CN117367870B - 一种高速公路地质勘察用地质监测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高速公路地质勘察用地质监测装置及方法，涉及钻孔取样设备技术领域，该装置包括支架；中空的钻杆，安装于支架；驱动组件，用于驱动钻杆旋转和纵向移动；钻头，可拆卸连接在钻杆的下端；取样柱，滑动配合在钻杆内、下端设有容纳槽；取样铲，横向地与取样柱相插接；第一复位弹簧，用于使取样铲缩回取样柱；沿纵向设置的长杆，其横截面的外轮廓呈多边形并与取样柱滑动相连；套杆，固定在取样柱的顶部，并与长杆相套接；包括传动杆、铁杆、磁铁板和固定板的伸缩组件。高速公路地质勘察用地质监测方法通过上述装置实现。本发明通过铁杆的自身重力、磁铁板和铁杆之间的磁力以及第一复位弹簧的复位力共同将取样铲拔出土层。

Description

一种高速公路地质勘察用地质监测装置及方法

技术领域

本发明涉及钻孔取样设备技术领域，尤其是涉及一种高速公路地质勘察用地质监测装置及方法。

背景技术

在对高速公路的地质进行勘察时，一般在路面上钻孔后再取样观察检测以监测地质状况。

申请号为202110032388.3的中国专利文件公开了一种工程地质勘察手钻钻机，其能够快速打开撑起并进行钻地操作，且能够在钻入地底后在所需位置进行泥土采样，还能够在钻头回收的过程中对钻头上的泥土进行阻挡清理，避免较多泥土附着在钻头和螺纹杆上，降低了腐蚀的速度，提高了装置的使用寿命。

但是，上述工程地质勘察手钻钻机的采样盒在滑杆的驱动下插入土层进行取样后，仅依靠第二弹簧的复位力回收至放置槽内，这就需要第二弹簧有较高的劲度系数才能顺利地将装有土样的采样盒从土层中拔出，而若第二弹簧的劲度系数较高，操作者就需要用很大的力气才能移动滑杆将采样盒插入土层进行取样，使得取样过程不是很方便，有待改进。

发明内容

针对上述情况，本发明提供一种高速公路地质勘察用地质监测装置及方法，旨在解决现有程地质勘察手钻钻机的采样盒在滑杆的驱动下插入土层进行取样后，仅依靠第二弹簧的复位力回收入放置槽内，这就需要第二弹簧有较高的劲度系数才能将装有土样的采样盒从土层中拔出，而若第二弹簧的劲度系数较高，操作者就需要用很大的力气才能移动滑杆将采样盒插入土层进行取样，使得取样过程不是很方便的技术问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种高速公路地质勘察用地质监测装置，其主要可以包括：

支架；

中空的钻杆，安装于支架；

驱动组件，用于驱动钻杆旋转和纵向移动；

钻头，可拆卸连接在钻杆的下端并能够随钻杆旋转和纵向移动；

取样柱，滑动配合在钻杆内、下端设有容纳槽；

取样铲，横向地与取样柱相插接，并能够露出或缩回取样柱；

第一复位弹簧，用于使取样铲缩回取样柱；

沿纵向设置的长杆，横截面的外轮廓呈多边形并与取样柱滑动相连；

套杆，固定在取样柱的顶部，并与长杆相套接；及

伸缩组件，包括传动杆、铁杆、磁铁板和固定板；传动杆的一端与取样铲铰接、另一端与铁杆铰接，铁杆与取样柱纵向滑动连接，磁铁板活动设置在容纳槽内并位于铁杆的下方，固定板固定在磁铁板的下侧并与长杆固定连接；

其中，多个取样铲沿纵向间隔排列；在上移铁杆后，取样铲能够露出取样柱，在下移铁杆后，取样铲能够缩回取样柱。

在本发明的一些实施例中，驱动组件包括依次传动连接的：钻孔电机、驱动轴、主动锥齿轮和从动锥齿轮；驱动轴与钻孔电机的输出轴连接，主动锥齿轮安装于驱动轴，从动锥齿轮安装于支架，从动锥齿轮的内壁与钻杆的外壁螺纹连接。

