CN117007378B - 一种地质分层抽水试验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及抽水试验设备的技术领域，特别是涉及一种地质分层抽水试验装置；其结构更为简单，可进行重复利用，有效提高分层抽水试验效率；包括底座、安装于底座上的竖直架、安装于竖直架上的升降钻机、与升降钻机输出端传动连接的预埋钻管机构和分层抽水机构，所述预埋钻管机构包括多根预埋管以及多个进水连接件，相邻的两预埋管首尾通过进水连接件连通，所述进水连接件包括环体、周向均布于环体四周的进水孔、沿进水孔轴向滑动布置的封堵管以及用于封堵管和环体弹性连接的复位弹簧；所述分层抽水机构包括中空滑件、与中空滑件内部连通的吸水管、设置于中空滑件上部和下部的气囊塞、与中空滑件内部连通并沿中空滑件径向布置的多个吸水孔。
Description
技术领域
本发明涉及抽水试验设备的技术领域，特别是涉及一种地质分层抽水试验装置。
背景技术
众所周知，地下水（ground water），是指赋存于地面以下岩石空隙中的水，狭义上是指地下水面以下饱和含水层中的水。根据地下埋藏条件的不同，地下水可分为上层滞水、潜水和承压水三大类，各含水层之间有明显分界面，而各含水层的水质各不相同，在对各含水层进行检测试验时，需对各层水样进行抽取。
如中国发明专利公开了一种工程地质分层抽水试验设备（公开（公告）号CN112414779A），包括罐壁有镂空的水流洞的主罐体及中继罐体，主罐体上下端经活塞腔与第一双向活塞、第二双向活塞连接，第一双向活塞及第二双向活塞外有第一橡胶圈、第二橡胶圈；第一双向活塞与第二双向活塞的另一端与第一按压机构及第二按压机构连接；第二按压机构经底连接杆与底部接橡胶座的支撑座连接，第一按压机构经中间连接杆接中继罐体；主罐体内有第一水泵，中继罐体中有第二水泵，第一水泵的出水口连接的第一导管伸出主罐体外经软管与上端伸入中继罐体中的第二导管相连接，第二水泵的出水口连接第三导管，第三导管的出水口伸出于中继罐体后与水箱的软管连接。其实现了分层测量土体渗透系数之目的。
然而，本发明人具体实施此装置时，发现存在以下缺陷：结构复杂有待进一步简化；使用后该装置位置基本固定，难以重复利用；操作复杂，影响抽水试验效率。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供一种结构更为简单，可进行重复利用，有效提高分层抽水试验效率的地质分层抽水试验装置。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种地质分层抽水试验装置，包括底座、安装于底座上的竖直架、安装于竖直架上的升降钻机、与升降钻机输出端传动连接的预埋钻管机构和分层抽水机构，所述预埋钻管机构包括多根预埋管以及多个进水连接件，相邻的两预埋管首尾通过进水连接件连通，所述进水连接件包括环体、周向均布于环体四周的进水孔、沿进水孔轴向滑动布置的封堵管以及用于封堵管和环体弹性连接的复位弹簧；所述分层抽水机构包括中空滑件、与中空滑件内部连通的吸水管、设置于中空滑件上部和下部的气囊塞、与中空滑件内部连通并沿中空滑件径向布置的多个吸水孔、固定安装于中空滑件中部的布气器、与布气器连通并与吸水孔中心轴线共线的伸缩缸、用于连通布气器和气囊塞的连通管和与布气器连通并自吸水管上部伸出的鼓气管；所述伸缩缸与进水孔对应布置，所述环体内壁上部和下部均设有与气囊塞外形契合的环形凸起圈；所述升降钻机包括滑动安装于竖直架上的滑架、固定安装于滑架上的驱动电机以及为滑架上下滑动提供动力的升降驱动组件；进一步的，所述复位弹簧的一端与封堵管固定连接，复位弹簧的另一端与环体内壁固定连接，在复位弹簧作用下，封堵管将进水孔密封；所述环形凸起圈与气囊塞的接触端面均呈倾斜状，所述环体内壁、两气囊塞和中空滑件外壁之间围合呈吸水腔；预埋管的长度可为0.5米、1米、2米等标准尺寸，可根据各含水层的厚度调整预埋管的长度，以使得各进水连接件分别位于对应的含水层位置；所述升降驱动组件可单独采用驱动缸，也可采用驱动缸、连接绳等，竖直架上设有滑轮组，连接绳绕过滑轮组，驱动缸的输出端通过连接绳与滑架传动连接，升降驱动组件也可采用其他具有直线往复驱动效果的等同件；预埋钻管机构埋入地下过程中进入至预埋管内的土壤等可通过外部螺旋输送轴等进行去除，也可在钻取作业过程中进行实时清管，或者参照打井原理，向预埋管内注水同时通过吸污泵将泥水混合物自预埋管内吸出，以保证预埋管内处于中空状态。
