CN117703363B - 一种软土地质勘察用钻探装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及地质勘察装置技术领域，尤其涉及一种软土地质勘察用钻探装置。本发明提供一种软土地质勘察用钻探装置，包括有移动架、固定架、安装板和支撑柱，移动架上设有通孔，移动架上对称固定安装有固定架，两固定架之间设有筒状容腔，两固定架之间固定安装有中心处开有通孔的安装板，安装板上固定安装有支撑柱。本发明通过旋转的螺旋钻杆对软土地质进行钻探勘察取样工作，利用螺旋钻杆在钻探的过程中同步将土壤向地表传输，以此提高取样效率的同时还将实现对不同深度的土壤进行取样，从而确保软土地勘察结果的可靠性，并在螺旋钻杆转动时利用蜗杆和齿条的相互配合使其同步向下移动，以此提高钻探取样过程的连贯性，进一步提高取样效率。
Description
技术领域
本发明涉及地质勘察装置技术领域，尤其涉及一种软土地质勘察用钻探装置。
背景技术
软土一般是指天然含水量大、压缩性高、承载力低和抗剪强度很低的呈软塑或流塑状态的黏性土，软土是一类土的总称，并非指某一种特定的土，工程上常将软土细分为软黏性土、淤泥质土、淤泥、泥炭质土和泥炭等，软土一般具触变性、流变性、高压缩性、低强度、低透水性、不均匀性等特征，因此软土地质勘察是软基加固工程中的一项重要工作。
根据专利公开号为CN114960595A的中国专利公开文件中提出一种软土地质勘察装置及其勘察方法，包括支撑固定架、升降机构、滑动支架和勘察钻机，所述升降机构设置在支撑固定架上，所述滑动支架滑动连接在支撑固定架上并与升降机构相连，所述勘察钻机固定连接在滑动支架上。
上述专利虽然能够对软土进行取样作业，但是在实际使用过程中，该专利通过钻筒钻头插入土壤中进行取样时，取样土壤容易粘连在钻筒钻头内，从而难以对钻筒钻头内的土壤进行取出，这将极大限制软土的取样效率，并且待勘察的软土中极易夹杂硬质土块或石块，而该专利采用竖直向下插入钻筒钻头的取样方式将极易导致其出现损坏，从而影响对软土的取样效果。
发明内容
为了克服上述背景技术中所提到的缺点，本发明要提供一种软土地质勘察用钻探装置，以此解决上述问题。
本发明的技术方案是：一种软土地质勘察用钻探装置，包括有移动架、固定架、安装板和支撑柱，移动架上设有通孔，移动架上对称固定安装有固定架，两固定架之间设有筒状容腔，两固定架之间固定安装有中心处开有通孔的安装板，安装板上固定安装有支撑柱，还包括有集成控制器、滑块、伺服电机、螺旋钻杆、蜗杆和齿条，移动架上固定安装有集成控制器，支撑柱上设有可沿其上下滑动的滑块，滑块上固定安装有与集成控制器电性连接的伺服电机，伺服电机的输出轴上固定安装有适配对软土进行钻探的螺旋钻杆，螺旋钻杆将沿安装板和移动架的通孔进行移动，支撑柱上设有可沿其左右滑动的齿条，螺旋钻杆上固定连接有在齿条向左移动时能够与其相啮合的蜗杆。
可选地，移动架的移动轮上均设有减震器。
可选地，还包括有碎石组件，碎石组件包括有顶板、碎石钉、回力弹簧、顶块和顶杆，滑块上固定安装有向左下倾斜的顶板，顶板与螺旋钻杆转动式连接，螺旋钻杆内设有可沿其上下滑动的碎石钉，碎石钉与螺旋钻杆的连接处之间设有回力弹簧，螺旋钻杆上滑动式卡接有顶块，顶块与碎石钉固定连接，顶块上对称固定安装有顶杆。
可选地，碎石钉的下端贯穿螺旋钻杆的底端。
