CN117513288B - 一种公路施工用岩土取样装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及土壤检测技术领域，具体涉及一种公路施工用岩土取样装置，公路施工用岩土取样装置包括外筒、内筒、螺旋叶片和调节部，外筒能够绕自身轴线转动，内筒同轴插装在外筒的内部，且能够相对外筒转动，螺旋叶片具有弹性，且同轴套接在外筒的外部，螺旋叶片的第一端固定连接在外筒的外周壁上，第二端悬空设置，调节部配置成能够根据土壤硬度调节螺旋叶片的螺旋升角，进而在土壤硬度越大时，能够调节螺旋叶片的螺旋升角越小，以使得螺旋叶片能够以更缓的角度插入土壤里，进而能够更容易插入土壤里，在减小螺旋叶片和硬质土壤之间的撞击强度的同时，保证螺旋叶片的使用寿命，提高取样时的效率。

Description

一种公路施工用岩土取样装置

技术领域

本发明涉及土壤检测技术领域，特别是涉及一种公路施工用岩土取样装置。

背景技术

岩土取样勘探是公路施工中的前期准备项目之一，岩土勘察不仅是公路工程设计与施工的主要依据，更影响着公路工程的进度、安全、质量及成本等问题，为了评估工程施工期间的整体安全风险大小，需要使用岩土取样器对岩土取样，然后对样品进行分析，查明工程区域范围内的地下的地质情况，为工程设计与施工提供依据。

相关技术中，如授权公告号为CN212513733U的中国专利文献公开了一种公路路基土层取样装置，该公路路基土层取样装置在对路基土层的土壤进行取样时，首先利用固定针插在路基土层上，然后旋转转盘使得转轴下移，转轴下半部的螺旋叶片可深入路基土层内，将取样装置向上提起，路基土层的土壤容纳在螺旋叶片之间，再反向转动转轴，路基土层的土壤跟随螺旋叶片进入到采样筒内，将取样装置倾斜放置，可将螺旋叶片之间的土壤倒入采样盒内。

上述公路路基土层取样装置虽然在一定程度上提高了取样时的效率，但是在实际取样过程中发现，螺旋叶片在旋进土壤时会破坏土层的结构，影响取样后土壤的检测精度；且在遇到硬质土层时，钻头钻进困难，十分费力，影响取样时的效率。

发明内容

基于此，有必要针对目前的岩土取样勘探过程中所存在的取样质量差和取样效率低的问题，提供一种公路施工用岩土取样装置。

上述目的通过下述技术方案实现：

一种公路施工用岩土取样装置，所述公路施工用岩土取样装置包括：

外筒，所述外筒能够绕自身轴线转动；

内筒，所述内筒同轴插装在所述外筒的内部，且能够相对所述外筒转动，所述内筒配置成能够对土壤进行取样；

螺旋叶片，所述螺旋叶片具有弹性，且同轴套接在所述外筒的外部，所述螺旋叶片的第一端固定连接在所述外筒的外周壁上，第二端悬空设置；

调节部，所述调节部配置成能够根据土壤硬度调节所述螺旋叶片的螺旋升角，进而在土壤硬度越大时，调节所述螺旋叶片的螺旋升角越小。

进一步地，所述调节部包括滑槽、调节筒和导向块，所述滑槽设置在所述外筒的圆周侧壁上；所述调节筒同轴插装在所述外筒和所述内筒之间，且具有多个同轴设置的分筒，多个所述分筒之间能够相对转动，每个所述分筒的圆周侧壁上均设置有导向槽；所述导向块的数量有多个，且均设置在所述螺旋叶片的内螺旋面上，多个所述导向块和所述分筒一一对应设置，所述导向块在使用时穿过所述滑槽、插装在所述导向槽内。

进一步地，所述内筒由两个能够相互拼接的弧形板组成。

进一步地，所述公路施工用岩土取样装置还包括支撑架，所述支撑架配置成能够对所述螺旋叶片的钻进方向进行导向。

进一步地，所述支撑架具有套筒、连接杆和套环，所述套筒套接在所述外筒的外部，且能够沿所述外筒的轴线方向滑动；所述套环和所述套筒同轴设置，且通过所述连接杆和所述套筒连接，所述套环在使用时放置在地面上。