在本发明的一些实施例中，取样铲包括底板、第一侧板和第二侧板；底板和第一侧板相互连接构成横截面呈L形的结构，第二侧板固定在该结构的一端，第二侧板与传动杆相铰接。

在本发明的一些实施例中，钻头的顶部由上至下地设置有第一连接部和横截面呈多边形的第二连接部，第一连接部能够与容纳槽相插接，第二连接部能够与钻杆的下端相插接；

第一连接部的顶部中央转动连接有系绳块，系绳块上连接有收卷绳，收卷绳的一端纵向地贯穿长杆后连接有收卷轮，收卷轮安装于支架，收卷轮传动连接有收卷电机。

在本发明的一些实施例中，固定板的下侧安装有摄像头和照明灯。

在本发明的一些实施例中，伸缩组件还包括：

限位块，横向地插接于取样柱，并位于取样铲的上方；

第二复位弹簧，用于使限位块露出取样柱；

凸块，固定于限位块的一端；及

插销，固定于凸块并位于铁杆和凸块之间，铁杆上开设有与插销匹配的销孔。

在本发明的一些实施例中，限位块的一端呈楔形，钻杆的下部内壁上开设有凹槽，限位块呈楔形的一端能够伸入凹槽内以限制限位块向下的移动；

凹槽的轨迹呈半环形，限位块能够沿凹槽的轨迹移动，凹槽两端的内壁均倾斜设置。

在本发明的一些实施例中，高速公路地质勘察用地质监测装置还包括依次连接的水箱、连接管、集流管、分流管和雾化组件；

水箱设置在支架上；集流管设置在水箱的下方；连接管的一端与水箱连接、另一端与集流管的侧壁连接；多个分流管沿集流管的周向分布；

连接管内固定有第一阀板，第一阀板上开设有第一通孔，第一阀板的一侧通过转轴连接有第二阀板，第二阀板上开设有能够与第一通孔连通的第二通孔；

集流管的上部滑动配合有活动塞，活动塞的上侧固定连接有活塞杆，活塞杆能够在推液组件的驱动下纵向往复移动；

其中，在第一通孔与第二通孔连通时，活动塞位于第二阀板的上方。

在本发明的一些实施例中，推液组件包括：

纵向设置的第一传动轴，与驱动轴传动连接；

纵向设置的第二传动轴，与第一传动轴相插接并能够自转；

横向设置的第三传动轴，与第二传动轴传动连接；

连接块，固定在活塞杆的上端并与第三传动轴转动连接；

转动盘，固定在第三传动轴的左端；

连接杆，固定在转动盘的左侧；

配合板，一端与转轴连接、另一端设有与连接杆匹配的条形孔；

其中，第二传动轴和第三传动轴能够同步地纵向往复移动；驱动轴能够带动转轴往复自转。

第二方面，本发明提供一种高速公路地质勘察用地质监测方法，其主要可以包括如下步骤：

步骤S1、同步地下移钻杆、钻头和取样柱，通过钻头对地面进行钻孔；

步骤S2、钻孔后先上移钻杆预定的距离，再下移长杆预定的距离以从容纳槽内露出摄像头；

步骤S3、将钻头留置在钻孔内，使长杆、套杆、取样柱和钻杆同步地上移，以通过摄像头拍摄钻孔内的图像；

步骤S4、先下移套杆和长杆将取样柱和钻头伸入钻孔内、使限位块进入凹槽内，再限制套杆沿纵向的移动，再上移长杆，通过长杆下端的固定板上推铁杆，铁杆再使取样铲插入土层中；

步骤S5、旋转套杆通过套杆带动取样柱和取样铲旋转；

步骤S6、继续旋转套杆，当限位块脱离凹槽后下移长杆使取样铲缩回取样柱；

步骤S7、先解除对套杆沿纵向移动的限制，再上移钻头、取样柱、套杆和长杆。

本发明实施例至少具有如下优点或有益效果：

1.驱动组件能够驱动钻杆和钻头进行旋转和纵向移动，以通过钻头进行钻孔操作，在钻孔后，可顺便地完成对土层的取样。

2.在对土层的取样时，可在上移长杆使取样铲插入土层后，旋转取样柱和取样铲，以通过取样铲对土层同一水平面的多个位置进行连续地取样。

3.在对土层取样后，可下移长杆和磁铁板，在下移长杆和磁铁板的过程中，铁杆在其自身重力和磁力的作用下向下移动以使取样铲缩回至取样柱内，同时，第一复位弹簧的复位力也能够使取样铲缩回至取样柱内；也就是说，通过铁杆的自身重力、磁铁板和铁杆之间的磁力以及第一复位弹簧的复位力三者来共同将取样铲拔出土层以促使取样铲缩回至取样柱内，这对第一复位弹簧劲度系数的需求就较低，更方便将取样铲插入土层。