可选地，还包括有导料组件，导料组件包括有导料板、筛盘、连接套筒、电动推杆和传输套筒，移动架上固定安装有对称设置的导料板，两固定架的筒状容腔内固定安装有中间处开有通孔的筛盘，筛盘的底面固定安装有连接套筒，移动架的底面固定安装有与集成控制器电性连接的电动推杆，移动架的通孔内设有可沿其上下滑动的传输套筒，传输套筒与电动推杆的伸缩杆固定连接。
可选地，两导料板互相远离的一侧分别呈向地面方向倾斜设置。
可选地，还包括有碎料组件，碎料组件包括有螺纹转杆、固定板、转盘、齿轮组和碾料盘，安装板上转动式安装有螺纹转杆，滑块与螺纹转杆螺纹连接，两固定架的筒状容腔内固定安装有固定板，固定板内转动式安装有中心处开有通孔的转盘，转盘的顶面与螺纹转杆之间设有齿轮组，转盘的下方设有与其固定连接的碾料盘，碾料盘与筛盘相贴合。
可选地，还包括有电磁铁，齿条与支撑柱的连接处之间设有多个与集成控制器电性连接的电磁铁。
可选地，还包括有复位组件，复位组件包括有绕线轮、配重块和拉绳，支撑柱上转动式安装有绕线轮，支撑柱的右面设有可沿其上下滑动的配重块，配重块与滑块之间设有经绕线轮转向的拉绳。
可选地，还包括有红外线发生器和红外线接收器，滑块的底面固定安装有与集成控制器电性连接的红外线发生器，蜗杆的顶面固定安装有与集成控制器电性连接的红外线接收器，初始状态时红外线接收器位于红外线发生器的正下方。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：1、本发明通过旋转的螺旋钻杆对软土地质进行钻探勘察取样工作，利用螺旋钻杆在钻探的过程中同步将土壤向地表传输，以此提高取样效率的同时还将实现对不同深度的土壤进行取样，从而确保软土地勘察结果的可靠性，并在螺旋钻杆转动时利用蜗杆和齿条的相互配合使其同步向下移动，以此提高钻探取样过程的连贯性，进一步提高取样效率。
2、本发明通过在螺旋钻杆内设置碎石钉，利用碎石钉先与土壤相接触，从而预先对泥土进行破开，防止螺旋钻杆直接与土壤接触而导致损坏，当遇到硬质的土块或石块时，顶板将通过顶块带动碎石钉进行往复的上下移动，以此对硬质的土块或石块进行破碎，从而保证钻探勘察取样工作的顺利进行。
3、本发明通过在固定架的筒状容腔内设置筛盘，通过筛盘对螺旋钻杆钻探取样的土壤进行筛分，并利用滑块向下移动时顶动螺纹转杆进行旋转，从而使转盘带动碾料盘对卡在筛盘上的大块土壤进行破碎，以此实现取样土壤的充分收集，进而减轻后期对块状土壤进行破碎的劳动强度。
4、本发明通过在齿条与支撑柱之间设置电磁铁，并利用滑块移动时通过拉绳拉动配重块进行反方向的移动，从而当完成钻探取样后，通过电磁铁使蜗杆失去与齿条的接触固定，配重块将在重力的作用下拉动滑块沿支撑柱向上移动，以此实现螺旋钻杆的快速复位，进而提高钻探勘察取样的效率。
附图说明
图1为本发明整体的结构示意图。
图2为本发明的部分结构示意图。
图3为本发明的局部正面视角的结构示意图。
图4为本发明碎石组件的结构示意图。
图5为本发明碎石组件的局部遮盖结构示意图。
图6为本发明导料组件的结构示意图。
图7为本发明移动架的剖面结构示意图。
图8为本发明导料组件的纵向爆炸结构示意图。
图9为本发明碎料组件的结构示意图。
图10为本发明电磁铁和复位组件正面视角的结构示意图。
图11为本发明红外线发生器和红外线接收器等部件的结构示意图。