进一步地，所述套环的底端面上、沿周向设置有多个刺穿部，所述多个刺穿部在使用时均插入地面。

进一步地，所述刺穿部为锥形结构。

进一步地，所述外筒的外周壁上设置有沿自身轴线方向的刻度线。

进一步地，所述公路施工用岩土取样装置还包括标尺，所述标尺套接在所述外筒的外部，且能够沿所述外筒的轴线方向滑动，以移动至预设位置的所述刻度线处。

进一步地，所述公路施工用岩土取样装置还包括驱动件，所述驱动件配置成能够提供所述外筒转动的驱动力。

本发明的有益效果是：

本发明提供的一种公路施工用岩土取样装置在取样过程中，首先将外筒垂直放置在地面上，然后通过外筒带动螺旋叶片转动插入地面，土壤同时进入内筒内部以进行取样，在外筒转动的过程中，在调节部的作用下能够根据不同土壤的硬度调节螺旋叶片的螺旋升角，进而在土壤硬度越大时，调节螺旋叶片的螺旋升角越小，使得螺旋叶片能够以更缓的角度插入土壤里，进而能够更容易插入土壤里，在减小螺旋叶片和土壤撞击时的强度的同时，减小螺旋叶片的磨损量，保证螺旋叶片的使用寿命，提高取样时的效率。

附图说明

图1为本发明一实施例提供的公路施工用岩土取样装置的立体结构示意图；

图2为本发明一实施例提供的公路施工用岩土取样装置的正视结构示意图；

图3为本发明一实施例提供的公路施工用岩土取样装置的零件爆炸结构示意图；

图4为本发明一实施例提供的公路施工用岩土取样装置的调节筒的立体结构示意图；

图5为本发明一实施例提供的公路施工用岩土取样装置的调节筒的正视结构示意图；

图6为本发明一实施例提供的公路施工用岩土取样装置的剖切立体图；

图7为图6中A处放大图。

其中：

100、安装座；110、驱动电机；120、把手；

200、外筒；201、滑槽；210、螺旋叶片；211、导向块；

300、调节筒；310、导向槽；311、第一分槽；312、第二分槽；313、第三分槽；314、第四分槽；315、第五分槽；316、拐点；

400、内筒；

500、支撑架；501、套筒；502、连接杆；503、套环；504、刺穿部。

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至图5所示，本发明一实施例提供的公路施工用岩土取样装置用于对土壤进行取样；在本实施例中，公路施工用岩土取样装置设置为包括外筒200、内筒400、螺旋叶片210和调节部，外筒200能够绕自身轴线转动，具体的，如图1所示，公路施工用岩土取样装置设置为还包括安装座100，外筒200在安装时其一端垂直且能够转动地插装在安装座100的底部、另一端悬空设置；内筒400同轴插装在外筒200的内部，且能够相对外筒200转动，内筒400配置成能够对土壤进行取样，具体的，如图1和图3所示，内筒400在安装时其一端垂直且固定插装在安装座100的底部、另一端悬空设置，以使外筒200和内筒400能够发生相对转动；螺旋叶片210具有弹性，且同轴套接在外筒200的外部，螺旋叶片210的第一端固定连接在外筒200的外周壁上，第二端悬空设置，具体的，如图1和图3所示，螺旋叶片210设置为沿外筒200的轴线方向、从下至上的沿逆时针方向盘旋设置在外筒200的外周壁上，且螺旋叶片210沿外筒200的轴线方向、靠上的一端为第一端，靠下的一端为第二端，也就是说，螺旋叶片210沿外筒200的轴线方向靠上的一端固定连接在外筒200的外周壁上，沿外筒200的轴线方向靠下的一端悬空设置。

调节部配置成能够根据土壤硬度调节螺旋叶片210的螺旋升角，进而在土壤硬度越大时，调节螺旋叶片210的螺旋升角越小，其中，螺旋升角为螺旋线与垂直于螺旋轴线的平面之间的夹角。

