CN115288674A - 一种地质深厚岩土层的取样钻机及其取样方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种地质深厚岩土层的取样钻机及其取样方法，其包括机架、用于钻孔的钻杆、用于取样的取样杆、用于驱使钻杆转动的第一驱动件、用于驱使钻杆升降的第二驱动件以及用于驱使取样杆升降的第三驱动件，所述钻杆外周面设置有扩孔筒，所述扩孔筒开设有供所述钻杆进出的取样孔，在所述钻杆钻至指定深度时，所述第三驱动件驱使取样杆升降并反复进出取样孔，取样杆对取样孔外侧的岩土进行捣动，岩土碎屑通过取样孔进入扩孔筒内；所述扩孔筒内设置有取样容器，所述取样容器用于盛接从取样孔进入的岩土碎屑。本发明具有便于取样的效果。
Description
技术领域
本发明涉及地质勘探的技术领域，尤其是涉及一种地质深厚岩土层的取样钻机及其取样方法。
背景技术
地质勘探是建筑施工前尤为重要的环节，需要对施工区域的土质情况进行分层取样，通过对样品进行检测来获知土层成分，以规划具体的施工方案。
相关技术中，在对深厚岩土层进行勘测时，需要先通过钻机钻孔，在不同深处的孔洞内获取土层样品，取样时需要先将钻头取出，然后在将取样器伸至孔洞底部进行取样。
综上所述，在将钻头取出以及取样器伸至孔洞内的过程中，都会造成孔壁泥土下滑，使得孔底成分不纯，不便于取样，因此仍有改进空间。
发明内容
为了便于取样，本发明提供一种地质深厚岩土层的取样钻机及其取样方法。
本发明提供的一种地质深厚岩土层的取样钻机及其取样方法采用如下的技术方案：
一种地质深厚岩土层的取样钻机，包括机架、用于钻孔的钻杆、用于取样的取样杆、用于驱使钻杆转动的第一驱动件、用于驱使钻杆升降的第二驱动件以及用于驱使取样杆升降的第三驱动件，所述钻杆外周面设置有扩孔筒，所述扩孔筒开设有供所述钻杆进出的取样孔，在所述钻杆钻至指定深度时，所述第三驱动件驱使取样杆升降并反复进出取样孔，取样杆对取样孔外侧的岩土进行捣动，岩土碎屑通过取样孔进入扩孔筒内；所述扩孔筒内设置有取样容器，所述取样容器用于盛接从取样孔进入的岩土碎屑。
通过采用上述技术方案，在第一驱动件和第二驱动件的配合下，钻杆竖直朝下旋进，钻杆对土层进行开孔，扩孔筒跟随钻杆旋转，同时对孔洞进行扩宽，然后在第三驱动件的驱使下，取样杆反复进出取样孔，对取样孔外侧的岩土进行捣动，岩土碎屑通过取样孔进入扩孔筒内，从而达到取样目的，只需将取样容器取出即可完成取样操作，无需取出钻杆，也无需在孔洞内下放取样器，从而不会造成孔壁塌陷，从而便于精确取样。
优选的，所述扩孔筒底部呈圆锥状。
通过采用上述技术方案，从而便于完成孔洞扩宽操作。
优选的，所述取样容器顶部设置有用于带动取样容器旋转和升降的拨杆，所述取样容器顶部设置有用于通闭取样孔的挡板，所述拨杆可拆卸连接于扩孔筒，在钻孔时，所述挡板封闭取样孔，在取样时，所述挡板开启取样孔。
通过采用上述技术方案，在钻杆打孔过程中，存在岩土碎屑进入取样孔，从而造成样品不纯，通过采用上述技术方案，通过拨杆驱使取样容器以及挡板转动，便可实现取样孔的通闭，在钻孔时，所述挡板封闭取样孔，在取样时，所述挡板开启取样孔，有利于在便于取样的同时，降低岩土碎屑在钻机打孔过程中进入取样孔的概率。
优选的，所述拨杆上端延伸至扩孔筒开口边缘，且所述拨杆与扩孔筒的可拆卸连接点位于扩孔筒开口处。
通过采用上述技术方案，从而便于施工人员对拨杆进行操作，实现挡板的转动，以便实现取样孔的通闭功能，同时，也有利于施工人员对取样容器进行升降，便于将样品取出。
优选的，所述扩孔筒外周面设置有螺旋钢筋。