附图中各零部件的标记如下：1：移动架，2：集成控制器，3：固定架，4：安装板，5：支撑柱，6：滑块，7：伺服电机，8：螺旋钻杆，9：蜗杆，10：齿条，1101：顶板，1102：碎石钉，1103：回力弹簧，1104：顶块，1105：顶杆，1201：导料板，1202：筛盘，1203：连接套筒，1204：电动推杆，1205：传输套筒，1301：螺纹转杆，1302：固定板，1303：转盘，1304：齿轮组，1305：碾料盘，14：电磁铁，1501：绕线轮，1502：配重块，1503：拉绳，1601：红外线发生器，1602：红外线接收器。
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。
实施例1：一种软土地质勘察用钻探装置，参考图1-图3所示，包括有移动架1、固定架3、安装板4和支撑柱5，移动架1的中心处设有通孔，且移动架1的移动轮上均设有减震器，减震器将对钻探时产生的震动进行吸收，移动架1的顶面左右对称通过螺栓安装有固定架3，两固定架3之间设有筒状容腔，两固定架3的上部之间通过螺栓安装有中心处开有通孔的安装板4，安装板4顶面的右部通过螺栓安装有支撑柱5，还包括有集成控制器2、滑块6、伺服电机7、螺旋钻杆8、蜗杆9和齿条10，移动架1右面的中部通过螺栓安装有集成控制器2，支撑柱5上设有可沿其上下滑动的滑块6，滑块6的左面通过螺栓安装有与集成控制器2电性连接的伺服电机7，伺服电机7的输出轴上通过联轴器安装有适配对软土进行钻探的螺旋钻杆8，螺旋钻杆8将沿安装板4和移动架1的通孔进行上下移动，支撑柱5的左面设有可沿其左右滑动的齿条10，螺旋钻杆8的上部通过联轴器连接有在齿条10向左移动时能够与其相啮合的蜗杆9。
参考图10所示，还包括有电磁铁14，齿条10与支撑柱5的连接处之间设有三个与集成控制器2电性连接的电磁铁14，电磁铁14由与支撑柱5固定连接的磁化部、与齿条10相连的永磁体以及连接在永磁体和支撑柱5之间的弹性件三部分组成，电磁铁14通电时，磁化部带有磁性，永磁体在磁力作用下向支撑柱5侧的磁化部靠近，进而带动齿条10右移远离蜗杆9，弹性件受力压缩，而当电磁铁14的磁化部因断电失去磁性后，永磁体在弹性件作用下向左移动复位进而推动齿条10左移接近蜗杆9。
初始状态时，滑块6位于支撑柱5的上部，电磁铁14均呈断电状态，从而通过其内部的弹性件将永磁体向远离电磁铁14的方向弹出，以此通过电磁铁14弹出的永磁体将齿条10沿支撑柱5向左顶出，使其与蜗杆9相互啮合，当在软土地质勘察需要对土壤进行取样时，先通过移动架1将本装置推送至指定位置，然后通过集成控制器2启动钻探程序，集成控制器2将启动伺服电机7，伺服电机7的输出轴将带动螺旋钻杆8进行旋转，螺旋钻杆8将带动蜗杆9同步进行旋转，随着蜗杆9的旋转，蜗杆9将沿与其啮合的齿条10带动滑块6沿支撑柱5向下移动，以此随着螺旋钻杆8的旋转将其同步向下插入待取样的土壤内，随着螺旋钻杆8不断向下插入土壤内，旋转的螺旋钻杆8将同步把土壤向地表进行传输，以此实现对不同深度的土壤进行取样，从而确保软土地勘察结果的可靠性，期间移动轮上的减震器将对移动架1上产生的震动进行吸收，以此保证移动架1的稳定性，当完成钻探取样后，通过集成控制器2使伺服电机7进行反向旋转即可使蜗杆9带动螺旋钻杆8向上回到初始位置，以此完成一次对软土地质的钻探勘察取样工作。
实施例2：在实施例1的基础之上，参考图1、图4和图5所示，还包括有碎石组件，碎石组件包括有顶板1101、碎石钉1102、回力弹簧1103、顶块1104和顶杆1105，滑块6左面的下部通过螺栓安装有向左下倾斜的顶板1101，顶板1101与螺旋钻杆8的上部转动式连接，螺旋钻杆8内设有可沿其上下滑动的碎石钉1102，碎石钉1102的下端贯穿螺旋钻杆8的底端，碎石钉1102将先与土壤相接触，碎石钉1102与螺旋钻杆8内顶面的连接处之间设有回力弹簧1103，螺旋钻杆8的上部滑动式卡接有顶块1104，顶块1104与碎石钉1102的上部通过焊接进行连接，顶块1104的顶面左右对称焊接有顶杆1105，碎石钉1102向上移动时将带动顶块1104使顶杆1105与顶板1101的底面相抵接。
