CN116577134A - 一种基于压力补偿的岩土勘测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于压力补偿的岩土勘测系统，包括底座、钻杆、用于驱动钻杆上下运动的升降装置、用于驱动钻杆绕钻杆的轴线转动以钻取样本的转动装置，基于压力补偿的岩土勘测系统还包括压力补偿装置，钻杆的下端设置有第一出水口，压力补偿装置包括水箱、水泵装置，水箱内设置有水，当升降装置驱动内部携带有样本的钻杆向上运动时，水泵装置输送水箱内的水至第一出水口，第一出水口输出水至样本的下侧，以增加样本的下侧的压力，防止样本从钻杆的下端掉出。本发明具有压力补偿功能，样本不容易被吸出。

Description

一种基于压力补偿的岩土勘测系统

技术领域

本发明涉及岩土勘测技术领域，尤其涉及一种基于压力补偿的岩土勘测系统。

背景技术

在工程建设中，岩土的结构和性质决定了岩土的承载性能，在施工前，通过勘测取样装置对岩土进行取样和分析是必不可少的环节，通过对取样的岩土进行检测和分析，了解基层地质的性质，若不能准确勘察到位，无法揭露工程中的地质问题，则会对整个工程的工程质量有着重大的影响。

在工程建设中，需要通过岩土勘测系统提取岩土的样本，然后通过操作人员根据样本对岩土的性能进行分析，现有的岩土勘测系统包括钻杆、升降装置、转动装置，现有的岩土勘测系统在提取样本的时候，转动装置驱动钻杆转动，在升降装置的作用下，钻杆向下靠近岩土的表面并向下钻入岩土中，在这个过程中，样本进入钻杆内，当钻入至预设深度后，转动装置停止转动，然后升降装置驱动内部携带有样本的钻杆向上从岩土中拔出，操作人员对钻杆进行敲击，使得钻杆内的样本从钻杆的下端掉落。

现有的岩土勘测系统的钻杆在向上拔的时候，钻杆的下端和钻孔的底部之间容易形成负压空间，随着钻杆继续向上拔，负压空间的压力进一步降低，负压空间的压力过低会将钻杆内的样本向下吸出钻杆，从而导致样本的缺失，影响岩土的勘测。

发明内容

本发明为了解决现有的岩土勘测系统不具有压力补偿功能，样本容易被吸出的缺点，提出一种基于压力补偿的岩土勘测系统，具有压力补偿功能，样本不容易被吸出。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于压力补偿的岩土勘测系统，包括底座、钻杆、用于驱动钻杆上下运动的升降装置、用于驱动钻杆绕钻杆的轴线转动以钻取样本的转动装置，基于压力补偿的岩土勘测系统还包括压力补偿装置，钻杆的下端设置有第一出水口，压力补偿装置包括水箱、水泵装置，水箱内设置有水，当升降装置驱动内部携带有样本的钻杆向上运动时，水泵装置输送水箱内的水至第一出水口，第一出水口输出水至样本的下侧，以增加样本的下侧的压力，防止样本从钻杆的下端掉出。

通过上述设置，本申请在钻岩土进行提取样本时，在上提钻杆的时候，会向钻杆的下端输送水，以提高样本的下侧的压力，从而防止样本被吸出。具体的，将底座放置在需要提取样本的地方，转动装置驱动钻杆绕钻杆的轴线转动，升降装置驱动钻杆向下运动并钻入岩土中，样本进入钻杆。钻进至预设的深度之后，转动装置停止运行，在升降装置的作用下，钻杆慢慢上提，当钻杆向上运动时，样本在钻杆内壁的摩擦力的作用下向上运动和钻孔底部的岩土断开，样本和钻孔的底部的脱开导致样本的下侧形成负压空间，水泵装置将水箱内的水通过第一出水口排向样本的下侧，以增加样本的下侧的压力，防止样本从钻杆的下端掉出。此后随着钻杆继续向上运动，负压空间逐渐增大，水泵装置源源不断将水输入负压空间，使得负压空间内始终基本充满水，从而防止负压空间的压力过低，进而防止样本被吸出，当钻杆从岩土中拔出后，水泵装置停止运行，操作人员将样本从钻杆内取出，然后将样本送去分析。

作为一种实现方式，钻杆包括管体，管体的下端沿周向固定连接有若干向下延伸的钻齿，钻齿之间形成避让空间，管体的下端的外侧设置有若干开口向下的滑槽，滑槽内滑动连接有喷水板，避让空间位于喷水板的下侧，以便喷水板沿滑槽向下滑动，喷水板内设置有第一水道，第一水道的上端贯穿至喷水板的内侧并形成第一进水口，第一水道的下侧贯穿至喷水板的内侧并形成第一出水口，管体的壁的内部设置有第二水道，第二水道的下端延伸至滑槽的槽底并形成第二出水口，第二出水口设置在第一进水口和第一出水口之间，当升降装置驱动内部携带有样本的钻杆向上运动时，喷水板在岩土的摩擦力作用下和滑槽相对滑动，第一进水口运动至第二出水口，以使第一水道和第二水道连通，第一出水口运动至避让空间，水泵装置将水箱内的水通过第二水道和第一水道输送向样本的下侧。

