CN114383892B - 一种桥梁地基地质勘察取样装置 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供了一种桥梁地基地质勘察取样装置，其包括安装组件和采样组件，安装组件用于将取样装置固定于预设位置，采样组件用于对目标深度的土壤进行采样。采样组件包括多个切削单元，多个切削单元能够根据接触物体的硬度发生相对移动，并在对软质土壤完成包覆后，再对硬质岩石进行切割，此时切削硬质岩石仍然会使得硬质岩石推动其周围的软质土壤，但是该推动不足以使得目标样品发生较大位移，避免利用采样筒直接采样时顶推硬质岩石，硬质岩石直接将其周围的软质沙土推移开，导致采样筒最终采取的样品往往少于预设体积，或是样品并非目标深度内的样品的情况发生，保证样品准确。

Description

一种桥梁地基地质勘察取样装置

技术领域

本发明涉及一种地质勘探取样技术领域，特别是涉及一种桥梁地基地质勘察取样装置。

背景技术

道路桥梁，一般由路基、路面、桥梁、隧道工程和交通工程设施等几大部分组成，路基是用土或石料修筑而成的线形结构物，路面是用各种筑路材料或混合料分层铺筑在公路路基上供汽车行驶的层状构造物，桥隧工程是高等级公路中的重要组成部分，它包括桥梁、涵洞、通道和隧道等。

在道路桥梁使用前需要对地质进行勘探采样，在采样过程中就需要使用到采样设备，然而传统的采样设备结构简单，无法满足采样需求，且容易造成样品破坏。

发明内容

申请人发现，桥梁所在地质环境中，通常存在软质沙土和硬质岩石这两种材质。现有的采样装置通常直接向预定地点打入采样筒至一定深度，然后将采样筒取出以获取目标深度内目标体积的样本。但是在采样筒打入过程中，若遇到硬质岩石，采样筒会直接顶推硬质岩石，且硬质岩石直接将其周围的软质沙土推移开，导致采样筒最终采取的样品往往少于预设体积，或是样品并非目标深度内的样品。

基于此，有必要针对目前的桥梁施工前勘探用采样设备所存在的取样不准的问题，提供一种桥梁地基地质勘察取样装置。

上述目的通过下述技术方案实现：

一种桥梁地基地质勘察取样装置，其包括安装组件和采样组件，所述安装组件用于将所述取样装置固定于预设位置；

所述采样组件包括安装轴、滑动环、连接筒和多个切削单元，所述安装轴和所述滑动环同轴且可转动设置，所述滑动环在相对于所述安装轴转动前后具有相应的解锁位置和锁定位置，处于所述解锁位置时，所述滑动环可相对于所述安装轴轴向滑动，处于所述锁定位置时，所述滑动环不可相对于所述安装轴轴向滑动；所述滑动环上设置有第二弹性件，所述第二弹性件总是使得所述滑动环远离所述安装轴或是具有该移动的趋势；

所述连接筒固定连接于所述安装轴，多个所述切削单元沿所述安装轴周向均布，所述切削单元可沿所述安装轴轴向滑动；所述切削单元和所述连接筒通过第一弹性件连接，所述第一弹性件总是使得所述切削单元远离所述安装轴或是具有该移动的趋势；所述切削单元克服所述第一弹性件弹力并抵接于所述滑动环时，使得所述滑动环处于所述解锁位置。

在其中一个实施例中，所述切削单元包括固连为一体的切削筒壁、连接杆和刀片，多个所述切削单元中的所述切削筒壁依次首尾连接并包围呈筒状，所述刀片位于所述切削筒壁的底部，所述连接杆一端固定连接于所述刀片或所述切削筒壁，另一端可滑动连接于所述连接筒。

在其中一个实施例中，所述切削筒壁两侧分别设置有T形卡块和T形槽，任一所述切削筒壁的所述T形卡块与其相邻的所述切削筒壁的所述T形槽卡接。

在其中一个实施例中，所述连接筒外周壁面上设置有第一滑槽，所述连接杆一端设置有第一滑块，所述第一滑块滑设于所述第一滑槽内。

在其中一个实施例中，所述滑动环内周壁面上设置有卡接块，所述安装轴上设置有第二滑槽；所述滑动环处于所述解锁位置时，所述卡接块位于所述第二滑槽内。

在其中一个实施例中，所述滑动环上设置有抵接斜面，所述切削单元移动至上极限位置时顶推所述抵接斜面，并使得所述滑动环由所述锁定位置转为所述解锁位置。

在其中一个实施例中，还包括升降环，所述升降环和滑动环沿轴向方向同步滑动，所述升降环不可转动，所述第二弹性件一端固定连接于所述安装组件，另一端固定连接于所述升降环。

