CN212337163U - 一种沙卵石层的取样钻具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了地质钻探技术领域的一种沙卵石层的取样钻具，包括取样钻头，内部为中空管道，顶部外围套装锁定了岩心管；取样管，能拆卸的锁定安装在取样钻头的内腔顶部，其顶部的两侧边缘通过销轴能向上翻开的安装了取样挡板；所述取样挡板通过销轴能自动回转的阻挡在取样管的管口上，本装置提供一种截留式取样装置，专门用于沙卵石层钻进的专用取样结构，解决单管钻探时无法在沙卵石层取样，且容易发生埋钻事故的问题，同时，操作简单，就是原本的单管钻探流程即可完成，并且不需要别的加压泵或者胶凝泥浆等操作，直接取样即可，即使在有较多水流或者涌泉的环境下，也能正常取样。

Description

一种沙卵石层的取样钻具

技术领域

本实用新型涉及地质钻探技术领域，特别是涉及一种沙卵石层的取样钻具。

背景技术

沙卵石层及其他松散杂填土层的粗颗粒成分对地基持力情况影响很大，现有的钻探装置无法在这种松散的粗颗粒地层中取得样本，尤其是带有沙卵石的地层，每次取样时，沙卵石结构比较松散，就会顺着岩心管掉落，并且堆积在勘探的钻孔底部，甚至这种被岩心管取样带起来，又掉落的散土，在钻孔内会累积数米的高度，严重时甚至可能达到接近10米的高度，不仅影响了钻探取样的作业，而且不能获取地质样品，无法实现对所钻地基的准确评价。

目前常规的钻探钻具有两种：

第一种是：用单管钻具直接钻探取样，该钻具取样时，松散的沙卵石会直接从岩心管中掉落，无法在沙卵石层中取得样品，只能凭经验获得沙卵石层的大致厚度，无法满足构筑物设计的准确性要求；且在钻进过程中因孔内残留大量粗颗粒卵石或者碎碴，造成钻具在起钻后难以到达孔底，造成重复钻探，甚至难以下钻，起钻断水后常常发生钻探埋钻情况发生；

第二种是：用双层钻具，采用胶凝泥浆(如植物胶)作为钻探泥浆，沙卵石或者松散杂填土层中的碎碴通过胶凝材料的凝结作用钻探取芯，这种方法钻探操作非常繁琐，而且施工成本高，还有环境限制，经常因胶凝泥浆制作或者使用不规范造成取样失败，且在地下水丰富的情况下无法正常施工。

基于此，本实用新型设计了一种沙卵石层的取样钻具，以解决此问题。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种沙卵石层的取样钻具，本装置提供一种截留式取样装置，专门用于沙卵石层钻进的专用取样结构，解决单管钻探时无法在沙卵石层取样，且容易发生埋钻事故的问题，同时，操作简单，就是原本的单管钻探流程即可完成，并且不需要别的加压泵或者胶凝泥浆等操作，直接取样即可，即使在有较多水流或者涌泉的环境下，也能正常取样。

本实用新型是这样实现的：一种沙卵石层的取样钻具，包括：

取样钻头，内部为中空管道，顶部外围套装锁定了岩心管；

取样管，能拆卸的锁定安装在取样钻头的内腔顶部，其顶部的两侧边缘通过销轴能向上翻开的安装了取样挡板；

所述取样挡板通过销轴能自动回转的阻挡在取样管的管口上。

进一步地，所述取样钻头为中空的锥形钻头。

进一步地，所述取样管和岩心管都是圆管，所述取样管不接触的套设在岩心管的内腔，所述取样钻头、取样管和岩心管的转动轴线为同一直线。

进一步地，所述取样管的顶部边缘对称的开设了两个开口的安置槽，两个所述安置槽与取样管顶部形成圆弧状台阶，每个所述安置槽内都固设有一个销轴，两个所述安置槽内的销轴都与取样管的直径平行。

进一步地，所述取样挡板的一侧为转动套管，所述转动套管能转动的套装在销轴上，所述销轴与转动套管之间设置了扭转弹簧。

进一步地，所述取样挡板有两个，两个所述取样挡板通过扭转弹簧自动翻转的封堵在取样管的顶部管口处，两个所述取样挡板不接触的相互对称，两个所述取样挡板都是处于常闭状态，且之间的最小距离不超过10mm。