优选的，所述封堵管采用筛管，所述封堵管的端部设有封堵端头，所述封堵端头将进水孔封堵。
优选的，所述预埋钻管机构底部的一组预埋管内填充有快凝封堵块；进一步的，快凝封堵块采用单液聚氨酯和一定量的添加剂制成，通过与水作用后迅速固化，从而达到快速封堵目的；也可采用其他具有快凝封堵效果的其他材料。
优选的，所述中空滑件上部和下部均设有周向均布的扶正组件，所述扶正组件包括铰接安装于中空滑件外壁并沿中空滑件轴向布置的内撑腿、支撑弹簧和转动安装于内撑腿上的滚珠，所述内撑腿通过支撑弹簧与中空滑件外壁弹性连接；进一步的，所述支撑弹簧的一端与中空滑件外壁连接，所述支撑弹簧的另一端与支撑腿弹性连接。
优选的，所述中空滑件底部固定安装有配重块；进一步的，配重块优选锥形实心铅块。
优选的，所述竖直架与底座铰接，所述底座上铰接安装有折叠驱动缸，所述折叠驱动缸的输出端与竖直架上部铰接。
优选的，所述底座上安装有两抱合架，所述抱合架通过螺栓与底座可拆卸连接，两抱合架上均设有弧形部，所述弧形部围合呈与预埋管外壁契合的环形。
优选的，所述预埋管与进水连接件可拆卸连接；进一步的，所述预埋管可与进水连接件螺纹连接或承插连接。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种地质分层抽水试验装置，具备以下有益效果：该地质分层抽水试验装置，通过升降钻机将预埋钻管机构钻入至待取水检测点，分层抽水机构伸入至对应的抽水层高度附近的进水连接件处，两气囊塞分别位于环体上部和下部，通过鼓气管以及布气器向气囊以及伸缩缸内鼓气，直至气囊外壁与环形凸起圈紧密接触、而伸缩缸的输出端将封堵管自进水孔处顶出，环体内壁、两气囊塞和中空滑件外壁之间围合呈吸水腔，对应水层内的水流入至吸水腔内，通过外部吸水泵与吸水管连通，对该水层的水进行吸取，通过上下移动分层抽水机构对各含水层的水样进行独立抽取，满足对各含水层的水量和水质的检测需求，结构更为简单，当需对不同位置水样进行取样使，可将装置整体吊装移动，可进行重复利用，操作便捷，短时间即可完成多点位多含水层的取样作用，有效提高分层抽水试验效率。
附图说明
图1是本发明的立体结构示意图；
图2是本发明的前视结构示意图；
图3是本发明的图2中A-A处剖面结构示意图；
图4是本发明的图3中B-B处剖面结构示意图；
图5是本发明的分层抽水机构处立体结构示意图；
图6是本发明的进水连接件立体结构示意图；
图7是本发明的图3中A处局部放大结构示意图；
图8是本发明的图3中B处局部放大结构示意图；
图9是本发明的图4中C处局部放大结构示意图；
图10是本发明的图9中D处局部放大结构示意图；
附图中标记：1、底座；2、竖直架；3、预埋管；4、环体；5、进水孔；6、封堵管；7、复位弹簧；8、中空滑件；9、吸水管；10、气囊塞；11、吸水孔；12、布气器；13、伸缩缸；14、鼓气管；15、环形凸起圈；16、滑架；17、驱动电机；18、升降驱动组件；19、封堵端头；20、快凝封堵块；21、内撑腿；22、支撑弹簧；23、滚珠；24、配重块；25、折叠驱动缸；26、抱合架；27、弧形部；28、连通管。
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1-10，本发明的一种地质分层抽水试验装置，包括底座1、安装于底座1上的竖直架2、安装于竖直架2上的升降钻机、与升降钻机输出端传动连接的预埋钻管机构和分层抽水机构，预埋钻管机构包括多根预埋管3以及多个进水连接件，相邻的两预埋管3首尾通过进水连接件连通，进水连接件包括环体4、周向均布于环体4四周的进水孔5、沿进水孔5轴向滑动布置的封堵管6以及用于封堵管6和环体4弹性连接的复位弹簧7；分层抽水机构包括中空滑件8、与中空滑件8内部连通的吸水管9、设置于中空滑件8上部和下部的气囊塞10、与中空滑件8内部连通并沿中空滑件8径向布置的多个吸水孔11、固定安装于中空滑件8中部的布气器12、与布气器12连通并与吸水孔11中心轴线共线的伸缩缸13、用于连通布气器12和气囊塞10的连通管28和与布气器12连通并自吸水管9上部伸出的鼓气管14；伸缩缸13与进水孔5对