在本实施例中，调节部设置为包括滑槽201、调节筒300和导向块211，滑槽201设置在外筒200的圆周侧壁上，具体的，如图3所示，滑槽201设置为一字形的轨迹，且和外筒200的轴线平行，滑槽201开设在外筒200靠下的圆周侧壁上，滑槽201的数量设置有两个，且关于外筒200的轴线对称设置；调节筒300同轴插装在外筒200和内筒400之间，且具有多个同轴设置的分筒，多个分筒之间能够相对转动，每个分筒的圆周侧壁上均设置有导向槽310，具体的，如图4和图5所示，导向槽310设置为具有依次连通的第一分槽311、第二分槽312、第三分槽313，其中第一分槽311和第三分槽313的轨迹均设置为一字形，且和调节筒300的轴线平行，第三分槽313在分筒轴线方向上的高度高于第一分槽311，第二分槽312倾斜设置，且位于第一分槽311和第三分槽313之间；导向块211的数量有多个，且均设置在螺旋叶片210的内螺旋面上，多个导向块211和分筒一一对应设置，导向块211在使用时穿过滑槽201、插装在导向槽310内，具体的，如图3所示，多个导向块211沿圆周方向依次排布在螺旋叶片210的内螺旋面上，且相邻两个导向块211之间相错180度，导向块211设置为T形的圆柱状结构，也就是说，导向块211具有同轴连接的大柱段和小柱段，其中小柱段在安装时一端固定连接在螺旋叶片210的内螺旋面上，另一端穿过滑槽201以能够沿滑槽201滑动，大柱段在使用时插装在导向槽310内，以能够沿导向槽310滑动；初始时，导向块211的大柱段位于对应的导向槽310上的第一分槽311内。

以调节筒300具有五个分筒，螺旋叶片210上设置有五个导向块211为例；取样过程中，首先将外筒200垂直放置在地面上，然后带动外筒200沿逆时针方向转动，外筒200同步带动螺旋叶片210沿逆时针方向转动旋入土壤里，且由于此时导向块211的大柱段位于对应的导向槽310上的第一分槽311内，因此外筒200通过导向块211同步带动调节筒300沿逆时针方向转动；在外筒200转动的过程中，土壤连续进入内筒400内部以进行取样，当螺旋叶片210的第二端接触到硬度较小的土壤时，在土壤的顶推作用下第一个导向块211边沿滑槽201向上滑动，边沿第一个分筒上的第一分槽311向上滑动，以同步带动螺旋叶片210的第二端沿顺时针方向、向上偏摆，以减小第一个导向块211对应的螺旋叶片210处的螺旋升角，使得螺旋叶片210能够以更缓的角度插入土壤里，进而能够更容易插入土壤里，以提高取样时的效率。

当螺旋叶片210的第二端接触到硬度较大，但小于预设硬度的土壤时，在土壤的顶推作用下第一个导向块211能够从第一个分筒上的第一分槽311内，沿第二分槽312的上端面移动；当螺旋叶片210的第二端接触到硬度大于或等于预设硬度的土壤时，在土壤的顶推作用下第一个导向块211能够从第一个分筒上的第一分槽311内，沿第二分槽312的上端面移动到第三分槽313内，并卡接在第三分槽313内，第一个导向块211同步带动螺旋叶片210的第二端进一步沿顺时针方向、向上偏摆，以进一步减小第一个导向块211对应的螺旋叶片210处的螺旋升角。

当螺旋叶片210的第二端将当前层土壤钻透后，随着外筒200的继续转动，当螺旋叶片210的第二端再次接触到硬度不同的土壤时，第一个导向块211的移动方式和上述相同；其余四个导向块211的工作方式相同，不再赘述。

当外筒200转动到预设深度时，内筒400内部填充有预设深度的土壤，然后带动外筒200沿顺时针方向转动，外筒200同步带动螺旋叶片210沿顺时针方向转动以旋出地面，然后将内筒400内部的土壤取出，便于进行下一步检测工序。

在一些实施例中，设置为除最下方的导向槽310外，其他所有的导向槽310均设置为人字形结构，且具有拐点316和依次连通的第一分槽311、第二分槽312、第三分槽313、第四分槽314、第五分槽315，其中第一分槽311和第三分槽313的轨迹均设置为一字形，且和调节筒300的轴线平行，第三分槽313在分筒轴线方向上的高度高于第一分槽311，第二分槽312和第四分槽314的轨迹均倾斜设置，且位于第三分槽313的两侧，第二分槽312和第一分槽311位于第三分槽313的一侧，第五分槽315的轨迹设置为一字形，且和调节筒300的轴线垂直设置，第四分槽314和第五分槽315位于第三分槽313的另一侧，拐点316位于第二分槽312和第四分槽314之间，且偏向第二分槽312设置。

取样过程中，当螺旋叶片210的第二端将当前层土壤钻透后，随着外筒200的继续转动，在螺旋叶片210的自身弹性作用下第二个导向块211边沿滑槽201向下滑动，边沿第三分槽313向下滑动，并在拐点316的作用下进入第四分槽314内，然后在土壤的顶推作用下边沿滑槽201向下滑动，边沿第四分槽314的上端面进入到第五分槽315内，并卡接在第五分槽315内；第三个导向块211、第四个导向块211和第五个导向块211的移动方式和第二个导向块211的移动方式相同，从而使得除第一个导向块211对应的部分螺旋叶片210的螺旋升角还能改变外，其余所有的螺旋叶片210均形成不再变形的结构，进而当螺旋叶片210的第二端再次接触到硬度较大的土壤时，上一层硬度较大的土壤具有向下顶推螺旋叶片210趋势，使得施工人员在操作过程中更加轻松且省力。