4.取样铲设置在取样柱上，取样柱又设置在钻杆内，这样设置的好处是，一方面无须因在钻杆的外侧壁上开槽而影响钻杆外侧壁上螺旋的连续性，另一方面，也可在取样柱上设置多个沿纵向间隔排列的取样铲，以便于对钻孔内土层沿竖直方向的多个位置进行取样。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得明显，或者通过实施本发明而了解。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为高速公路地质勘察用地质监测装置在钻孔时的结构示意图；

图2为摄像头从取样柱中露出时的结构示意图；

图3为取样铲从取样柱内露出时的结构示意图；

图4为图1中A位置的局部放大图；

图5为图3中B位置的局部放大图；

图6为图2中C位置的局部放大图；

图7为图3中D位置的局部放大图；

图8为限位块和凹槽的结构示意图；

图9为取样铲的结构示意图；

图10为限位块的结构示意图；

图11为钻头的结构示意图；

图12为集流管、连接管、分流管和雾化组件的结构示意图；

图13为图12中E位置的局部放大图。

图标：

1-支架，11-移动轮，12-支腿，

2-钻杆，21-驱动组件，211-钻孔电机，212-驱动轴，213-主动锥齿轮，214-从动锥齿轮，22-钻头，221-第一连接部，222-第二连接部，223-系绳块，224-收卷绳，225-收卷轮，226-收卷电机，23-凹槽，

3-取样柱，31-取样铲，311-底板，312-第一侧板，313-第二侧板，32-第一复位弹簧，33-容纳槽，

41-长杆，42-套杆，

51-传动杆，52-铁杆，521-销孔，53-磁铁板，54-固定板，55-限位块，551-延伸块，56-第二复位弹簧，57-凸块，58-插销，

61-摄像头，

7-除尘机构，71-水箱，711-安装板，72-集流管，721-活动塞，722-活塞杆，73-连接管，731-第一阀板，732-第一通孔，733-第二阀板，734-第二通孔，735-转轴，74-分流管，751-支撑块，752-导向杆，753-挡板，754-第三复位弹簧，761-第一传动轴，762-第二传动轴，763-第三传动轴，764-连接块，765-转动盘，766-连接杆，767-配合板，768-L形板，769-条形孔。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。

在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“左”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“周向”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实施例和简化描述，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实施例的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。在本发明实施例的描述中，“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

实施例1

第一方面，请参照图1～图11，本实施例提供一种高速公路地质勘察用地质监测装置，其主要可以包括：支架1、钻杆2、驱动组件21、钻头22、取样柱3、取样铲31、第一复位弹簧32、长杆41、套杆42和伸缩组件。

支架1的底部安装有移动轮11，支架1上螺纹连接有支腿12，通过转动支腿12能够使支腿12的底部与地面接触，以通过支腿12支撑支架1、使支架1保持在指定位置，方便后续的钻孔等操作。

钻杆2呈中空状，钻杆2安装于支架1，钻杆2的外侧壁上具有螺纹（图中未示出）。

驱动组件21用于驱动钻杆2旋转和纵向移动；在本实施例中，优选地，驱动组件21主要可以包括依次传动连接的：钻孔电机211、驱动轴212、主动锥齿轮213和从动锥齿轮214；钻孔电机211安装于支架1，驱动轴212与钻孔电机211的输出轴连接，主动锥齿轮213安装于驱动轴212，从动锥齿轮214可转动地安装于支架1，从动锥齿轮214的内壁具有内螺纹，从动锥齿轮214的内壁与钻杆2的外壁螺纹连接；在钻孔电机211转动时，从动锥齿轮214能够绕其自身轴线转动，以使钻杆2旋转和纵向移动。

钻头22可拆卸连接在钻杆2的下端并能够随钻杆2旋转和纵向移动，以便于通过钻头22进行钻孔操作。

取样柱3滑动配合在钻杆2内，取样柱3既能够沿钻杆2的轴向滑动，也能够绕钻杆2的轴线转动；取样柱3的下端设有容纳槽33。

取样铲31横向地与取样柱3相插接，并能够露出至取样柱3外或缩回至取样柱3内；多个取样铲31沿纵向且等间隔排列设置在取样柱3上。

第一复位弹簧32用于使取样铲31缩回取样柱3，以便于在将取样铲31插入土层后，使取样铲31在第一复位弹簧32的复位力作用下缩回至取样柱3内。

长杆41沿纵向设置，长杆41与取样柱3滑动相连，长杆41不仅能够相对于取样柱3沿纵向滑动，还能够相对于取样柱3旋转。

套杆42沿纵向设置，套杆42固定在取样柱3的顶部，套杆42与长杆41相套接；套杆42的下端例如可以与取样柱3的顶部采用螺纹连接的方式相连；套杆42的设置相当于将取样柱3的顶部向上延伸，这样，既方便通过转动套杆42来使取样柱3和取样铲31转动，还能够通过限制套杆42沿纵向的移动来限制取样柱3沿纵向的移动。