在其中一个实施例中，所述安装组件包括安装基座、伸缩杆和支架，所述支架一端可转动连接于所述安装基座，所述伸缩杆两端分别可转动连接于所述支架另一端和所述安装基座。

在其中一个实施例中，还包括复位组件，所述复位组件包括复位筒、滑轮和连接绳，所述复位筒固定连接于所述升降环，所述滑轮固定连接于所述复位筒，所述连接绳绕设于所述滑轮上，所述连接绳一端固定连接于所述复位筒，另一端活动并位于地面上方。

在其中一个实施例中，还包括驱动机构，所述驱动机构用以驱动所述安装轴转动。

本发明的有益效果是：

本发明实施例提供了一种桥梁地基地质勘察取样装置，其包括安装组件和采样组件，安装组件用于将取样装置固定于预设位置，采样组件用于对目标深度的土壤进行采样。采样组件包括多个切削单元，多个切削单元能够根据接触物体的硬度发生相对移动，并在对软质土壤完成包覆后，再对硬质岩石进行切割，此时切削硬质岩石仍然会使得硬质岩石推动其周围的软质土壤，但是该推动不足以使得目标样品发生较大位移，避免利用采样筒直接采样时顶推硬质岩石，硬质岩石直接将其周围的软质沙土推移开，导致采样筒最终采取的样品往往少于预设体积，或是样品并非目标深度内的样品的情况发生，保证样品准确。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的桥梁地基地质勘察取样装置的结构示意图；

图2为本发明一实施例提供的桥梁地基地质勘察取样装置中采样组件的结构示意图；

图3为本发明一实施例提供的桥梁地基地质勘察取样装置中采样组件的分解图；

图4为本发明一实施例提供的桥梁地基地质勘察取样装置中切削单元的分解图；

图5为本发明一实施例提供的桥梁地基地质勘察取样装置中连接筒的结构示意图。

其中：

安装组件100；第一杆体101；第二杆体102；安装基座110；支架120；采样组件200；安装轴210；第二滑槽211；滑动环220；卡接块221；抵接斜面222；连接筒230；第一滑槽231；切削单元240；切削筒壁241；连接杆242；刀片243；第一滑块244；第一弹性件251；第二弹性件252；升降环260；复位筒271；滑轮272；连接绳273；驱动机构300。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本文中为组件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接（联接）。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

如图1-图5所示，本发明实施例提供了一种桥梁地基地质勘察取样装置，其包括安装组件100和采样组件200，安装组件100用于将取样装置固定于预设位置；

采样组件200包括安装轴210、滑动环220、连接筒230和多个切削单元240，安装轴210和滑动环220同轴且可转动设置，滑动环220在相对于安装轴210转动前后具有相应的解锁位置和锁定位置，处于解锁位置时，滑动环220可相对于安装轴210轴向滑动，处于锁定位置时，滑动环220不可相对于安装轴210轴向滑动；滑动环220上设置有第二弹性件252，第二弹性件252总是使得滑动环220远离安装轴或是具有该移动的趋势；

连接筒230固定连接于安装轴210，多个切削单元240沿安装轴210周向均布，切削单元240可沿安装轴210轴向滑动；切削单元240和连接筒230通过第一弹性件251连接，第一弹性件251总是使得切削单元240远离安装轴210或是具有该移动的趋势；切削单元240克服第一弹性件251弹力并抵接于滑动环220时，使得滑动环220处于解锁位置。

在其中一个实施例中，切削单元240包括固连为一体的切削筒壁241、连接杆242和刀片243，多个切削单元240中的切削筒壁241依次首尾连接并包围呈筒状，刀片243位于切削筒壁241的底部，连接杆242一端固定连接于刀片243或切削筒壁241，另一端可滑动连接于连接筒230。