通过上述设置，本申请使用的初始时，喷水板抵接在滑槽的上端，且整体位于滑槽内，从而防止在钻进的时候，岩土将喷水板破坏，喷水板的外侧和管体的外壁齐平，从而防止喷水板阻碍钻杆钻进，喷水板和滑槽之间存在一定的阻尼，从而喷水板不会在重力的作用下下滑，将底座放置在需要提取样本的地方，转动装置驱动钻杆绕钻杆的轴线转动，升降装置驱动钻杆向下运动并钻入岩土中，钻齿的设置方便对岩土进行切割，进而便于钻杆向下钻进，继而方便样本进入管体。钻进至预设的深度之后，转动装置停止运行，在升降装置的作用下，钻杆慢慢上提，在岩土和喷水板之间的摩擦力的作用下，当钻杆向上运动时，喷水板和岩土之间基本保持静止，滑槽向上运动，喷水板和滑槽之间相对滑动，喷水板的下端进入避让空间，而第一出水口运动至避让空间，以便第一出水口输出的水排向样本的下侧，第一进水口和第二出水口连通，此时，样本在管体内壁的摩擦力的作用下向上运动和钻孔底部的岩土断开，样本和钻孔的底部的脱开导致样本的下侧形成负压空间，水泵装置将水箱内的水通过第二水道、第二出水口、第一进水口、第一出水口排向样本的下侧，以增加样本的下侧的压力，防止样本从钻杆的下端掉出。此后随着钻杆继续向上运动，钻杆带动喷水板克服岩土的摩擦力向上运动，负压空间逐渐增大，水泵装置源源不断将水输入负压空间，使得负压空间内始终基本充满水，从而防止负压空间的压力过低，进而防止样本被吸出，当钻杆从岩土中拔出后，水泵装置停止运行，操作人员将样本从钻杆内取出，然后将样本送去分析。

进一步的，底座的上侧固定连接有顶板，升降装置包括设置在顶板上的第一电机，第一电机连接有沿竖向延伸的丝杆，顶板和底座之间设置有升降座，丝杆穿过升降座并和升降座螺纹连接，管体穿过升降座并和升降座转动连接，管体在升降座上轴向固定。

通过上述设置，实现了钻杆的升降，具体的，当管体在升降座上轴向固定的时候，升降座和管体将同步上下运动，当第一电机带动丝杆转动时，丝杆和升降座相对转动，升降座将沿丝杆的轴线向上或向下运动，此时，升降座将带动管体向上或向下运动。

进一步的，管体的外侧固定连接有环形凸起，升降座内设置有环形凹槽，环形凸起转动连接在环形凹槽内，环形凸起和环形凹槽的上侧之间设置有第一推力轴承，环形凸起和环形凹槽的下侧之间设置有第二推力轴承。其中，第一推力轴承和第二推力轴承均套设置在管体上。通过上述设置，实现管体在升降座上的轴向固定，另外，减小了管体的转动阻力。

进一步的，转动装置包括设置在升降座上的第二电机，管体的外侧固定连接有齿轮环，第二电机连接有驱动齿轮，驱动齿轮和齿轮环啮合。通过上述设置，实现了钻杆的转动，具体的，第二电机通过驱动齿轮和齿轮环带动钻杆转动。

进一步的，管体的中部固定连接有隔板，隔板将管体内的空间分成位于隔板的上侧的蓄水空间和位于隔板的下侧的取样空间，水泵装置包括滑动连接在蓄水空间内的活塞、固定连接在活塞的上侧的活塞杆，活塞杆的上端和顶板转动连接，管体的上端固定连接有端板，活塞杆穿过端板并和端板滑动连接，活塞和端板之间形成润滑用水腔，活塞和隔板之间形成补偿用水腔，润滑用水腔通过第一水管和水箱连接，第一水管上设置有朝向补偿用水腔的第一单向阀，补偿用水腔通过第二水管和水箱连接，第二水管设置有朝向补偿用水腔的第二单向阀，补偿用水腔和润滑用水腔均和第二水道连通，润滑用水腔和第二水道之间设置有朝向润滑用水腔的外侧的第三单向阀，补偿用水腔和第二水道之间设置有朝向补偿用水腔外的第四单向阀，喷水板还设置有贯穿喷水板的内外两侧的第三水道，第三水道的内端和第二出水口连通，当钻杆向下运动时，端板向下运动，润滑用水腔体积减小，补偿用水腔的体积变大，润滑用水腔内的水经过第二水道、第三水道而向喷水板的外侧喷出，以减小钻杆的转动阻力，水箱内的水经过第二水管和第二单向阀进入补偿用水腔。通过上述设置，实现钻进时自动润滑和钻杆上提时自动补偿压力。