随着螺旋钻杆8的旋转与向下移动，螺旋钻杆8将通过顶块1104带动碎石钉1102同步进行旋转以及向下移动，并且碎石钉1102将先与土壤相接触，从而预先对泥土进行破开，防止螺旋钻杆8直接与土壤接触而导致损坏，若土壤中存在硬质的土块或石块，硬质的土块或石块将顶动碎石钉1102向上移动，碎石钉1102将带动顶块1104沿螺旋钻杆8同步向上移动，此时顶杆1105将与顶板1101的底面相抵接，随着顶块1104的旋转，顶板1101将依次顶动两顶杆1105使顶块1104带动碎石钉1102在螺旋钻杆8内进行往复的上下移动，期间回力弹簧1103将通过弹性辅助碎石钉1102进行上下移动，以此通过碎石钉1102的上下顶动对硬质的土块或石块进行破碎，防止硬质的土块或石块对螺旋钻杆8造成损坏，从而保证钻探勘察取样工作的顺利进行。
参考图1和图6-图8所示，还包括有导料组件，导料组件包括有导料板1201、筛盘1202、连接套筒1203、电动推杆1204和传输套筒1205，移动架1上前后对称通过螺栓安装有导料板1201，两导料板1201互相远离的一侧分别呈向地面方向倾斜设置，取样的土壤将沿导料板1201的斜面进行滑出，两导料板1201位于两固定架3筒状容腔的下方，两固定架3筒状容腔的内下部通过螺栓安装有中间处开有通孔的筛盘1202，筛盘1202的底面的中部通过螺栓安装有连接套筒1203，连接套筒1203位于移动架1的通孔内，移动架1的底面左右对称通过螺栓安装有与集成控制器2电性连接的电动推杆1204，移动架1的通孔内设有可沿其上下滑动的传输套筒1205，当传输套筒1205向下移动时将在移动架1的通孔处与土壤之间建立通道，传输套筒1205的下部与两电动推杆1204的伸缩杆通过螺栓进行连接。
参考图1和图9所示，还包括有碎料组件，碎料组件包括有螺纹转杆1301、固定板1302、转盘1303、齿轮组1304和碾料盘1305，安装板4的右部转动式安装有螺纹转杆1301，滑块6与螺纹转杆1301螺纹连接，滑块6向下移动时将通过螺纹顶动螺纹转杆1301进行旋转，两固定架3筒状容腔的内上部沿周向通过螺栓安装有固定板1302，固定板1302的中部转动式安装有中心处开有通孔的转盘1303，转盘1303的顶面与螺纹转杆1301的下端之间设有齿轮组1304，螺纹转杆1301旋转时将通过齿轮组1304带动转盘1303同步进行旋转，转盘1303的下方设有与其通过螺栓连接的碾料盘1305，碾料盘1305与筛盘1202相贴合，转盘1303旋转时将带动碾料盘1305对筛盘1202上的大块土壤进行破碎。
当集成控制器2启动伺服电机7的同时，集成控制器2还将启动两电动推杆1204，两电动推杆1204的伸缩杆将带动传输套筒1205沿移动架1的通孔向下移动，从在移动架1的通孔处与土壤之间建立通道，以此使螺旋钻杆8向地表传输的土壤沿传输套筒1205和连接套筒1203最终从筛盘1202的通孔处落入固定架3的筒状容腔内进行收集，小块的取样土壤将穿过筛盘1202沿对应导料板1201的斜面向移动架1外滑出，然后对滑出的土壤进行收集即可，大块的土壤将被卡在筛盘1202上，随着滑块6的向下移动，滑块6将沿螺纹转杆1301的螺纹顶动其进行旋转，螺纹转杆1301则会通过齿轮组1304带动转盘1303沿固定板1302同步进行旋转，随着转盘1303的旋转，转盘1303将带动碾料盘1305对卡在筛盘1202上的大块土壤进行破碎，以此使筛盘1202上的大块土壤能够掉落在对应的导料板1201上，从而完成取样土壤的充分收集，进而减轻后期对块状土壤进行破碎的劳动强度。