伸缩组件主要可以包括传动杆51、铁杆52、磁铁板53和固定板54；传动杆51的一端与取样铲31铰接、另一端与铁杆52铰接，铁杆52与取样柱3纵向滑动连接，磁铁板53活动设置在容纳槽33内并位于铁杆52的下方，固定板54固定在磁铁板53的下侧并与长杆41的下端固定连接；在上移铁杆52的过程中，取样铲31能够在传动杆51的推动下露出至取样柱3外，在下移铁杆52的过程中，通过铁杆52的自身重力、磁铁板53和铁杆52之间的磁力以及第一复位弹簧32的复位力三者来共同将取样铲31拔出土层以促使取样铲31缩回至取样柱3内。

第二方面，本实施例提供一种基于上述高速公路地质勘察用地质监测装置的高速公路地质勘察用地质监测方法，高速公路地质勘察用地质监测方法主要可以包括如下步骤：

步骤S1、同步地下移钻杆2、钻头22和取样柱3，通过钻头22对地面进行钻孔；

步骤S2、分离钻杆2和钻头22；

步骤S3、先通过限制套杆42向上的移动来限制取样柱3和钻头22向上的移动，再上移钻杆2以将取样柱3和钻头22留置在钻孔内；

步骤S4、先限制套杆42沿纵向的移动，再上移长杆41以通过位于长杆41下端的固定板54向上推动铁杆52，铁杆52再通过传动杆51带动取样铲31，使取样铲31从取样柱3内露出、将取样铲31插入土层中；

步骤S5、旋转套杆42通过套杆42带动取样柱3和取样铲31旋转，以对土层同一水平面的多个位置进行连续地取样；

步骤S6、取样完成后，下移长杆41，使取样铲31缩回取样柱3；在下移长杆41和磁铁板53的过程中，通过铁杆52的自身重力、磁铁板53和铁杆52之间的磁力以及第一复位弹簧32的复位力三者来共同将取样铲31拔出土层，以促使取样铲31缩回至取样柱3内；

步骤S7、上移取样柱3、套杆42和长杆41，使取样柱3完全位于钻杆2内；

步骤S8、继续上移取样柱3，将取样柱3从钻杆2的上方取出，以便于从取样柱3的取样铲31中取出土层样品，便于后续对该土层样品进行观察检测以监测地质。

本实施例不限制驱动套杆42和长杆41的方式。

由上述内容可知，本实施例在对土层取样后，可下移长杆41和磁铁板53，在下移长杆41和磁铁板53的过程中，铁杆52在其自身重力和磁力的作用下向下移动以使取样铲31缩回至取样柱3内，同时，第一复位弹簧32的复位力也能够使取样铲31缩回至取样柱3内；也就是说，本实施例通过铁杆52的自身重力、磁铁板53和铁杆52之间的磁力以及第一复位弹簧32的复位力三者来共同将取样铲31拔出土层，以促使取样铲31缩回至取样柱3内。

实施例2

第一方面，请参照图1～图13，本实施例提供一种高速公路地质勘察用地质监测装置，其主要可以包括：支架1、钻杆2、驱动组件21、钻头22、取样柱3、取样铲31、第一复位弹簧32、长杆41、套杆42和伸缩组件。

支架1的底部安装有移动轮11，支架1上螺纹连接有支腿12，通过转动支腿12能够使支腿12的底部与地面接触，以通过支腿12支撑支架1、使支架1保持在指定位置，方便后续的钻孔等操作。

钻杆2呈中空状，钻杆2安装于支架1，钻杆2的外侧壁上具有螺纹（图中未示出）。

驱动组件21用于驱动钻杆2旋转和纵向移动；在本实施例中，优选地，驱动组件21主要可以包括依次传动连接的：钻孔电机211、驱动轴212、主动锥齿轮213和从动锥齿轮214；钻孔电机211安装于支架1，驱动轴212与钻孔电机211的输出轴连接，主动锥齿轮213安装于驱动轴212，从动锥齿轮214安装于支架1，从动锥齿轮214的内壁具有内螺纹，从动锥齿轮214的内壁与钻杆2的外壁螺纹连接；在钻孔电机211转动时，从动锥齿轮214能够绕其自身轴线转动，以使钻杆2旋转和纵向移动。

