，其特征在于，所述限位杆(20)的上下两端均套设有缓冲弹簧(22)，且所述缓冲弹簧(22)的两端均设置有橡胶材料制成的缓冲垫。

6.根据权利要求1所述的一种可保证土样完整的岩土钻探机构，其特征在于，所述固定架(7)为U型结构，且所述固定架(7)通过焊接与托板(1)固定连接。

7.根据权利要求1所述的一种可保证土样完整的岩土钻探机构，其特征在于，所述钻具(16)包括第一钻杆(23)及第二钻杆(24)，所述第一钻杆(23)及第二钻杆(24)均为两端开口的空心半圆柱形结构，且所述第一钻杆(23)及第二钻杆(24)的顶端及底部分别设置有半圆柱形的连接杆(25)及钻头(28)，所述第一钻杆(23)及第二钻杆(24)的四周拐角处均设置有固定耳，每相对两个所述固定耳之间通过螺钉固定连接，且所述第一钻杆(23)及第二钻杆(24)内腔设置有内衬管(29)，所述内衬管(29)的外径与第一钻杆(23)及第二钻杆(24)的内径相吻合。

8.根据权利要求7所述的一种可保证土样完整的岩土钻探机构，其特征在于，所述第一钻杆(23)及第二钻杆(24)内壁与钻头(28)的连接处设置有挡块(30)，所述挡块(30)的上表面到连接杆(25)底部的距离与内衬管(29)的长度相等，且所述第一钻杆(23)两边侧设置有卡槽，所述第二钻杆(24)的两侧边与卡槽对应设置有限位边(31)，所述限位边(31)的尺寸与卡槽的尺寸相吻合。

9.根据权利要求7所述的一种可保证土样完整的岩土钻探机构，其特征在于，所述连接杆(25)的一侧设置有限位块(26)，所述连接杆(25)的外侧设置有第一法兰盘(27)，所述第一法兰盘(27)位于限位块(26)的底部，所述连接轴(15)为底部开口的空心结构，所述连接轴(15)的内径与连接杆(25)的外径相吻合，且所述连接轴(15)的内壁与限位块(26)对应设置有限位槽(32)，所述限位块(26)的尺寸与限位槽(32)的尺寸相吻合，且所述连接轴(15)的底部外侧设置有与第一法兰盘(27)对应分布的第二法兰盘(33)，所述第一法兰盘(27)与第二法兰盘(33)之间通过螺栓固定连接。

10.一种可保证土样完整的岩土钻探机构的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

S101：先将该装置移动至需要钻孔的地方，将底板(4)底部的固定钉(5)打入地下进行固定，然后将固定插杆(6)打入地下；

S201：将内衬管(29)放入第一钻杆(23)及第二钻杆(24)之间的腔体内，然后将第一钻杆(23)与第二钻杆(24)组合在一起形成完整的钻具(16)；

S301：将连接杆(25)侧壁的限位块(26)对准连接轴(15)内壁的限位槽(32)插进去，并通过螺栓将第一法兰盘(27)与第二法兰盘(33)之间进行固定；

S401：启动第一电机(8)及第二电机(14)，丝杆(10)转动，推动第二电机架(13)下移，同时钻具(16)转动进行钻孔，并启动水泵，使得喷头对钻具(16)的表面喷水冷却；

S501：钻孔完成后，通过第一电机(8)使得钻具(16)移动至地面上方，并取下钻具(16)，然后将第一钻杆(23)与第二钻杆(24)分离，取出内衬管(29)，内衬管(29)内充满土芯，在内衬管(29)的两端套上胶塞并封蜡，将内衬管(29)抛开，观察地层分界线及土的原始结构。

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