进一步的，第三水道的外端向上倾斜，第三水道的外端的上侧设置有斜面，以扩大第三水道的外端的口子，以防第三水道堵塞。

进一步的，管体的上端套设置有第一集水套，管体的中部套设置有第二集水套，第一集水套和第二集水套均和管体转动连接，第一集水套通过第一连杆和升降座固定连接，第二集水套通过第二连杆和升降座固定连接，第一集水套的内侧设置有第一环形水槽，第一集水套的一侧固定连接有第一接头，第一水管和第一接头连接，管体的上端设置有第一过孔，水箱通过第一水管、第一接头、第一环形水槽、第一过孔和润滑用水腔连接。

第二集水套的内侧设置有第二环形水槽，第二集水套的一侧固定连接有第二接头，第二接头和第二水管连接，隔板内设置有第二过孔，第二过孔和第二环形水槽连通，水箱通过第二水管、第二接头、第二环形水槽、第二过孔和补偿用水腔连接。通过上述设置，实现了水箱和润滑用水腔之间的稳定连接，也实现了水箱和补偿用水腔之间的稳定连接。

进一步的，滑槽沿宽度方向的相对两侧设置有导向槽，导向槽沿竖向延伸，喷水板的相对两侧固定连接有导向条，导向条滑动连接在导向槽内。通过上述设置，使得喷水板能稳定的沿滑槽滑动，且喷水板的内侧贴合在滑槽的槽底，从而防止岩土进入喷水板和滑槽的槽底之间，也可以防止喷水板和滑槽的槽底之间漏水。

进一步的，滑槽的槽底设置有限位孔，喷水板的内侧固定连接有限位凸起，当限位凸起和限位孔的下侧抵接时，第一进水口和第二出水口连通。通过上述设置，实现了喷水板的限位，限定了喷水板滑动的范围。当钻杆上提的时候，当限位凸起抵接在限位孔的下侧的时候，喷水板和滑槽之间自动停止相对滑动，第一进水口和第二出水口之间连通。

进一步的，顶板的下侧固定连接有三通，三通包括输入端、第一输出端、第二输出端，输入端连接有水泵，第一输出端通过第三水管和水箱连接，活塞杆设置为方管，方管的上端通过旋转接头和第二输出端连接，活塞的下侧固定连接有插头，活塞内设置有第一水洗通道，第一水洗通道的上端和方管的下端连通，第一水洗通道的下端贯穿至插头的下端，第一水洗通道的下端固定连接有向内延伸的翻边，第一水洗通道内设置有第一挡水件，第一水洗通道内设置有用于将第一挡水件下压在翻边上的第一弹簧，插头的下端设置有水槽，隔板的上侧设置有插槽，插槽的横截面和插头适配，插槽的槽底固定连接有用于推动第一挡水件的顶针，插槽内滑动连接有第二挡水件，顶针穿过第二挡水件并和第二挡水件滑动连接，插槽的槽底通过第二弹簧和第二挡水件连接，隔板内设置有第二水洗通道，第二水洗通道的下端贯穿至隔板的下侧，第二水洗通道和取样空间连通，第二水洗通道的上端延伸至插槽的内壁并设置在第二挡水件的下侧，当活塞和隔板抵接时，插头插入插槽内，顶针推动第一挡水件，方管通过第一水洗通道、水槽、第二水洗通道和取样空间连通。通过上述设置，方便样本取出，另外，也方便了滑槽的清理，另外，也方便了水箱的补水。