本实用新型的有益效果是：本实用新型将取样挡板通过带有扭转弹簧的销轴安装在安置槽内，这样在没有受力的时候取样挡板就会自动闭合将取样管遮挡封堵住，这样的结构能够将被岩心管取出的土样进行有效的截留，使得取出的土样能够保留在岩心管内，并且通过本装置取得的土样是钻探得到的原始土样，通过本装置取样，使得松散的沙卵石层能够直接通过单管钻具就能取样了，不会从岩心管掉落，能够有效取样，而且操作非常简单，不需要使用双层钻具，没有胶凝泥浆，不需要专门搅拌这种专用凝胶的设备，也不需要专用额灌胶设备，本装置操作简单，也不存在遇水无法取样的问题，改善了沙卵石层取样难的问题。

附图说明

下面参照附图结合实施例对本实用新型作进一步的说明。

图1为本实用新型结构整体剖视图；

图2为本实用新型取样管结构示意图；

图3为本实用新型取样管半剖图；

图4为本实用新型取样管顶部一侧安装了取样挡板示意图；

图5为本实用新型单个取样挡板示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-取样钻头，11-岩心管，2-取样管，21-安置槽，3-取样挡板，31-转动套管，32-销轴。

具体实施方式

请参阅图1至5所示，本实用新型提供一种技术方案：一种沙卵石层的取样钻具，包括：

取样钻头1，内部为中空管道，顶部外围套装锁定了岩心管11；

取样管2，能拆卸的锁定安装在取样钻头1的内腔顶部，其顶部的两侧边缘通过销轴32能向上翻开的安装了取样挡板3；

所述取样挡板3通过销轴32能自动回转的阻挡在取样管2的管口上，本装置提供一种截留式取样装置，并设计了一种专门用于沙卵石层钻进的专用取样结构，解决单管钻探时无法在沙卵石层取样，且容易发生埋钻事故的问题，同时，操作简单，就是原本的单管钻探流程即可完成，并且不需要别的加压泵或者胶凝泥浆等操作，直接取样即可，并且取出的是没有添加杂质的标准原样，样品情况更加准确。

其中，取样钻头1为中空的锥形钻头，这样的锥形结构便于挤密孔壁、提高钻速，也能稳定孔壁不至于松散的沙卵石层坍塌；

取样管2和岩心管11都是圆管，所述取样管2不接触的套设在岩心管11 的内腔，所述取样钻头1、取样管2和岩心管11的转动轴线为同一直线，便于同轴转动，转动结构受力稳定，容易取样；

取样管2的顶部边缘对称的开设了两个开口的安置槽21，两个所述安置槽21与取样管2顶部形成圆弧状台阶，每个所述安置槽21内都固设有一个销轴32，两个所述安置槽21内的销轴32都与取样管2的直径平行，这样的结构使得销轴32能够与取样管2的直径平行的转动，并且是凹陷的设置与安置槽21内，便于安装取样挡板3，不会凸出太多导致土样将销轴32挤坏；

取样挡板3的一侧为转动套管31，所述转动套管31能转动的套装在销轴 32上，所述销轴32与转动套管31之间设置了扭转弹簧，通过扭转弹簧，在钻杆上升取样时，取样挡板3就能自动回弹，阻挡住取样管2的通道，将土样截留在岩心管11内；

取样挡板3有两个，两个所述取样挡板3通过扭转弹簧自动翻转的封堵在取样管2的顶部管口处，两个所述取样挡板3不接触的相互对称，两个所述取样挡板3都是处于常闭状态，且之间的最小距离不超过10mm，这样的结构，使得取样挡板3能够自由翻开和闭合，能够有效无阻碍的将土样截留；

取样钻头1缸体的直径不小于取样管2连接处的内孔直径，内壁平直的接口，能够使土样无阻碍的进入岩心管11，取样更通畅。

在本实用新型的一个具体实施例中：

本实用新型遇到了松散的沙卵石层因为土质松散，通过现有的直筒的取样钻具难以将土样取出的技术问题；采用了通过取样挡板3堵截土样，将土样留在岩心管11内取出的技术手段；该技术手段是遵循了沙卵石层取样只需要取出大颗粒的石子即可作为样品标准，所以只需要取出大颗粒的沙卵石即可的原则；获得了不需要将岩心管11完全封堵，也不需要将沙卵石层的土样完全凝结取出，直接取出沙卵石层，并且不需要凝胶，在有水有沙的情况也能取出原始土样的技术效果，具体如下：