参考图1和图10所示，还包括有复位组件，复位组件包括有绕线轮1501、配重块1502和拉绳1503，支撑柱5右面的上部转动式安装有绕线轮1501，支撑柱5右面的下部设有可沿其上下滑动的配重块1502，配重块1502与滑块6之间设有经绕线轮1501转向的拉绳1503，当滑块6移动时将通过拉绳1503经绕线轮1501的转向拉动配重块1502向反方向进行移动。
随着滑块6的向下移动，滑块6将通过拉绳1503经绕线轮1501的转向拉动配重块1502沿支撑柱5向上移动，当完成钻探取样后，集成控制器2将启动电磁铁14，通电后的电磁铁14将对其内部的永磁体进行吸合，从而带动齿条10向右收回支撑柱5内，失去齿条10对蜗杆9的固定后，配重块1502将在重力的作用下沿支撑柱5慢速向下移动，随着配重块1502的向下移动，配重块1502将通过拉绳1503拉动滑块6沿支撑柱5向上移动，以此实现螺旋钻杆8的快速复位，从而提高钻探勘察取样的效率。
参考图11所示，还包括有红外线发生器1601和红外线接收器1602，滑块6左部的底面通过螺栓安装有与集成控制器2电性连接的红外线发生器1601，蜗杆9顶面的偏心处通过螺栓安装有与集成控制器2电性连接的红外线接收器1602，初始状态时红外线接收器1602位于红外线发生器1601的正下方。
当完成钻探取样后，集成控制器2将启动红外线发生器1601与红外线接收器1602，红外线发生器1601将向下发射红外线，当红外线接收器1602与红外线相对准时，红外线接收器1602将向集成控制器2发送电信号，集成控制器2将关闭伺服电机7，从而使配重块1502带动滑块6向上移动至初始位置，电磁铁14顶动齿条10进行弹出时，齿条10能够准确的与蜗杆9相啮合，以此确保蜗杆9与齿条10之间位置的精确性，防止出现偏移等情况。
以上所述仅为本发明的实施例子而已，并不用于限制本发明。凡在本发明的原则之内，所作的等同替换，均应包含在本发明的保护范围之内。本发明未作详细阐述的内容属于本专业领域技术人员公知的已有技术。
Claims (9)
1.一种软土地质勘察用钻探装置，包括有移动架(1)、固定架(3)、安装板(4)和支撑柱(5)，移动架(1)上设有通孔，移动架(1)上对称固定安装有固定架(3)，两固定架(3)之间设有筒状容腔，两固定架(3)之间固定安装有中心处开有通孔的安装板(4)，安装板(4)上固定安装有支撑柱(5)，其特征在于：还包括有集成控制器(2)、滑块(6)、伺服电机(7)、螺旋钻杆(8)、蜗杆(9)和齿条(10)，移动架(1)上固定安装有集成控制器(2)，支撑柱(5)上设有可沿其上下滑动的滑块(6)，滑块(6)上固定安装有与集成控制器(2)电性连接的伺服电机(7)，伺服电机(7)的输出轴上固定安装有适配对软土进行钻探的螺旋钻杆(8)，螺旋钻杆(8)将沿安装板(4)和移动架(1)的通孔进行移动，支撑柱(5)上设有可沿其左右滑动的齿条(10)，螺旋钻杆(8)上固定连接有在齿条(10)向左移动时能够与其相啮合的蜗杆(9)；还包括有碎石组件