钻头22可拆卸连接在钻杆2的下端并能够随钻杆2旋转和纵向移动，以便于通过钻头22进行钻孔操作。在本实施例中，优选地，钻头22的顶部由上至下地设置有第一连接部221和横截面呈多边形的第二连接部222，第一连接部221能够与容纳槽33相插接，第二连接部222能够与钻杆2的下端相插接；第一连接部221的顶部中央转动连接有系绳块223，系绳块223上连接有收卷绳224，收卷绳224的一端向上滑动贯穿长杆41后连接有收卷轮225，收卷轮225通过安装于支架1的收卷电机226的驱动实现转动。

取样柱3滑动配合在钻杆2内，取样柱3既能够沿钻杆2的轴向滑动，也能够绕钻杆2的轴线转动；取样柱3的下端设有容纳槽33。

取样铲31横向地与取样柱3相插接，并能够露出至取样柱3外或缩回至取样柱3内；多个取样铲31沿纵向且等间隔排列设置在取样柱3上。在实施例中，优选地，取样铲31主要可以包括底板311、第一侧板312和第二侧板313；底板311和第一侧板312相互连接构成横截面呈L形的结构，第二侧板313固定在该结构的一端，第二侧板313与传动杆51相铰接。

第一复位弹簧32用于使取样铲31缩回取样柱3，以便于在将取样铲31插入土层后，使取样铲31在第一复位弹簧32的复位力作用下缩回至取样柱3内。

长杆41沿纵向设置，长杆41与取样柱3滑动相连，长杆41不仅能够相对于取样柱3沿纵向滑动，还能够相对于取样柱3旋转。

套杆42沿纵向设置，套杆42固定在取样柱3的顶部，套杆42与长杆41相套接；套杆42的下端例如可以与取样柱3的顶部采用螺纹连接的方式相连；套杆42的设置相当于将取样柱3的顶部向上延伸，这样，既方便通过转动套杆42来使取样柱3和取样铲31转动，还能够通过限制套杆42沿纵向的移动来限制取样柱3沿纵向的移动。

伸缩组件主要可以包括传动杆51、铁杆52、磁铁板53和固定板54；传动杆51的一端与取样铲31铰接、另一端与铁杆52铰接，铁杆52与取样柱3纵向滑动连接，磁铁板53活动设置在容纳槽33内并位于铁杆52的下方，固定板54固定在磁铁板53的下侧并与长杆41的下端固定连接；在上移铁杆52后，取样铲31露出至取样柱3外，在下移铁杆52后，取样铲31能够缩回取样柱3。在本实施例中，固定板54的下侧还可以安装有摄像头61和照明灯（图中未示出），摄像头61用于拍摄土层图像信息以辅助地质状况的监测，照明灯用于给摄像头61照明，摄像头61和照明灯的电源线例如可以沿长杆41的轴线贯穿长杆41，或者，在固定板54的下侧设置有用于给摄像头61和照明灯供电的蓄电池；当摄像头61位于容纳槽33内时，取样柱3能够为摄像头61提供防护。

在本实施例中，伸缩组件还可以包括：限位块55、第二复位弹簧56、凸块57和插销58；限位块55横向地插接于取样柱3，限位块55位于取样铲31的上方，限位块55的底部固定有延伸块551；第二复位弹簧56的一端与延伸块551连接、另一端与取样柱3连接，第二复位弹簧56用于使限位块55露出取样柱3；凸块57固定于限位块55的一端；插销58固定于凸块57并位于铁杆52和凸块57之间，铁杆52上开设有与插销58匹配的销孔521。结合前述内容可知，在限位块55露出取样柱3时，取样铲31也能够露出取样柱3；在限位块55和取样铲31均露出取样柱3时，第二复位弹簧56能够使插销58与销孔521相插接，通过插销58限制铁杆52沿纵向的移动，从而使取样铲31保持在露出取样柱3的状态，以便于旋转取样铲31对土层同一水平面的多个位置进行连续地取样。

由上述内容可知，在限位块55与钻杆2的内壁接触时，在第二复位弹簧56的作用下，限位块55与钻杆2内壁之间具有一定的摩擦力，在一个具体的实施场景中，可以利用限位块55与钻杆2内壁之间的摩擦力来限制取样柱3和钻杆2的相对移动，以同步地移动取样柱3和钻杆2。