附图说明

图1为实施例的基于压力补偿的岩土勘测系统的示意图。

图2为图1的A处放大图。

图3为图2的B处放大图。

图4为图1的C处放大图。

图5为图1的D处放大图。

图6为钻杆的下端的示意图。

图7为实施例的基于压力补偿的岩土勘测系统的钻杆向下运动时的示意图。

图8为图7的E处放大图。

图9为图7的F处放大图。

图10为图7的G处放大图。

图11为实施例的基于压力补偿的岩土勘测系统的钻杆向上运动时的示意图。

图12为图11的H处放大图。

图13为图11的J处放大图。

图14为水泵运行时的示意图。

图15为图14的K处放大图。

图16为图14的L处放大图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

参见图1至图16，一种基于压力补偿的岩土勘测系统，包括底座11、钻杆12、用于驱动钻杆12上下运动的升降装置13、用于驱动钻杆12绕钻杆12的轴线转动以钻取样本21的转动装置14，基于压力补偿的岩土勘测系统还包括压力补偿装置，钻杆12包括管体121，管体121的下端沿周向固定连接有若干向下延伸的钻齿122，钻齿122之间形成避让空间，管体121的下端的外侧设置有若干开口向下的滑槽1211，滑槽内滑动连接有喷水板123，避让空间位于喷水板123的下侧，以便喷水板123沿滑槽1211向下滑动，喷水板123内设置有第一水道1231，第一水道1231的上端贯穿至喷水板123的内侧并形成第一进水口1232，第一水道1231的下侧贯穿至喷水板123的内侧并形成第一出水口1233，管体121的壁的内部设置有第二水道1212，第二水道1212的下端延伸至滑槽1211的槽底并形成第二出水口1213，第二出水口1213设置在第一进水口1232和第一出水口1233之间，压力补偿装置包括水箱151、水泵装置，水箱151内设置有水，当升降装置13驱动内部携带有样本21的钻杆12向上运动时，喷水板123在岩土的摩擦力作用下和滑槽1211相对滑动，第一进水口1232运动至第二出水口1213，以使第一水道1231和第二水道1212连通，第一出水口1233运动至避让空间，水泵装置将水箱151内的水通过第二水道1212和第一水道1231输送向样本21的下侧，以增加样本21的下侧的压力，防止样本21从钻杆12的下端掉出。

通过上述设置，本申请在钻岩土进行提取样本21时，在上提钻杆12的时候，会向钻杆12的下端输送水，以提高样本21的下侧的压力，从而防止样本21被吸出。具体的，初始时，喷水板123抵接在滑槽1211的上端，且整体位于滑槽1211内，从而防止在钻进的时候，岩土将喷水板123破坏，参见图2，喷水板123的外侧和管体121的外壁齐平，从而防止喷水板123阻碍钻杆12钻进，喷水板123和滑槽1211之间存在一定的阻尼，从而喷水板123不会在重力的作用下下滑，将底座11放置在需要提取样本21的地方，转动装置14驱动钻杆12绕钻杆12的轴线转动，升降装置13驱动钻杆12向下运动并钻入岩土中，钻齿122的设置方便对岩土进行切割，进而便于钻杆12向下钻进，继而方便样本21进入管体121。钻进至预设的深度之后，转动装置14停止运行，在升降装置13的作用下，钻杆12慢慢上提，参见图13，在岩土和喷水板123之间的摩擦力的作用下，当钻杆向上运动时，喷水板123和岩土之间基本保持静止，滑槽向上运动，喷水板123和滑槽之间相对滑动，喷水板123的下端进入避让空间，而第一出水口1233运动至避让空间，以便第一出水口1233输出的水排向样本21的下侧，第一进水口1232和第二出水口1213连通，此时，样本21在管体121内壁的摩擦力的作用下向上运动和钻孔底部的岩土断开，参见图13，样本21和钻孔的底部的脱开导致样本21的下侧形成负压空间，水泵装置将水箱151内的水通过第二水道1212、第二出水口1213、第一进水口1232、第一出水口1233排向样本21的下侧，以增加样本21的下侧的压力，防止样本21从钻杆12的下端掉出。此后随着钻杆12继续向上运动，钻杆带动喷水板123克服岩土的摩擦力向上运动，负压空间逐渐增大，水泵装置源源不断将水输入负压空间，使得负压空间内始终基本充满水，从而防止负压空间的压力过低，进而防止样本21被吸出，当钻杆12从岩土中拔出后，水泵装置停止运行，操作人员将样本21从钻杆12内取出，然后将样本21送去分析。

作为一种实现方式，底座11的上侧固定连接有顶板16，升降装置13包括设置在顶板16上的第一电机131，第一电机131连接有沿竖向延伸的丝杆132，顶板16和底座11之间设置有升降座133，丝杆132穿过升降座133并和升降座133螺纹连接，管体121穿过升降座133并和升降座133转动连接，管体121在升降座133上轴向固定。

通过上述设置，实现了钻杆12的升降，具体的，当管体121在升降座133上轴向固定的时候，升降座133和管体121将同步上下运动，当第一电机131带动丝杆132转动时，丝杆132和升降座133相对转动，升降座133将沿丝杆132的轴线向上或向下运动，此时，升降座133将带动管体121向上或向下运动。

作为一种实现方式，管体121的外侧固定连接有环形凸起124，升降座133内设置有环形凹槽1331，环形凸起124转动连接在环形凹槽1331内，环形凸起124和环形凹槽1331的上侧之间设置有第一推力轴承125，环形凸起124和环形凹槽1331的下侧之间设置有第二推力轴承126。其中，第一推力轴承125和第二推力轴承126均套设置在管体121上。

通过上述设置，实现管体121在升降座133上的轴向固定，另外，减小了管体121的转动阻力。

作为一种实现方式，转动装置14包括设置在升降座133上的第二电机141，管体121的外侧固定连接有齿轮环142，第二电机141连接有驱动齿轮143，驱动齿轮143和齿轮环142啮合。