在其中一个实施例中，切削筒壁241两侧分别设置有T形卡块和T形槽，任一切削筒壁241的T形卡块与其相邻的切削筒壁241的T形槽卡接。

在其中一个实施例中，连接筒230外周壁面上设置有第一滑槽231，连接杆242一端设置有第一滑块244，第一滑块244滑设于第一滑槽231内。

在其中一个实施例中，滑动环220内周壁面上设置有卡接块221，安装轴210上设置有第二滑槽211；滑动环220处于解锁位置时，卡接块221位于第二滑槽211内。

在其中一个实施例中，滑动环220上设置有抵接斜面222，切削单元240移动至上极限位置时顶推抵接斜面222，并使得滑动环220由锁定位置转为解锁位置。

在其中一个实施例中，还包括升降环260，升降环260和滑动环220沿轴向方向同步滑动，升降环260不可转动，第二弹性件252一端固定连接于安装组件100，另一端固定连接于升降环260。

在其中一个实施例中，安装组件100包括安装基座110、伸缩杆和支架120，支架120一端可转动连接于安装基座110，伸缩杆两端分别可转动连接于支架120另一端和安装基座110。具体的，伸缩杆包括第一杆体101和第二杆体102，第一杆体101穿设于第二杆体102内以使第一杆体101和第二杆体102可以互相滑动，使得伸缩杆两端可伸缩。第一杆体101远离第二杆体102的一端可转动地连接于安装基座110，第二杆体102远离第一杆体101的一端可转动地安装于支架120。

在其中一个实施例中，还包括复位组件，复位组件包括复位筒271、滑轮272和连接绳273，复位筒271固定连接于升降环260，滑轮272固定连接于复位筒271，连接绳273绕设于滑轮272上，连接绳273一端固定连接于复位筒271，另一端活动并位于地面上方。

在其中一个实施例中，还包括驱动机构300，驱动机构300用以驱动安装轴210转动。

实施例一：

如图1-图5所示，本实施例提供了一种桥梁地基地质勘察取样装置，其包括安装组件100、采样组件200和电机。

如图1所示，安装组件100包括安装基座110、伸缩杆和支架120，多个支架120围绕安装基座110均布，支架120一端可转动连接于安装基座110下端，伸缩杆两端分别可转动连接于支架120另一端和安装基座110；电机可以固定在安装基座110上端，也可以是独立设置于外部的电机；采样组件200位于安装基座110的下端。

如图2和图3所示，采样组件200包括安装轴210、滑动环220、连接筒230和多个切削单元240，安装轴210上端连接于安装基座下端，安装轴210随安装基座同步向下移动且在电机的驱动下转动。滑动环220套装于安装轴210外，滑动环220可相对于安装轴210滑动。滑动环220内周壁面上设置有多个卡接块221，安装轴210外周壁面上设置有多个第二滑槽211，当滑动环220上的卡接块221处于安装轴210上的第二滑槽211内时，滑动环220处于解锁状态并可相对于安装轴210发生轴向方向上的滑动，当滑动环220上的卡接块221处于安装轴210上的第二滑槽211外且抵接于安装轴210端面时，滑动环220处于锁定状态并不可相对于安装轴210发生轴向方向上的滑动。滑动环220下段设置有抵接斜面222。

滑动环220上还设置有升降环260，升降环260和滑动环220沿轴向同步滑动，升降环260不可转动，即滑动环220沿周向转动时，升降环260和滑动环220发生相对转动。第二弹性件252一端连接于安装组件100，另一端连接于升降环260，第二弹性件252总是使得升降环260沿远离安装组件100的方向滑动或是具有该滑动的趋势。滑动环220上还设置有第三弹性件，第三弹性件总是使得滑动环220沿周向转动并使得滑动环220处于锁定位置。第三弹性件可以是卷簧，卷簧总是使得滑动环220相对于安装轴210保持预设角度关系，并使得卡接块221和第二滑槽211错位。当切削单元240向上移动并顶推抵接斜面222时，使得滑动环220克服卷簧的弹性力并相对于安装轴210转动，转动过程中卡接块221对准第二滑槽211，使得滑动环220处于解锁位置。

连接筒230固定连接于安装轴210，连接筒230外周壁面上设置有多个沿轴向的第一滑槽231。如图4所示，切削单元240包括固连为一体的切削筒壁241、连接杆242和刀片243，切削筒壁241为弧形板，多个切削筒壁241的弧度相同，多个切削筒壁241可视为由一个圆筒分割得到。切削筒壁241两侧分别设置有T形卡块和T形槽，沿同一周向方向，上一个切削筒壁241的T形卡块卡入下一个切削筒壁241的T形槽内，以使得多个切削筒壁241可以发生轴向方向上的滑动，并带动多个切削单元240能够发生轴向上的互相滑动。连接杆242上端设置有第一滑块244，第一滑块244滑设于第一滑槽231内，使得连接杆242带动整个切削单元240能够相对于连接筒230沿轴向方向滑动。刀片243固定连接于切削筒壁241的底部。连接杆242和连接筒230之间设置有第一弹性件251，第一弹性件251总是使得刀片243沿远离连接筒230的方向滑动或是具有该滑动的趋势。