通过采用上述技术方案，以便完成扩孔操作。
优选的，所述取样杆下端设置有取样爪。
通过采用上述技术方案，从而在取样杆升降过程中，取样爪将岩土碎屑往取样孔内带，有利于提高取样效率。
优选的，所述取样杆上端设置有磁铁，所述扩孔筒上端开口边缘设置有铁圈，所述取样杆与扩孔筒之间通过磁铁和铁圈磁吸固定。
通过采用上述技术方案，从而便于对拨杆进行装拆，以便施工人员操作。
一种地质深厚岩土层的取样钻机的取样方法，包括以下步骤：
S1：施工准备：将机架安装固定于施工地面，钻杆竖直朝下，然后沿着通过操控拨杆，使挡板封闭取样孔，取样杆与扩孔筒之间通过磁铁和铁圈磁吸固定；
S2：钻孔施工：同时启动第一驱动件和第二驱动件，钻杆向地面旋进并打孔，扩孔筒跟随钻杆一起转动，并对孔洞进行拓宽，在钻杆钻至土层设计深度后，关闭第一驱动件和第二启动件；
S3：土层取样：向上提起拨杆，使磁铁与铁圈分离，然后通过操作拨杆，使挡板开启取样孔，接着通过磁铁和铁圈的磁吸来稳固拨杆，然后启动第三驱动件，使取样杆上下移动并反复进出取样孔，取样爪对土层进行捣动，并将岩土碎屑往取样孔内拨，使岩土碎屑进入取样容器，接着上提拨杆，使取样容器上移至扩孔筒上端开口处，并取出岩土碎屑样品，最后将取样容器下放至扩孔筒底部就位，挡板封闭取样孔；
S4：重复S2和S3，自上而下对不同深度的土层进行钻孔取样。
通过采用上述技术方案，从而达到对不同深度的土层进行分别取样的目的，且只需将取样容器取出即可完成取样操作，无需取出钻杆，也无需在孔洞内下放取样器，从而不会造成孔壁塌陷，便于精确取样。
综上所述，本发明包括以下至少一种有益技术效果：
1.利用第一驱动件与第二驱动件的配合，以实现钻杆竖直朝下旋进钻孔的目的，且扩孔筒跟随钻杆旋转，同时对孔洞进行扩宽，提高松土效果，然后在第三驱动件的驱使下，取样杆反复进出取样孔，对取样孔外侧的岩土进行捣动，岩土碎屑通过取样孔进入扩孔筒内，从而达到取样目的，只需将取样容器取出即可完成取样操作，无需取出钻杆，也无需在孔洞内下放取样器，从而不会造成孔壁塌陷，从而便于精确取样；
2.在取样容器顶部设置挡板，以实现对取样孔的通闭，即在钻孔时，所述挡板封闭取样孔，在取样时，所述挡板开启取样孔，降低岩土碎屑在钻机打孔过程中进入取样孔的概率，有利于保持样品纯度。
附图说明
图1是本申请实施例地质深厚岩土层的取样钻机中取样前的状态示意图。
图2是本申请实施例地质深厚岩土层的取样钻机中取样中的状态示意图。
图3是图1中A处的放大示意图。
附图标记说明：1、机架；11、固定板；12、移动板；2、钻杆；3、扩孔筒；31、螺旋钢筋；32、取样孔；33、铁圈；4、第二驱动件；5、第一驱动件；6、第三驱动件；7、取样杆；71、取样爪；8、取样容器；81、挡板；9、拨杆；91、磁铁。
具体实施方式
以下结合附图1-3对本发明作进一步详细说明。
本发明实施例公开一种地质深厚岩土层的取样钻机及其取样方法。参照图1，包括机架1、钻杆2、取样杆7、第一驱动件5、第二驱动件4以及第三驱动件6。
机架1内竖直滑动连接有移动板12，其中，第一驱动件5安装于移动板12上端面，第一驱动件5具体为电机，电机输出轴与钻杆2同轴固定连接，钻杆2竖直向下贯穿移动板12并延伸至机架1底部。机架1底部为矩形框架，以便钻杆2对地面进行钻孔。移动板12的设置有利于保持电机竖向移动时的稳定性。
第二驱动件4具体为液压缸，液压缸的活塞杆竖直贯穿机架1顶部并与电机外壳固定固定连接。通过第一驱动件5驱使钻杆2转动，第二驱动件4驱使钻杆2向下推进，使得钻杆2可对施工地面进行旋进打孔。