通过上述设置，实现了钻杆12的转动，具体的，第二电机141通过驱动齿轮143和齿轮环142带动钻杆12转动。

作为一种实现方式，管体121的中部固定连接有隔板127，隔板127将管体121内的空间分成位于隔板127的上侧的蓄水空间和位于隔板127的下侧的取样空间102，水泵装置包括滑动连接在蓄水空间内的活塞1521、固定连接在活塞1521的上侧的活塞杆1522，活塞杆1522的上端和顶板16转动连接，管体121的上端固定连接有端板128，活塞杆1522穿过端板128并和端板128滑动连接，活塞1521和端板128之间形成润滑用水腔103，活塞1521和隔板127之间形成补偿用水腔104，润滑用水腔103通过第一水管153和水箱151连接，第一水管153上设置有朝向补偿用水腔104的第一单向阀1531，补偿用水腔104通过第二水管154和水箱151连接，第二水管154设置有朝向补偿用水腔104的第二单向阀1541，补偿用水腔104和润滑用水腔103均和第二水道1212连通，润滑用水腔103和第二水道1212之间设置有朝向润滑用水腔103的外侧的第三单向阀155，补偿用水腔104和第二水道1212之间设置有朝向补偿用水腔104外的第四单向阀156，喷水板123还设置有贯穿喷水板123的内外两侧的第三水道1234，第三水道1234的内端和第二出水口1213连通，当钻杆12向下运动时，端板128向下运动，润滑用水腔103体积减小，补偿用水腔104的体积变大，润滑用水腔103内的水经过第二水道1212、第三水道1234而向喷水板123的外侧喷出，以减小钻杆12的转动阻力，水箱151内的水经过第二水管154和第二单向阀1541进入补偿用水腔104。

通过上述设置，实现钻进时自动润滑和钻杆12上提时自动补偿压力。具体的，初始时，当喷水板123位于滑槽1211的上端的时候，第二出水口1213和第三水道1234的内端连通，参见图7至图10，当钻杆12在向下钻进的时候，活塞1521在管体121内运动，润滑用水腔103的体积变小，补偿用水腔104的体积变大，当润滑用水腔103的体积变小的时候，润滑用水腔103内的水经过第三单向阀155、第二水道1212、第二出水口1213、第三水道1234向喷水板123的外侧输出，在钻杆12在向下钻进的过程中，水能湿润钻孔的内壁，从而减小钻杆12的转动阻力，另外，钻杆12在从上至下运动的过程中，使得钻孔的内壁基本都湿润，有助于钻杆12的冷却，使得钻杆12的性能更加稳定，另外，本申请中的活塞杆1522位于活塞1521的上侧，活塞杆1522在润滑用水腔103中占据一定的空间，从而使得润滑用水腔103的横截面的面积减小，钻杆12在向下钻进的过程中，润滑用水腔103的体积减小的速度较慢，即，润滑用水腔103出水比较慢，润滑用水腔103出来的水主要用于润滑钻孔的内壁，因为钻孔内压力比较大，出水较快的话将会影响钻杆12钻进的阻力。当补偿用水腔104的体积变大时，水箱151内的水经过第二水管154、第二单向阀1541而进入补偿用水腔104，以补充补偿用水腔104内的水，补偿用水腔104内的水用于压力补偿。当钻杆12钻进至预设深度的时候，转动装置14停止运行，参见图11和图12和图13，升降装置13驱动升降座133向上运动，升降座133带动钻杆12向上运动，钻杆12携带内部的样本21向上运动，在岩土的摩擦力的作用下，喷水板123和滑槽1211之间相对滑动，当第一进水口1232和第二出水口1213连通时，喷水板123在滑槽1211内停止滑动，喷水板123和钻杆12同步向上运动。而当钻杆12向上运动时，补偿用水腔104的体积变小，而润滑用水腔103的体积变大，当补偿用水腔104的体积变小时，补偿用水腔104内的水经过第四单向阀156、第二水道1212、第一水道1231而输出至样本21的下侧，参见图13，补偿样本21下侧的负压空间的压力，进而使得负压空间的压力不会太低，继而防止样本21被负压空间吸出。本申请中，补偿用水腔104的横截面基本等于负压空间的横截面，所以负压空间体积增大的速度基本等于补偿用水腔104的体积缩小的速度，在钻杆12向上运动的时候，负压空间内进水的速度始终和负压空间的体积增大的速度适配，从而使得负压空间内的压力较为稳定，防止压力的变化使得钻杆12内的样本21掉落。当润滑用水腔103的体积变大时，水箱151内的水经过第一水管153、第一单向阀1531进入润滑用水腔103，以补充润滑用水腔103内的水，用于下一次润滑。