，碎石组件包括有顶板(1101)、碎石钉(1102)、回力弹簧(1103)、顶块(1104)和顶杆(1105)，滑块(6)上固定安装有向左下倾斜的顶板(1101)，顶板(1101)与螺旋钻杆(8)转动式连接，螺旋钻杆(8)内设有可沿其上下滑动的碎石钉(1102)，碎石钉(1102)与螺旋钻杆(8)的连接处之间设有回力弹簧(1103)，螺旋钻杆(8)上滑动式卡接有顶块(1104)，顶块(1104)与碎石钉(1102)固定连接，顶块(1104)上对称固定安装有顶杆(1105)。
2.如权利要求1所述的一种软土地质勘察用钻探装置，其特征在于：移动架(1)的移动轮上均设有减震器。
3.如权利要求1所述的一种软土地质勘察用钻探装置，其特征在于：碎石钉(1102)的下端贯穿螺旋钻杆(8)的底端。
4.如权利要求1所述的一种软土地质勘察用钻探装置，其特征在于：还包括有导料组件，导料组件包括有导料板(1201)、筛盘(1202)、连接套筒(1203)、电动推杆(1204)和传输套筒(1205)，移动架(1)上固定安装有对称设置的导料板(1201)，两固定架(3)的筒状容腔内固定安装有中间处开有通孔的筛盘(1202)，筛盘(1202)的底面固定安装有连接套筒(1203)，移动架(1)的底面固定安装有与集成控制器(2)电性连接的电动推杆(1204)，移动架(1)的通孔内设有可沿其上下滑动的传输套筒(1205)，传输套筒(1205)与电动推杆(1204)的伸缩杆固定连接。
5.如权利要求4所述的一种软土地质勘察用钻探装置，其特征在于：两导料板(1201)互相远离的一侧分别呈向地面方向倾斜设置。
6.如权利要求5所述的一种软土地质勘察用钻探装置，其特征在于：还包括有碎料组件，碎料组件包括有螺纹转杆(1301)、固定板(1302)、转盘(1303)、齿轮组(1304)和碾料盘(1305)，安装板(4)上转动式安装有螺纹转杆(1301)，滑块(6)与螺纹转杆(1301)螺纹连接，两固定架(3)的筒状容腔内固定安装有固定板(1302)，固定板(1302)内转动式安装有中心处开有通孔的转盘(1303)，转盘(1303)的顶面与螺纹转杆(1301)之间设有齿轮组(1304)，转盘(1303)的下方设有与其固定连接的碾料盘(1305)，碾料盘(1305)与筛盘(1202)相贴合。
7.如权利要求1所述的一种软土地质勘察用钻探装置，其特征在于：还包括有电磁铁(14)，齿条(10)与支撑柱(5)的连接处之间设有多个与集成控制器(2)电性连接的电磁铁(14)。
8.如权利要求1所述的一种软土地质勘察用钻探装置，其特征在于：还包括有复位组件，复位组件包括有绕线轮(1501)、配重块(1502)和拉绳(1503)，支撑柱(5)上转动式安装有绕线轮(1501)，支撑柱(5)的右面设有可沿其上下滑动的配重块(1502)，配重块(1502)与滑块(6)之间设有经绕线轮(1501)转向的拉绳(1503)。
9.如权利要求1所述的一种软土地质勘察用钻探装置，其特征在于：还包括有红外线发生器(1601)和红外线接收器(1602)，滑块(6)的底面固定安装有与集成控制器(2)电性连接的红外线发生器(1601)，蜗杆(9)的顶面固定安装有与集成控制器(2)电性连接的红外线接收器(1602)，初始状态时红外线接收器(1602)位于红外线发生器(1601)的正下方。
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