采样时，首先将支架打开，支架一端固定在地面上，之后在电机的带动或者人工推动下，使得安装基座沿轴向向下移动，并带动采样组件200进入土壤内，采样组件200进入土壤后，驱动组件300驱动连接筒230转动。采样组件200未进入土壤前，各个切削单元240当中的刀片243基本处于同一高度，且刀片243处于下极限位置，即连接杆242上的第一滑块244处于连接筒230上第一滑槽231的最下端。采样组件200进入土壤后，刀片243受软质土壤阻碍因此产相对于连接筒230向上移动的趋势，但由软质土壤阻碍而产生的使得刀片243想要向上移动的力不足以克服第一弹性件251的弹性力，第一弹性件251不会被压缩，使得刀片243始终处于远离连接筒230的位置，即刀片243持续处于下极限位置。

当刀片243遇到硬质岩石后，刀片243受岩石阻碍因此产相对于连接筒230向上移动的趋势，该趋势能够克服第一弹性件251的弹力，使得刀片243相对于连接筒230向上移动。且由于刀片243与连接筒230同步转动，在未接触到硬质岩石之前，刀片243处于下极限位置；转动一定角度并接触到硬质岩石后，刀片243受阻上移；继续转动一定角度后不再接触到硬质岩石，并在第一弹性件251的作用下下移至下极限位置。该过程当中，刀片243虽然与硬质岩石发生接触，但是由于第一弹性件251的弹性力不足以使刀片243对硬质岩石进行切割，因此刀片243在向上移后下移的过程中，相当于“绕”过硬质岩石而并未对其进行切割，也不会促使硬质岩石发生位移而推动硬质岩石周围的软质土壤。刀片243在绕过硬质岩石后，仍然能够对软质土壤进行切削，使得目标深度的目标样品位于切削筒壁241内，仅有硬质岩石处产生缺口。

随着采样组件200的不断下移，因受硬质岩石阻碍而相对于连接筒230向上移动的连接杆242逐渐上移，直至连接杆242上第一滑块244上升至上极限位置并顶推抵接斜面222。第一滑块244未顶推抵接斜面222前，滑动环220上的卡接块221并未处于安装轴210上的第二滑槽211内，而是抵接于安装轴210的上端面，因此即使第二弹性件252有驱动滑动环220向下移动的趋势，在安装轴210上端面的止挡作用下，处于锁定位置的滑动环220也无法向下滑动。第一滑块244顶推抵接斜面222，使得滑动环220发生转动，卡接块221转动一定角度与安装轴210上端面脱离接触并落入第二滑槽211内，安装轴210不再限制滑动环220的向下滑动，滑动环220在第二弹性件252的作用下向下滑动，并抵接于多个切削单元240当中相对位置最高的一组，即与硬质岩石接触的一组切削单元240，进而将第二弹性件252的弹性力传递至该切削单元240。第二弹性件252的弹性力相对较大，使得切削单元240有着足够的切削力对硬质岩石进行切削。此时，由于其余位置的切削筒壁241已经基本完成采样工作，能够对目标样品提供一定的保持力，因此即使此时切削硬质岩石仍然会使得硬质岩石推动其周围的软质土壤，但是该推动不足以使得目标样品发生较大位移，能够保证样品准确。

持续切削硬质岩石，直至硬质岩石被刀片243穿透，多组刀片243在第一弹性件251的作用下再次回复至同一高度，此时取出采样组件200，即可得到目标样品。

实施例二：

本实施例与实施例一相比，增加了复位组件。

复位组件包括复位筒271、滑轮272和连接绳273。复位筒271固定连接于升降环260，滑轮272设置于复位筒271上，连接绳273绕设于滑轮272且连接绳273一端固定连接于复位筒271，另一端活动并处于地面上。与实施例一不同的是，第二弹性件252下端连接于复位筒271而并非连接于升降环260，其余与实施例一均相同，于此不再赘述。