作为一种实现方式，第三水道1234的外端向上倾斜，第三水道1234的外端的上侧设置有斜面1235，以扩大第三水道1234的外端的口子，以防第三水道1234堵塞。

作为一种实现方式，管体121的上端套设置有第一集水套1214，管体121的中部套设置有第二集水套1215，第一集水套1214和第二集水套1215均和管体121转动连接，第一集水套1214通过第一连杆12141和升降座133固定连接，第二集水套1215通过第二连杆12151和升降座133固定连接，第一集水套1214的内侧设置有第一环形水槽152812142，第一集水套1214的一侧固定连接有第一接头12143，第一水管153和第一接头12143连接，管体121的上端设置有第一过孔12144，水箱151通过第一水管153、第一接头12143、第一环形水槽152812142、第一过孔12144和润滑用水腔103连接。

第二集水套1215的内侧设置有第二环形水槽152812152，第二集水套1215的一侧固定连接有第二接头12153，第二接头12153和第二水管154连接，隔板127内设置有第二过孔12154，第二过孔12154和第二环形水槽152812152连通，水箱151通过第二水管154、第二接头12153、第二环形水槽152812152、第二过孔12154和补偿用水腔104连接。

通过上述设置，实现了水箱151和润滑用水腔103之间的稳定连接，也实现了水箱151和补偿用水腔104之间的稳定连接。具体的，当钻杆12转动时，钻杆12和第一集水套1214之间相对转动，钻杆12和第二集水套1215之间相对转动，第一过孔12144沿第一环形水槽152812142运动，由于第一环形水槽152812142呈环形，所以第一过孔12144始终和第一环形水槽152812142连通，即，水箱151始终通过第一水管153、第一接头12143、第一环形水槽152812142、第一过孔12144和润滑用水腔103连通，同理，水箱151始终通过第二水管154、第二接头12153、第二环形水槽152812152、第二过孔12154和补偿用水腔104连通。具体的，当钻杆12向下运动时，水箱151内的水经过第二水管154、第二接头12153、第二环形水槽152812152、第二过孔12154进入补偿用水腔104，而当钻杆12向上运动时，水箱151内的水经过第一水管153、第一接头12143、第一环形水槽152812142、第一过孔12144进入润滑用水腔103。

作为一种实现方式，滑槽1211沿宽度方向的相对两侧设置有导向槽1216，导向槽1216沿竖向延伸，喷水板123的相对两侧固定连接有导向条1236，导向条1236滑动连接在导向槽1216内。通过上述设置，使得喷水板123能稳定的沿滑槽1211滑动，且喷水板123的内侧贴合在滑槽1211的槽底，从而防止岩土进入喷水板123和滑槽1211的槽底之间，也可以防止喷水板123和滑槽1211的槽底之间漏水。

作为一种实现方式，滑槽1211的槽底设置有限位孔1217，喷水板123的内侧固定连接有限位凸起1237，当限位凸起1237和限位孔1217的下侧抵接时，第一进水口1232和第二出水口1213连通。

通过上述设置，实现了喷水板123的限位，限定了喷水板123滑动的范围。当钻杆12上提的时候，当限位凸起1237抵接在限位孔1217的下侧的时候，喷水板123和滑槽1211之间自动停止相对滑动，第一进水口1232和第二出水口1213之间连通。

作为一种实现方式，顶板16的下侧固定连接有三通17，三通17包括输入端171、第一输出端172、第二输出端173，输入端171连接有水泵174，第一输出端172通过第三水管175和水箱151连接，活塞杆1522设置为方管，方管的上端通过旋转接头176和第二输出端173连接，活塞1521的下侧固定连接有插头157，活塞1521内设置有第一水洗通道1523，第一水洗通道1523的上端和方管的下端连通，第一水洗通道1523的下端贯穿至插头157的下端，第一水洗通道1523的下端固定连接有向内延伸的翻边1524，第一水洗通道1523内设置有第一挡水件1525，第一水洗通道1523内设置有用于将第一挡水件1525下压在翻边1524上的第一弹簧1526，插头157的下端设置有水槽1528，隔板127的上侧设置有插槽1271，插槽1271的横截面和插头157适配，插槽1271的槽底固定连接有用于推动第一挡水件1525的顶针1272，插槽1271内滑动连接有第二挡水件1273，顶针1272穿过第二挡水件1273并和第二挡水件1273滑动连接，插槽1271的槽底通过第二弹簧1274和第二挡水件1273连接，隔板127内设置有第二水洗通道1275，第二水洗通道1275的下端贯穿至隔板127的下侧，第二水洗通道1275和取样空间102连通，第二水洗通道1275的上端延伸至插槽1271的内壁并设置在第二挡水件1273的下侧，当活塞1521和隔板127抵接时，插头157插入插槽1271内，顶针1272推动第一挡水件1525，方管通过第一水洗通道1523、水槽1528、第二水洗通道1275和取样空间102连通。