钻杆2外周固定有扩孔筒3，扩孔筒3轴线与钻杆2轴线重合，且扩孔筒3下端呈尖端朝下的锥形。扩孔筒3上端开口设置，扩孔筒3内壁与钻杆2外周之间存在活动空腔。扩孔筒3外周面焊接有螺旋钢筋31，螺旋钢筋31沿扩孔筒3高度方向自上而下盘绕在扩孔筒3外周。
机架1内固定有水平设置的固定板11，第三驱动件6固定在固定板11上端面。钻杆2竖直向下贯穿固定板11，固定板11对钻杆2起到限位导向作用，以保持钻杆2的垂直度。第三驱动件6位于钻杆2一侧。第三驱动件6具体为电动推杆，电动推杆的活塞杆端部与取样杆7端部固定连接。取样杆7竖直向下贯穿固定板11，并沿伸至扩孔筒3内。扩孔筒3锥部沿取样杆7轴线方向贯穿有取样孔32，取样杆7下端固定有三片取样爪71，取样爪71倾斜向上设置。取样杆7在第三驱动件6的驱动下进行上下移动，取样杆7的下端以及取样爪71反复进出取样孔32，从而对土层孔壁进行捣动，以便对岩土碎屑进行收集取样。
扩孔筒3内滑动连接有取样容器8，取样容器8滑动套接在钻杆2外周面，取样容器8呈锥状，且取样容器8的轴线与钻杆2的轴线重合，取样容器8开口朝上，当取样容器8移动至扩孔筒3底部时，取样容器8的开口位置低于取样孔32，以便取样容器8对岩土碎屑进行收集。
取样容器8上端面固定有用于通闭取样孔32的挡板81，挡板81呈弧形，当取样容器8在扩孔筒3底部就位时。挡板81贴合于扩孔筒3内壁，以提高对取样孔32的封闭效果。
挡板81上端固定有拨杆9，拨杆9竖直向上延伸至扩孔筒3上端开口处，扩孔筒3上端开口边缘固定有铁圈33，拨杆9上端固定有磁铁91，磁铁91延伸至扩孔筒3外，通过磁铁91下端面与铁圈33上端面磁吸固定，从而将拨杆9可拆卸连接于扩孔筒3，在钻孔时，挡板81封闭取样孔32，在钻孔时，所述挡板81封闭取样孔32，进而在钻杆2打孔过程中，解决了岩土碎屑进入取样孔32的问题，拨杆9为操作者提供施力点，以便驱使取样容器8以及挡板81进行转动，从而便可实现取样孔32的通闭。
另外，通过磁铁91与铁圈33的磁吸固定，达到稳固取样容器8以及挡板81的目的，以便在钻杆2转动时，扩孔筒3、取样容器8以及挡板81随之同步转动，降低部件在运动中相互摩擦的概率。
一种地质深厚岩土层的取样钻机的取样方法，包括以下步骤：
S1：施工准备：将机架1安装固定于施工地面，钻杆2竖直朝下，然后沿着通过操控拨杆9，使挡板81封闭取样孔32，取样杆7与扩孔筒3之间通过磁铁91和铁圈33磁吸固定；
S2：钻孔施工：同时启动第一驱动件5和第二驱动件4，钻杆2向地面旋进并打孔，扩孔筒3跟随钻杆2一起转动，并对孔洞进行拓宽，在钻杆2钻至土层设计深度后，关闭第一驱动件5和第二启动件；
S3：土层取样：向上提起拨杆9，使磁铁91与铁圈33分离，然后通过操作拨杆9，使挡板81开启取样孔32，接着通过磁铁91和铁圈33的磁吸来稳固拨杆9，然后启动第三驱动件6，使取样杆7端部的取样爪71上下移动并反复进出取样孔32，取样爪71对土层进行捣动，并将岩土碎屑往取样孔32内拨，使岩土碎屑进入取样容器8，接着上提拨杆9，使取样容器8上移至扩孔筒3上端开口处，并取出岩土碎屑样品，最后将取样容器8下放至扩孔筒3底部就位，挡板81封闭取样孔32。
S4：重复S2和S3，自上而下对不同深度的土层进行钻孔取样。
采用上述该取样方法进行钻孔取样，可完成对不同深度的土层进行分别取样的目的，且只需将取样容器取出即可完成取样操作，无需取出钻杆，也无需在孔洞内下放取样器，从而不会造成孔壁塌陷，便于精确取样。