在一些实施例中，如图1所示，在安装座100上还设置有把手120，从而在外筒200插入地面时，通过握住把手120能够对安装座100进行更好的扶持，避免外筒200的钻进方向出现较大偏差，影响取样时的精度。

在一些实施例中，内筒400设置为由两个能够相互拼接的弧形板组成，进而在取样完成时，可通过直接将两个弧形板分开的方式取出土样，从而提高公路施工用岩土取样装置在使用时的简便性。

可以理解的是，可通过设置内筒400和安装座100之间的配合方式为止挡配合，以在取样完成后，可将内筒400直接从外筒200内部顶出的方式进行取土，进一步提高公路施工用岩土取样装置在使用时的简便性；具体的，可通过在内筒400的顶部外周壁上设置花键，在安装座100的底部设置有和花键配合的花键槽，以实现内筒400和安装座100之间的止挡配合。

在一些实施例中，公路施工用岩土取样装置设置为还包括支撑架500，支撑架500配置成能够对螺旋叶片210的钻进方向进行导向，以减少人工取样时带来的取样方向的误差，提高取样时的精度。

在本实施例中，支撑架500设置为具有套筒501、连接杆502和套环503，套筒501套接在外筒200的外部，且能够沿外筒200的轴线方向滑动，具体的，如图1所示，套筒501设置为筒状结构，且在安装时同轴套接在外筒200的外部，并能够相对于外筒200滑动；套环503和套筒501同轴设置，且通过连接杆502和套筒501连接，套环503在使用时放置在地面上，具体的，如图1所示，套环503设置为环状结构，且套环503的直径设置为大于套筒501的直径，连接杆502设置为圆杆状结构，连接杆502在安装时其轴线和套筒501的轴线共面设置，并一端固定连接在套筒501的外周壁上、另一端固定连接在套环503的顶端面上；使用时，首先将套环503放置在地面上，然后将外筒200穿过套筒501并抵接在地面上，此时套筒501对外筒200起到限位作用，以限制外筒200仅能够沿自身轴线方向移动，从而提高取样时的精度。

可以理解的是，可通过设置连接杆502的数量有多个，且沿圆周方向均匀排布在套筒501和套环503之间，以提高套环503和套筒501之间的连接稳定性；例如，连接杆502的数量可以设置有四个。

在进一步的实施例中，在套环503的底端面上、沿周向设置有多个刺穿部504，多个刺穿部504在使用时均插入地面，以将套环503和地面连接起来，在刺穿部504和土壤之间的摩擦力作用下套筒501保持不动，从而能够更稳定的对外筒200的钻进方向进行限位。

例如，刺穿部504的数量可以设置有四个，且沿圆周方向均匀排布在套环503的底端面上。

在本实施例中，刺穿部504可以设置为锥形结构，从而便于插入地面中。

可以理解的是，刺穿部504除可以设置为圆锥形结构外，也可以设置为棱锥形结构。

在其他实施例中，刺穿部504还可以设置为圆柱状结构或方状结构。

可以理解的是，刺穿部504还可以设置为其他容易插入地面的形状。

在其他实施例中，也可以设置为套环503具有较重的重量，以在外筒200插入地面时，在套环503自重的作用下套筒501保持不动，从而能够更加稳定的对外筒200的移动方向进行限位。

在一些实施例中，外筒200的外周壁上设置有沿自身轴线方向的刻度线，从而在取样时，便于使用者判断外筒200的插入深度，以便准确获取到目标深度的土壤，提高取样时的精度。

在进一步的实施例中，公路施工用岩土取样装置设置为还包括标尺，标尺套接在外筒200的外部，且能够沿外筒200的轴线方向滑动，以移动至预设位置的刻度线处；使用时，可以将标尺滑动至目标刻度线处，然后将外筒200深入土壤中，便于使用者更准确地判断外筒200的插入深度，从而能够获得深度更准确的土壤，进一步提高取样时的精度。