通过上述设置，方便样本21取出，另外，也方便了滑槽1211的清理，另外，也方便了水箱151的补水。具体的，当活塞1521和隔板127没有抵接的时候，在第一弹簧1526的作用下，第一挡水件1525压紧在翻边1524上，参见图8，此时润滑用水腔103内的水和补偿用水腔104内的水之间是不相通的，从而当钻杆12在向上或向下运动的时候，活塞1521能稳定的将补偿用水腔104或润滑用水腔103内的水挤出来，参见图9，第二挡水件1273位于插槽1271的上端，从而封堵补偿用水腔104的下端，防止补偿用水腔104内的水向下漏到取样空间102中。另外，当钻杆12在转动的过程中，活塞杆1522和钻杆12同步转动，而活塞杆1522通过旋转接头176和三通17转动密封连接，从而实现活塞杆1522和三通17连通。当钻杆12从钻孔中拔出之后，升降装置13继续慢慢提升钻杆12，直至活塞1521和隔板127抵接，此时插头157插入插槽1271，参见图14和图15和图16，顶针1272推动第一挡水件1525，第一挡水件1525和翻边1524脱开，第一弹簧1526压缩，第二挡水件1273被插头157向下推，第二弹簧1274压缩，此时水槽1528和第二水洗通道1275连通，参见图15，当水泵174运行时，水泵174向三通17的输入端171输出水，一部分水经过第一输出端172和第三水管175向水箱151排出，水箱151的水得到补充，另一部分水经过第二输出端173、方管、第一水洗通道1523、水槽1528、第二水洗通道1275向取样空间102排出，此时样本21的上端的压力变大，样本21从钻杆12的下端被排出。相比传统的取样方式，本申请从钻杆12内取样的时候，不需要敲击管体121，有效保护了钻杆12。另外，当样本21排出后，用手堵住钻杆12的下端，此时取样空间102内的水会通过限位孔1217向外排出，参见图16，从而便于滑槽1211的清洗。

应当理解的是，对于本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于压力补偿的岩土勘测系统，其特征在于，包括底座、钻杆、用于驱动所述钻杆上下运动的升降装置、用于驱动所述钻杆绕所述钻杆的轴线转动以钻取样本的转动装置，所述基于压力补偿的岩土勘测系统还包括压力补偿装置，所述钻杆的下端设置有第一出水口，所述压力补偿装置包括水箱、水泵装置，所述水箱内设置有水，当所述升降装置驱动内部携带有样本的所述钻杆向上运动时，所述水泵装置输送所述水箱内的水至所述第一出水口，所述第一出水口输出水至所述样本的下侧，以增加所述样本的下侧的压力，防止所述样本从所述钻杆的下端掉出。

2.根据权利要求1所述的一种基于压力补偿的岩土勘测系统，其特征在于，所述钻杆包括管体，所述管体的下端沿周向固定连接有若干向下延伸的钻齿，所述钻齿之间形成避让空间，所述管体的下端的外侧设置有若干开口向下的滑槽，所述滑槽内滑动连接有喷水板，所述避让空间位于所述喷水板的下侧，以便所述喷水板沿所述滑槽向下滑动，所述喷水板内设置有第一水道，所述第一水道的上端贯穿至所述喷水板的内侧并形成第一进水口，所述第一水道的下侧贯穿至所述喷水板的内侧并形成所述第一出水口，所述管体的壁的内部设置有第二水道，所述第二水道的下端延伸至所述滑槽的槽底并形成第二出水口，所述第二出水口设置在所述第一进水口和所述第一出水口之间，当所述升降装置驱动内部携带有样本的所述钻杆向上运动时，所述喷水板在岩土的摩擦力作用下和所述滑槽相对滑动，第一进水口运动至所述第二出水口，以使所述第一水道和所述第二水道连通，所述第一出水口运动至所述避让空间，所述水泵装置将所述水箱内的水通过第二水道和所述第一水道输送向样本的下侧。

3.根据权利要求2所述的一种基于压力补偿的岩土勘测系统，其特征在于，所述底座的上侧固定连接有顶板，所述升降装置包括设置在所述顶板上的第一电机，所述第一电机连接有沿竖向延伸的丝杆，所述顶板和所述底座之间设置有升降座，所述丝杆穿过所述升降座并和所述升降座螺纹连接，所述管体穿过所述升降座并和所述升降座转动连接，所述管体在所述升降座上轴向固定。

4.根据权利要求3所述的一种基于压力补偿的岩土勘测系统，其特征在于，所述管体的外侧固定连接有环形凸起，所述升降座内设置有环形凹槽，所述环形凸起转动连接在所述环形凹槽内，所述环形凸起和所述环形凹槽的上侧之间设置有第一推力轴承，所述环形凸起和所述环形凹槽的下侧之间设置有第二推力轴承。

5.根据权利要求3所述的一种基于压力补偿的岩土勘测系统，其特征在于，所述转动装置包括设置在所述升降座上的第二电机，所述管体的外侧固定连接有齿轮环，所述第二电机连接有驱动齿轮，所述驱动齿轮和所述齿轮环啮合。