具体的，限位块55的一端呈楔形，钻杆2的下部内壁上开设有凹槽23，限位块55呈楔形的一端能够伸入凹槽23内以限制限位块55向下的移动，从而避免取样柱3完全地从钻杆2的下端脱落；如图8所示，凹槽23的轨迹呈半环形，限位块55能够沿凹槽23的轨迹移动，凹槽23两端的内壁均倾斜设置，以使限位块55在沿凹槽23的轨迹移动后能够脱离凹槽23，在限位块55沿凹槽23的轨迹移动并脱离凹槽23后，限位块55上的插销58与铁杆52上的销孔521分离，此时下移长杆41和铁杆52便可将取样铲31从土层中拔出。

在进行钻孔操作时容易产生扬尘，为了减少该扬尘，上述的高速公路地质勘察用地质监测装置还可以包括除尘机构7，如图1和图12所示，除尘机构7主要可以包括依次连接的水箱71、连接管73、集流管72、分流管74和雾化组件；水箱71设置在支架1上；集流管72设置在水箱71的下方；连接管73的一端与水箱71连接、另一端与集流管72的侧壁连接；多个分流管74沿集流管72的周向分布；连接管73内固定有第一阀板731，第一阀板731上开设有第一通孔732，第一阀板731的一侧通过转轴735连接有第二阀板733，转轴735的一端延伸至所述连接管73外并与所述水箱71通过安装板711连接，第二阀板733上开设有能够与第一通孔732连通的第二通孔734，在第一通孔732与第二通孔734连通时，与集流管72上部滑动配合的活动塞721位于第二阀板733的上方；活动塞721的上侧固定连接有活塞杆722，活塞杆722能够在推液组件的驱动下纵向往复移动，以使水箱71内的水经雾化组件雾化后喷出，从而达到降尘的效果。

此外，水箱71的设置还能够起到为支架1增重的效果，使在钻孔时支架1能够更稳定的放置，从而保证钻孔效果。需要说明的是，本实施例不限制水箱71在支架1上的位置，水箱71例如可以尽量靠近支架1的底部设置，以降低装置的重心。

在本实施例中，优选地，推液组件主要可以包括：第一传动轴761、第二传动轴762、第三传动轴763、连接块764、转动盘765、连接杆766和配合板767；第一传动轴761纵向设置，并与驱动轴212传动连接；第二传动轴762纵向设置，并与第一传动轴761相插接并能够自转；第三传动轴763横向设置，并与第二传动轴762传动连接；第二传动轴762和第三传动轴763相互垂直，二者均与L形板768转动连接，L形板不与支架1连接；连接块764固定在活塞杆722的上端并与第三传动轴763转动连接；转动盘765固定在第三传动轴763的左端；连接杆766固定在转动盘765的左侧偏心处；配合板767的一端与转轴735连接、另一端设有与连接杆766匹配的条形孔769。在驱动轴212的驱动下，第三传动轴763能够绕其自身轴线转动，在第三传动轴763绕其自身轴线转动的过程中，转动盘765也随之转动，转动盘765再通过连接杆766使配合板767在竖直平面内往复摆动；当配合板767在竖直平面内往复摆动时，一方面，转轴735能够往复自转以使第一通孔732和第二通孔734间歇连通，另一方面，配合板767在竖直平面内往复摆动时，连接杆766会在条形孔769内往复移动，从而使第三传动轴763带动活动塞721纵向往复移动以使水箱71内的水经雾化组件雾化后喷出。由于第二传动轴762与第一传动轴761相插接并能够自转，因而在第三传动轴763带动活动塞721纵向往复移动时，第二传动轴762和第三传动轴763能够同步地纵向往复移动。

在本实施例中，优选地，雾化组件主要可以包括：支撑块751、导向杆752、挡板753和第三复位弹簧754；支撑块751固定于分流管74的出口内壁；导向杆752与支撑块751相插接；挡板753固定在导向杆752远离集流管72的一端，挡板753能够与分流管74的内壁滑动配合，或者露出集流管72；如图12所示，第三复位弹簧754用于使挡板753缩回集流管72。当活动塞721下移时，由连接管73进入分流管74的水能够被活动塞721推向挡板753，使挡板753移动至分流管74外，水撞击在挡板753上后形成雾状，以减少因钻孔操作而产生的扬尘。