以上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 (8)
1.一种地质深厚岩土层的取样钻机，其特征在于：包括机架(1)、用于钻孔的钻杆(2)、用于取样的取样杆(7)、用于驱使钻杆(2)转动的第一驱动件(5)、用于驱使钻杆(2)升降的第二驱动件(4)以及用于驱使取样杆(7)升降的第三驱动件(6)，所述钻杆(2)外周面设置有扩孔筒(3)，所述扩孔筒(3)开设有供所述钻杆(2)进出的取样孔(32)，在所述钻杆(2)钻至指定深度时，所述第三驱动件(6)驱使取样杆(7)升降并反复进出取样孔(32)，取样杆(7)对取样孔(32)外侧的岩土进行捣动，岩土碎屑通过取样孔(32)进入扩孔筒(3)内；所述扩孔筒(3)内设置有取样容器(8)，所述取样容器(8)用于盛接从取样孔(32)进入的岩土碎屑。
2.根据权利要求1所述的一地质深厚岩土层的取样钻机，其特征在于：所述扩孔筒(3)底部呈圆锥状。
3.根据权利要求1所述的地质深厚岩土层的取样钻机，其特征在于：所述取样容器(8)顶部设置有用于带动取样容器(8)旋转和升降的拨杆(9)，所述取样容器(8)顶部设置有用于通闭取样孔(32)的挡板(81)，所述拨杆(9)可拆卸连接于扩孔筒(3)，在钻孔时，所述挡板(81)封闭取样孔(32)，在取样时，所述挡板(81)开启取样孔(32)。
4.根据权利要求3所述的地质深厚岩土层的取样钻机，其特征在于：所述拨杆(9)上端延伸至扩孔筒(3)开口边缘，且所述拨杆(9)与扩孔筒(3)的可拆卸连接点位于扩孔筒(3)开口处。
5.根据权利要求1所述的地质深厚岩土层的取样钻机，其特征在于：所述扩孔筒(3)外周面设置有螺旋钢筋(31)。
6.根据权利要求1所述的地质深厚岩土层的取样钻机，其特征在于：所述取样杆(7)下端设置有取样爪(71)。
7.根据权利要求4所述的地质深厚岩土层的取样钻机，其特征在于：所述取样杆(7)上端设置有磁铁(91)，所述扩孔筒(3)上端开口边缘设置有铁圈(33)，所述取样杆(7)与扩孔筒(3)之间通过磁铁(91)和铁圈(33)磁吸固定。
8.一种如权利要求7所述的地质深厚岩土层的取样钻机的取样方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：施工准备：将机架(1)安装固定于施工地面，钻杆(2)竖直朝下，然后沿着通过操控拨杆(9)，使挡板(81)封闭取样孔(32)，取样杆(7)与扩孔筒(3)之间通过磁铁(91)和铁圈(33)磁吸固定；
S2：钻孔施工：同时启动第一驱动件(5)和第二驱动件(4)，钻杆(2)向地面旋进并打孔，扩孔筒(3)跟随钻杆(2)一起转动，并对孔洞进行拓宽，在钻杆(2)钻至土层设计深度后，关闭第一驱动件(5)和第二启动件；
S3：土层取样：向上提起拨杆(9)，使磁铁(91)与铁圈(33)分离，然后通过操作拨杆(9)，使挡板(81)开启取样孔(32)，接着通过磁铁(91)和铁圈(33)的磁吸来稳固拨杆(9)，然后启动第三驱动件(6)，使取样杆(7)上下移动并反复进出取样孔(32)，取样爪(71)对土层进行捣动，并将岩土碎屑往取样孔(32)内拨，使岩土碎屑进入取样容器(8)，接着上提拨杆(9)，使取样容器(8)上移至扩孔筒(3)上端开口处，并取出岩土碎屑样品，最后将取样容器(8)下放至扩孔筒(3)底部就位，挡板(81)封闭取样孔(32)；
S4：重复S2和S3，自上而下对不同深度的土层进行钻孔取样。
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