6.根据权利要求3所述的一种基于压力补偿的岩土勘测系统，其特征在于，所述管体的中部固定连接有隔板，所述隔板将所述管体内的空间分成位于所述隔板的上侧的蓄水空间和位于所述隔板的下侧的取样空间，所述水泵装置包括滑动连接在所述蓄水空间内的活塞、固定连接在所述活塞的上侧的活塞杆，所述活塞杆的上端和所述顶板转动连接，所述管体的上端固定连接有端板，所述活塞杆穿过所述端板并和所述端板滑动连接，所述活塞和所述端板之间形成润滑用水腔，所述活塞和所述隔板之间形成补偿用水腔，所述润滑用水腔通过第一水管和所述水箱连接，所述第一水管上设置有朝向所述补偿用水腔的第一单向阀，所述补偿用水腔通过第二水管和所述水箱连接，所述第二水管设置有朝向所述补偿用水腔的第二单向阀，所述补偿用水腔和所述润滑用水腔均和所述第二水道连通，所述润滑用水腔和所述第二水道之间设置有朝向所述润滑用水腔的外侧的第三单向阀，所述补偿用水腔和所述第二水道之间设置有朝向所述补偿用水腔外的第四单向阀，所述喷水板还设置有贯穿所述喷水板的内外两侧的第三水道，所述第三水道的内端和所述第二出水口连通，当所述钻杆向下运动时，所述端板向下运动，所述润滑用水腔体积减小，所述补偿用水腔的体积变大，所述润滑用水腔内的水经过所述第二水道、所述第三水道而向所述喷水板的外侧喷出，以减小所述钻杆的转动阻力，所述水箱内的水经过所述第二水管和所述第二单向阀进入所述补偿用水腔。

7.根据权利要求6所述的一种基于压力补偿的岩土勘测系统，其特征在于，所述第三水道的外端向上倾斜，所述第三水道的外端的上侧设置有斜面，以扩大所述第三水道的外端的口子，以防所述第三水道堵塞。

8.根据权利要求6所述的一种基于压力补偿的岩土勘测系统，其特征在于，所述管体的上端套设置有第一集水套，所述管体的中部套设置有第二集水套，所述第一集水套和所述第二集水套均和所述管体转动连接，所述第一集水套通过第一连杆和所述升降座固定连接，所述第二集水套通过第二连杆和所述升降座固定连接，所述第一集水套的内侧设置有第一环形水槽，所述第一集水套的一侧固定连接有第一接头，所述第一水管和所述第一接头连接，所述管体的上端设置有第一过孔，所述水箱通过所述第一水管、所述第一接头、所述第一环形水槽、所述第一过孔和所述润滑用水腔连接；

所述第二集水套的内侧设置有第二环形水槽，所述第二集水套的一侧固定连接有第二接头，所述第二接头和所述第二水管连接，所述隔板内设置有第二过孔，所述第二过孔和所述第二环形水槽连通，所述水箱通过第二水管、所述第二接头、所述第二环形水槽、所述第二过孔和所述补偿用水腔连接。

9.根据权利要求6所述的一种基于压力补偿的岩土勘测系统，其特征在于，所述滑槽的槽底设置有限位孔，所述喷水板的内侧固定连接有限位凸起，当所述限位凸起和所述限位孔的下侧抵接时，所述第一进水口和所述第二出水口连通。

10.根据权利要求9所述的一种基于压力补偿的岩土勘测系统，其特征在于，所述顶板的下侧固定连接有三通，所述三通包括输入端、第一输出端、第二输出端，所述输入端连接有水泵，所述第一输出端通过第三水管和所述水箱连接，所述活塞杆设置为方管，所述方管的上端通过旋转接头和所述第二输出端连接，所述活塞的下侧固定连接有插头，所述活塞内设置有第一水洗通道，所述第一水洗通道的上端和所述方管的下端连通，所述第一水洗通道的下端贯穿至所述插头的下端，所述第一水洗通道的下端固定连接有向内延伸的翻边，所述第一水洗通道内设置有第一挡水件，所述第一水洗通道内设置有用于将所述第一挡水件下压在所述翻边上的第一弹簧，所述插头的下端设置有水槽，所述隔板的上侧设置有插槽，所述插槽的横截面和所述插头适配，所述插槽的槽底固定连接有用于推动所述第一挡水件的顶针，所述插槽内滑动连接有第二挡水件，所述顶针穿过所述第二挡水件并和所述第二挡水件滑动连接，所述插槽的槽底通过第二弹簧和所述第二挡水件连接，所述隔板内设置有第二水洗通道，所述第二水洗通道的下端贯穿至所述隔板的下侧，所述第二水洗通道和所述取样空间连通，所述第二水洗通道的上端延伸至所述插槽的内壁并设置在所述第二挡水件的下侧，当所述活塞和所述隔板抵接时，所述插头插入所述插槽内，所述顶针推动所述第一挡水件，所述方管通过所述第一水洗通道、所述水槽、所述第二水洗通道和所述取样空间连通。