第二方面，本实施例提供一种基于上述高速公路地质勘察用地质监测装置的高速公路地质勘察用地质监测方法，高速公路地质勘察用地质监测方法主要可以包括如下步骤：

步骤S1、同步地下移钻杆2、钻头22和取样柱3，并使钻杆2和钻头22旋转，通过钻头22对地面进行钻孔；

步骤S2、钻孔后先上移钻杆2预定的距离，再下移长杆41预定的距离以从容纳槽33内露出摄像头61；

步骤S3、将钻头22留置在钻孔内，使长杆41、套杆42、取样柱3和钻杆2同步地上移，以通过摄像头61拍摄钻孔内的图像，便于操作者观察钻孔内的地质情况；

在需要同步地移动长杆41和套杆42时，可将长杆41和套杆42用销接的方式连接；

在需要上移取样柱3时，既可以通过上移套杆42的方式，还可以利用限位块55与钻杆2内壁之间的摩擦力，通过钻杆2带动取样柱3上移；

步骤S4、先下移套杆42和长杆41将取样柱3和钻头22伸入钻孔内、使限位块55进入凹槽23内，再限制套杆42沿纵向的移动，再上移长杆41以通过位于长杆41下端的固定板54向上推动铁杆52，铁杆52再通过传动杆51带动取样铲31，使取样铲31从取样柱3内露出、将取样铲31部分地插入土层中；

步骤S5、旋转套杆42通过套杆42带动取样柱3和取样铲31旋转，以对土层同一水平面的多个位置进行取样；

步骤S6、继续旋转套杆42，当限位块55脱离凹槽23后，下移长杆41使取样铲31缩回取样柱3；

步骤S7、先解除对套杆42沿纵向移动的限制，再通过收卷电机226上移钻头22，通过上移的钻头22带动取样柱3、套杆42和长杆41上移，使取样柱3完全位于钻杆2内；

步骤S8、继续上移取样柱3，将取样柱3从钻杆2的上方取出，以便于从取样柱3的取样铲31中取出土层样品，便于后续对该土层样品进行观察检测以监测地质。

本实施例不限制驱动套杆42和长杆41的方式。

由上述内容可知，本实施例不仅能够进行钻孔和取样，还能够拍摄钻孔内的图像，以从多个方面、采用多种手段为地质监测提供方便；本实施例在对土层取样后，可下移长杆41和磁铁板53，在下移长杆41和磁铁板53的过程中，铁杆52在其自身重力和磁力的作用下向下移动以使取样铲31缩回至取样柱3内，同时，第一复位弹簧32的复位力也能够使取样铲31缩回至取样柱3内；也就是说，本发明通过铁杆52的自身重力、磁铁板53和铁杆52之间的磁力以及第一复位弹簧32的复位力三者来共同将取样铲31拔出土层以促使取样铲31缩回至取样柱3内。

最后应说明的是：以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化，在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种高速公路地质勘察用地质监测装置，其特征在于，包括：

支架；

中空的钻杆，安装于所述支架；

驱动组件，用于驱动所述钻杆旋转和纵向移动；

钻头，可拆卸连接在所述钻杆的下端并能够随所述钻杆旋转和纵向移动；

取样柱，滑动配合在所述钻杆内、下端设有容纳槽；

取样铲，横向地与所述取样柱相插接，并能够露出或缩回所述取样柱；

第一复位弹簧，用于使所述取样铲缩回所述取样柱；

沿纵向设置的长杆，与所述取样柱滑动相连；

套杆，固定在所述取样柱的顶部，并与所述长杆相套接；及

伸缩组件，包括传动杆、铁杆、磁铁板和固定板；所述传动杆的一端与所述取样铲铰接、另一端与所述铁杆铰接，所述铁杆与所述取样柱纵向滑动连接，所述磁铁板活动设置在所述容纳槽内并位于所述铁杆的下方，所述固定板固定在所述磁铁板的下侧并与所述长杆固定连接；