应布置，环体4内壁上部和下部均设有与气囊塞10外形契合的环形凸起圈15；升降钻机包括滑动安装于竖直架2上的滑架16、固定安装于滑架16上的驱动电机17以及为滑架16上下滑动提供动力的升降驱动组件18；进一步的，复位弹簧7的一端与封堵管6固定连接，复位弹簧7的另一端与环体4内壁固定连接，在复位弹簧7作用下，封堵管6将进水孔5密封；环形凸起圈15与气囊塞10的接触端面均呈倾斜状，环体4内壁、两气囊塞10和中空滑件8外壁之间围合呈吸水腔；预埋管3的长度可为0.5米、1米、2米等标准尺寸，可根据各含水层的厚度调整预埋管3的长度，以使得各进水连接件分别位于对应的含水层位置；升降驱动组件18可单独采用驱动缸，也可采用驱动缸、连接绳等，竖直架2上设有滑轮组，连接绳绕过滑轮组，驱动缸的输出端通过连接绳与滑架16传动连接，升降驱动组件18也可采用其他具有直线往复驱动效果的等同件；预埋钻管机构钻入地下过程中进入至预埋管3内的土壤等可通过外部螺旋输送轴等进行去除，也可在钻取作业过程中进行实时清管，或者参照打井原理，向预埋管3内注水同时通过吸污泵将预埋管3内泥水混合物自预埋管3内吸出，以保证预埋管3内处于中空状态；在复位弹簧7以及外部土层的挤压作用下封堵管6可将进水孔5严密封堵，防止各含水层中的水经进水孔5进入至预埋管3内而相互混合，保证各含水层水样取样的准确度；初始状态气囊塞10处于收缩状态，气囊塞10可顺利自环形凸起圈15内穿过。
具体的，封堵管6采用筛管，封堵管6的端部设有封堵端头19，封堵端头19将进水孔5封堵；通过封堵管6的筛管设置，在含水层内水进入进水孔5时可起到一定的过滤效果，减少土块等杂物的进水，避免将进水孔5等堵塞，以保证水样取样作业的顺利进行。
具体的，预埋钻管机构底部的一组预埋管3内填充有快凝封堵块20；进一步的，快凝封堵块20采用单液聚氨酯和一定量的添加剂制成，通过与水作用后迅速固化，从而达到快速封堵目的；也可采用其他具有快凝封堵效果的其他材料；在进行水样取样前，预先将单液聚氨酯和一定量的添加剂等快速结块封堵材料注入至最底部的一组预埋管3内，凝结后形成快凝封堵块20，快凝封堵块20将最底部的一组预埋管3封堵，预先将预埋钻管机构内的水通过吸水泵吸净，避免残留在预埋钻管机构内的水以及经底部一组预埋管3进入的水对各含水层的取样结果造成干涉，保证取水水样仅来自对应的含水层，以保证后续取样结果检测的精准度。
具体的，中空滑件8上部和下部均设有周向均布的扶正组件，扶正组件包括铰接安装于中空滑件8外壁并沿中空滑件8轴向布置的内撑腿21、支撑弹簧22和转动安装于内撑腿21上的滚珠23，内撑腿21通过支撑弹簧22与中空滑件8外壁弹性连接；进一步的，支撑弹簧22的一端与中空滑件8外壁连接，支撑弹簧22的另一端与支撑腿弹性连接；支撑弹簧22，使支撑腿通过滚珠23与预埋管3内壁弹性接触，在扶正组件的作用下，可保证中空滑件8处于竖直状态，避免中空滑件8倾斜，从而保证气囊塞10与环形凸起圈15良好契合，提高气囊塞10与环形凸起圈15的连接密封度，提高吸气腔的密封性。
具体的，中空滑件8底部固定安装有配重块24；进一步的，配重块24优选锥形实心铅块；通过配重块24可更为方便省力的将中空滑件8自预埋钻管机构顶部插入至预埋钻管机构内，同时采用实心锥形实心铅块，可进一步保证中空滑件8的垂直度，使中空滑件8处于垂直状态上下移动。
具体的，竖直架2与底座1铰接，底座1上铰接安装有折叠驱动缸25，折叠驱动缸25的输出端与竖直架2上部铰接；当需对该装置整体移动时，折叠驱动缸25的输出端缩短，竖直架2绕铰接点转动至水平状态后完全放置于底座1上，将底座1进行整体移动即可，可提高移动便捷性。
具体的，底座1上安装有两抱合架26，抱合架26通过螺栓与底座1可拆卸连接，两抱合架26上均设有弧形部27，弧形部27围合呈与预埋管3外壁契合的环形；当预埋钻管机构达到预设钻取深度时，两抱合架26上的弧形部27与预埋钻管机构的外壁接触，抱合架26通过螺栓固定安装于底座1上，对预埋钻管机构进行限位，以防止预埋钻管机构下沉或自行转动移位。
具体的，预埋管3与进水连接件可拆卸连接；进一步的，预埋管3可与进水连接件螺纹连接或承插连接；可根据钻取深度适当选取预埋管3以及进水连接件的个数，两者可拆卸连接，便于拆卸，进一步提高操作便捷性。