在一些实施例中，公路施工用岩土取样装置设置为还包括驱动件，驱动件配置成能够提供外筒200转动的驱动力，具体的，驱动件设置为包括驱动电机110，驱动电机110在安装时通过螺栓固定连接在安装座100上，且在驱动电机110的电机轴上套接有第一锥齿轮，在外筒200的外部同轴套接有和第一锥齿轮啮合的第二锥齿轮；使用时，驱动电机110通过锥齿轮啮合带动外筒200转动。

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)

1.一种公路施工用岩土取样装置，其特征在于，所述公路施工用岩土取样装置包括：

外筒，所述外筒能够绕自身轴线转动；

内筒，所述内筒同轴插装在所述外筒的内部，且能够相对所述外筒转动，所述内筒配置成能够对土壤进行取样；

螺旋叶片，所述螺旋叶片具有弹性，且同轴套接在所述外筒的外部，所述螺旋叶片的第一端固定连接在所述外筒的外周壁上，第二端悬空设置；

调节部，所述调节部配置成能够根据土壤硬度调节所述螺旋叶片的螺旋升角，进而在土壤硬度越大时，调节所述螺旋叶片的螺旋升角越小，所述调节部包括滑槽、调节筒和导向块，所述滑槽设置在所述外筒的圆周侧壁上；所述调节筒同轴插装在所述外筒和所述内筒之间，且具有多个同轴设置的分筒，多个所述分筒之间能够相对转动，每个所述分筒的圆周侧壁上均设置有导向槽；所述导向块的数量有多个，且均设置在所述螺旋叶片的内螺旋面上，多个所述导向块和所述分筒一一对应设置，所述导向块在使用时穿过所述滑槽、插装在所述导向槽内，滑槽设置为一字形的轨迹，且和外筒的轴线平行，滑槽开设在外筒靠下的圆周侧壁上，滑槽的数量设置有两个，且关于外筒的轴线对称设置；调节筒同轴插装在外筒和内筒之间，且具有多个同轴设置的分筒，多个分筒之间能够相对转动，每个分筒的圆周侧壁上均设置有导向槽，导向槽设置为具有依次连通的第一分槽、第二分槽、第三分槽，其中第一分槽和第三分槽的轨迹均设置为一字形，且和调节筒的轴线平行，第三分槽在分筒轴线方向上的高度高于第一分槽，第二分槽倾斜设置，且位于第一分槽和第三分槽之间；导向块的数量有多个，且均设置在螺旋叶片的内螺旋面上，多个导向块和分筒一一对应设置，导向块在使用时穿过滑槽、插装在导向槽内，多个导向块沿圆周方向依次排布在螺旋叶片的内螺旋面上，且相邻两个导向块之间相错180度，导向块设置为T形的圆柱状结构，导向块具有同轴连接的大柱段和小柱段，其中小柱段在安装时一端固定连接在螺旋叶片的内螺旋面上，另一端穿过滑槽以能够沿滑槽滑动，大柱段在使用时插装在导向槽内，以能够沿导向槽滑动；初始时，导向块的大柱段位于对应的导向槽上的第一分槽内。

2.根据权利要求1所述的公路施工用岩土取样装置，其特征在于，所述内筒由两个能够相互拼接的弧形板组成。

3.根据权利要求1所述的公路施工用岩土取样装置，其特征在于，所述公路施工用岩土取样装置还包括支撑架，所述支撑架配置成能够对所述螺旋叶片的钻进方向进行导向。

4.根据权利要求3所述的公路施工用岩土取样装置，其特征在于，所述支撑架具有套筒、连接杆和套环，所述套筒套接在所述外筒的外部，且能够沿所述外筒的轴线方向滑动；所述套环和所述套筒同轴设置，且通过所述连接杆和所述套筒连接，所述套环在使用时放置在地面上。

5.根据权利要求4所述的公路施工用岩土取样装置，其特征在于，所述套环的底端面上、沿周向设置有多个刺穿部，所述多个刺穿部在使用时均插入地面。

6.根据权利要求5所述的公路施工用岩土取样装置，其特征在于，所述刺穿部为锥形结构。

7.根据权利要求1所述的公路施工用岩土取样装置，其特征在于，所述外筒的外周壁上设置有沿自身轴线方向的刻度线。

8.根据权利要求7所述的公路施工用岩土取样装置，其特征在于，所述公路施工用岩土取样装置还包括标尺，所述标尺套接在所述外筒的外部，且能够沿所述外筒的轴线方向滑动，以移动至预设位置的所述刻度线处。

9.根据权利要求1所述的公路施工用岩土取样装置，其特征在于，所述公路施工用岩土取样装置还包括驱动件，所述驱动件配置成能够提供所述外筒转动的驱动力。