其中，多个所述取样铲沿纵向间隔排列；在上移所述铁杆后，所述取样铲能够露出所述取样柱，在下移所述铁杆后，所述取样铲能够缩回所述取样柱；

所述伸缩组件还包括：

限位块，横向地插接于所述取样柱，并位于所述取样铲的上方；

第二复位弹簧，用于使所述限位块露出所述取样柱；

凸块，固定于所述限位块的一端；及

插销，固定于所述凸块并位于所述铁杆和所述凸块之间，所述铁杆上开设有与所述插销匹配的销孔；

所述限位块的一端呈楔形，所述钻杆的下部内壁上开设有凹槽，所述限位块呈楔形的一端能够伸入所述凹槽内以限制所述限位块向下的移动；

所述凹槽的轨迹呈半环形，所述限位块能够沿所述凹槽的轨迹移动，所述凹槽两端的内壁均倾斜设置。

2.根据权利要求1所述的高速公路地质勘察用地质监测装置，其特征在于，所述驱动组件包括依次传动连接的钻孔电机、驱动轴、主动锥齿轮和从动锥齿轮；所述驱动轴与所述钻孔电机的输出轴连接，所述主动锥齿轮安装于所述驱动轴，所述从动锥齿轮可转动地安装于所述支架，所述从动锥齿轮的内壁与所述钻杆的外壁螺纹连接。

3.根据权利要求1所述的高速公路地质勘察用地质监测装置，其特征在于，所述取样铲包括底板、第一侧板和第二侧板；所述底板和所述第一侧板相互连接构成横截面呈L形的结构，所述第二侧板固定在该结构的一端，所述第二侧板与所述传动杆相铰接。

4.根据权利要求1所述的高速公路地质勘察用地质监测装置，其特征在于，

所述钻头的顶部由上至下地设置有第一连接部和横截面呈多边形的第二连接部，所述第一连接部能够与所述容纳槽相插接，所述第二连接部能够与所述钻杆的下端相插接；

所述第一连接部的顶部中央转动连接有系绳块，所述系绳块上连接有收卷绳，所述收卷绳的一端纵向地贯穿所述长杆后连接有收卷轮，所述收卷轮安装于所述支架，所述收卷轮传动连接有收卷电机。

5.根据权利要求1所述的高速公路地质勘察用地质监测装置，其特征在于，所述固定板的下侧安装有摄像头和照明灯。

6.根据权利要求2所述的高速公路地质勘察用地质监测装置，其特征在于，还包括依次连接的水箱、连接管、集流管、分流管和雾化组件；

所述水箱设置在所述支架上；所述集流管设置在所述水箱的下方；所述连接管的一端与所述水箱连接、另一端与所述集流管的侧壁连接；多个所述分流管沿所述集流管的周向分布；

所述连接管内固定有第一阀板，所述第一阀板上开设有第一通孔，所述第一阀板的一侧通过转轴连接有第二阀板，所述第二阀板上开设有能够与所述第一通孔连通的第二通孔；

所述集流管的上部滑动配合有活动塞，所述活动塞的上侧固定连接有活塞杆，所述活塞杆能够在推液组件的驱动下纵向往复移动；

其中，在所述第一通孔与第二通孔连通时，所述活动塞位于所述第二阀板的上方。

7.根据权利要求6所述的高速公路地质勘察用地质监测装置，其特征在于，所述推液组件包括：

纵向设置的第一传动轴，与所述驱动轴传动连接；

纵向设置的第二传动轴，与所述第一传动轴相插接并能够自转；

横向设置的第三传动轴，与所述第二传动轴传动连接；

连接块，固定在所述活塞杆的上端并与所述第三传动轴转动连接；

转动盘，固定在所述第三传动轴的左端；

连接杆，固定在所述转动盘的左侧；

配合板，一端与所述转轴连接、另一端设有与所述连接杆匹配的条形孔；

其中，所述第二传动轴和第三传动轴能够同步地纵向往复移动；所述驱动轴能够带动所述转轴往复自转。

8.一种基于权利要求1所述高速公路地质勘察用地质监测装置的高速公路地质勘察用地质监测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1、同步地下移钻杆、钻头和取样柱，通过钻头对地面进行钻孔；

步骤S2、钻孔后先上移钻杆预定的距离，再下移长杆预定的距离以从容纳槽内露出摄像头；

步骤S3、将钻头留置在钻孔内，使长杆、套杆、取样柱和钻杆同步地上移，以通过摄像头拍摄钻孔内的图像；

步骤S4、先下移套杆和长杆将取样柱和钻头伸入钻孔内、使限位块进入凹槽内，再限制套杆沿纵向的移动，再上移长杆，通过长杆下端的固定板上推铁杆，铁杆再使取样铲插入土层中；

步骤S5、旋转套杆通过套杆带动取样柱和取样铲旋转；

步骤S6、继续旋转套杆，当限位块脱离凹槽后下移长杆使取样铲缩回取样柱；

步骤S7、先解除对套杆沿纵向移动的限制，再上移钻头、取样柱、套杆和长杆。