当采样组件200遇到一个硬质岩石并进行如实施例一当中描述的对硬质岩石切削的过程后，可以通过人为拉动连接绳273，使得复位筒271带动滑动环220上移，并压缩第二弹性件252，在第三弹性件的作用下，滑动环220重新回到锁定位置，使得整个装置回复至未遇到第一个硬质岩石之前的状态。当采样组件200遇到第二个硬质岩石后，能够再次重复对硬质岩石的切削，由此能够满足目标样品处存在多个硬质岩石的取样需求。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种桥梁地基地质勘察取样装置，其特征在于，包括安装组件和采样组件，所述安装组件用于将所述桥梁地基地质勘察取样装置固定于预设位置；

所述采样组件包括安装轴、滑动环、连接筒和多个切削单元，所述安装轴和所述滑动环同轴且可转动设置，所述滑动环在相对于所述安装轴转动前后具有相应的解锁位置和锁定位置，处于所述解锁位置时，所述滑动环可相对于所述安装轴轴向滑动，处于所述锁定位置时，所述滑动环不可相对于所述安装轴轴向滑动；所述滑动环上设置有第二弹性件，所述第二弹性件总是使得所述滑动环远离所述安装轴或是具有远离所述安装轴的趋势；

所述连接筒固定连接于所述安装轴，多个所述切削单元沿所述安装轴周向均布，所述切削单元可沿所述安装轴轴向滑动；所述切削单元和所述连接筒通过第一弹性件连接，所述第一弹性件总是使得所述切削单元远离所述安装轴或是具有使得所述切削单元远离所述安装轴的趋势；所述切削单元克服所述第一弹性件弹力并抵接于所述滑动环时，使得所述滑动环处于所述解锁位置；由软质土壤阻碍而产生的使得所述切削单元想要向上移动的力不足以克服所述第一弹性件的弹性力，所述第一弹性件的弹性力不足以使所述切削单元对硬质岩石进行切割；所述第二弹性件的弹性力使得所述切削单元有着足够的切削力对硬质岩石进行切削；

所述切削单元包括固连为一体的切削筒壁、连接杆和刀片，多个所述切削单元中的所述切削筒壁依次首尾连接并包围呈筒状，所述刀片位于所述切削筒壁的底部，所述连接杆一端固定连接于所述刀片或所述切削筒壁，另一端可滑动连接于所述连接筒。

2.根据权利要求1所述的桥梁地基地质勘察取样装置，其特征在于，所述切削筒壁两侧分别设置有T形卡块和T形槽，任一所述切削筒壁的所述T形卡块与其相邻的所述切削筒壁的所述T形槽卡接。

3.根据权利要求1所述的桥梁地基地质勘察取样装置，其特征在于，所述连接筒外周壁面上设置有第一滑槽，所述连接杆一端设置有第一滑块，所述第一滑块滑设于所述第一滑槽内。

4.根据权利要求1所述的桥梁地基地质勘察取样装置，其特征在于，所述滑动环内周壁面上设置有卡接块，所述安装轴上设置有第二滑槽；所述滑动环处于所述解锁位置时，所述卡接块位于所述第二滑槽内。

5.根据权利要求4所述的桥梁地基地质勘察取样装置，其特征在于，所述滑动环上设置有抵接斜面，所述切削单元移动至上极限位置时顶推所述抵接斜面，并使得所述滑动环由所述锁定位置转为所述解锁位置。

6.根据权利要求1所述的桥梁地基地质勘察取样装置，其特征在于，还包括升降环，所述升降环和滑动环沿轴向方向同步滑动，所述升降环不可转动，所述第二弹性件一端固定连接于所述安装组件，另一端固定连接于所述升降环。

7.根据权利要求6所述的桥梁地基地质勘察取样装置，其特征在于，还包括复位组件，所述复位组件包括复位筒、滑轮和连接绳，所述复位筒固定连接于所述升降环，所述滑轮固定连接于所述复位筒，所述连接绳绕设于所述滑轮上，所述连接绳一端固定连接于所述复位筒，另一端活动并位于地面上方。

8.根据权利要求1所述的桥梁地基地质勘察取样装置，其特征在于，所述安装组件包括安装基座、伸缩杆和支架，所述支架一端可转动连接于所述安装基座，所述伸缩杆两端分别可转动连接于所述支架另一端和所述安装基座。

9.根据权利要求1所述的桥梁地基地质勘察取样装置，其特征在于，还包括驱动机构，所述驱动机构用以驱动所述安装轴转动。

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