在使用时，通过升降钻机将预埋钻管机构钻入至待取水检测点，将预埋钻管机构内部土壤等清理干净，将单液聚氨酯和一定量的添加剂等快速结块封堵材料注入至最底部的一组预埋管3内，凝结后形成快凝封堵块20，快凝封堵块20将最底部的一组预埋管3封堵，将分层抽水机构伸入至对应的抽水层高度附近的进水连接件处，两气囊塞10分别位于环体4上部和下部，通过鼓气管14以及布气器12向气囊以及伸缩缸13内鼓气，直至气囊外壁与环形凸起圈15紧密接触、而伸缩缸13的输出端将封堵管6自进水孔5处顶出，环体4内壁、两气囊塞10和中空滑件8外壁之间围合呈吸水腔，对应水层内的水流入至吸水腔内，通过外部吸水泵与吸水管9连通，对该水层的水进行吸取，通过上下移动分层抽水机构对各含水层的水样进行独立抽取，满足对各含水层的水量和水质的检测需求。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。
Claims (7)
1.一种地质分层抽水试验装置，其特征在于，包括底座（1）、安装于底座（1）上的竖直架（2）、安装于竖直架（2）上的升降钻机、与升降钻机输出端传动连接的预埋钻管机构和分层抽水机构；
所述预埋钻管机构包括多根预埋管（3）以及多个进水连接件，相邻的两预埋管（3）首尾通过进水连接件连通，所述进水连接件包括环体（4）、周向均布于环体（4）四周的进水孔（5）、沿进水孔（5）轴向滑动布置的封堵管（6）以及用于封堵管（6）和环体（4）弹性连接的复位弹簧（7）；
所述分层抽水机构包括中空滑件（8）、与中空滑件（8）内部连通的吸水管（9）、设置于中空滑件（8）上部和下部的气囊塞（10）、与中空滑件（8）内部连通并沿中空滑件（8）径向布置的多个吸水孔（11）、固定安装于中空滑件（8）中部的布气器（12）、与布气器（12）连通并与吸水孔（11）中心轴线共线的伸缩缸（13）、用于连通布气器（12）和气囊塞（10）的连通管（28）和与布气器（12）连通并自吸水管（9）上部伸出的鼓气管（14）；所述伸缩缸（13）与进水孔（5）对应布置，所述环体（4）内壁上部和下部均设有与气囊塞（10）外形契合的环形凸起圈（15）；环形凸起圈（15）与气囊塞（10）的接触端面均呈倾斜状，环体（4）内壁、两气囊塞（10）和中空滑件（8）外壁之间围合呈吸水腔；
所述升降钻机包括滑动安装于竖直架（2）上的滑架（16）、固定安装于滑架（16）上的驱动电机（17）以及为滑架（16）上下滑动提供动力的升降驱动组件（18）；
所述封堵管（6）采用筛管，所述封堵管（6）的端部设有封堵端头（19），所述封堵端头（19）将进水孔（5）封堵。
2.根据权利要求1所述的地质分层抽水试验装置，其特征在于，所述预埋钻管机构底部的一组预埋管（3）内填充有快凝封堵块（20）。
3.根据权利要求2所述的地质分层抽水试验装置，其特征在于，所述中空滑件（8）上部和下部均设有周向均布的扶正组件，所述扶正组件包括铰接安装于中空滑件（8）外壁并沿中空滑件（8）轴向布置的内撑腿（21）、支撑弹簧（22）和转动安装于内撑腿（21）上的滚珠（23），所述内撑腿（21）通过支撑弹簧（22）与中空滑件（8）外壁弹性连接。
4.根据权利要求3所述的地质分层抽水试验装置，其特征在于，所述中空滑件（8）底部固定安装有配重块（24）。
5.根据权利要求4所述的地质分层抽水试验装置，其特征在于，所述竖直架（2）与底座（1）铰接，所述底座（1）上铰接安装有折叠驱动缸（25），所述折叠驱动缸（25）的输出端与竖直架（2）上部铰接。
6.根据权利要求5所述的地质分层抽水试验装置，其特征在于，所述底座（1）上安装有两抱合架（26），所述抱合架（26）通过螺栓与底座（1）可拆卸连接，两抱合架（26）上均设有弧形部（27），所述弧形部（27）围合呈与预埋管（3）外壁契合的环形。
7.根据权利要求6所述的地质分层抽水试验装置，其特征在于，所述预埋管（3）与进水连接件可拆卸连接。
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2023
- 2023-09-25 CN CN202311236403.1A patent/CN117007378B/zh active Active
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