本实用新型实施例通过提供一种沙卵石层的取样钻具，本实用新型所解决的技术问题是：1、现有的钻具，取样的岩心管11都是直筒状的，松散的沙卵石层内的水、沙卵石和细沙都无法存留，导致一般的单管钻具无法取样； 2、使用双层钻具取样使，不能使用一般的单管钻具的操作方式，需要不断的注入胶凝泥浆，不仅需要增加灌注泵，还需要增设很多装置，而且双层钻具来钻沙卵石操作非常繁琐，而且遇到有水的情况，胶凝泥浆会被水稀释无法凝结，也就无法使用，环境适应性不高；3、因为沙卵石层比较松散，导致很多土样都会掉落在钻孔底部，堆积在一起，导致钻管根本无法深入，还容易发生埋钻的情况，造成损失和做了无用功，浪费时间；

实现了的技术效果为：1、通过本装置，能够使钻孔内地下的土样直接进入岩心管11，而通过取样挡板3能够直接将土样阻挡，使得沙卵石层的粗颗粒都被阻挡，不会掉落，达到直接取出原土样的效果；

2、不需要使用胶凝泥浆，也就不需要使用双层钻具，也不需要增设输送泵，不需要使用灌注的钻孔取样操作，操作就使用单管钻具的操作方式即可，操作简单，结构也简单，并且不限制于钻孔内是否有地下水流的情况了，无论是否有水，只取沙卵石土样即可，环境的适应性更强；

3、通过本装置，能够将粗颗粒都取出，钻头能够直接深入钻孔底部，不会发生钻头无法触及孔底的情况，也不容易发生埋钻的情况，能够快速有效的取样，因为直接钻直孔，本装置就能在提钻的时候自动留取土样，不需要别的操作，非常方便。

本实用新型实施例中的技术方案为解决上述问题，总体思路如下：

为了更好地理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

本实用新型在制作时，先加工取样管2，将取样管2的顶部两侧边缘都加工出一个外沿为弧形，靠近取样管2内管处为直线的台阶，形成两个安置槽 21，如图2所示，然后再在安置槽21内固定销轴32，并且销轴32的两端是悬空的，再将取样挡板3的转动套管31套装在销轴32的两端，使转动套管 31能够在销轴上向上翻开转动，而当取样挡板3向下转动时会被取样管2的顶部平台阻挡，使得取样挡板3的最下角度就是与取样管2的顶部抵靠形成水平状态，并且需要确保关闭状态的取样挡板3之间的缝隙不超过10mm，而取样管2的底部外壁上需要加工出螺纹；

将取样钻头1的顶部内壁上加工出螺纹，然后将取样管2安装在取样钻头1顶部内壁的螺纹上，取样钻头1的钢体直径不小于取样管1连接处的内孔直径，这样就能保证取样时，管道内部更通畅，能够没有阻碍取样；

然后将组装完成的取样钻头1和取样管2一起安装在岩心管11的底部内壁上，就组装完成了。

取样钻头1需要用中空的锥形钻头，取样管2需要使用耐磨的不锈钢管。

本实用新型在使用时，钻杆推动岩心管11不断下行，锥形的取样钻头1 探入沙卵石层，取样钻头1挤压力和转动力作用下，将土样钻取进入岩心管11，此时取样挡板3是常闭状态，在土样的反作用力作用下，土样推动取样挡板3，取样挡板3的转动套管31在销轴32上转动翻开，土样进入岩心管 11，取样后，钻杆上升，此时钻孔内土样向上顶起的力消失，在销轴32和转动套管31之间的扭转弹簧的回转力作用下，取样挡板3会被向内翻转，将两个取样挡板3翻回取样管2顶部，阻挡在取样管2顶部开口处，这样粗颗粒的沙卵石就不能掉落了，达到取样的目的，并且无论是否有水或者细沙都不影响沙卵石的取样，沙卵石层的取样只需要截留粗颗粒的沙卵石即可，因为岩心管11内的空间受限，取样挡板3只能做成方形直板，如果取样挡板3做成圆弧状的，虽然能够将取样管2的顶部完全封闭，可是圆弧状的侧面会被岩心管11的内壁阻挡，无法完全开启，这样就使两侧没开启的地方被挤压，中间没有阻挡，这样会导致取样时土样被挤压变形，顶部受力不均匀会导致松散的土样结构发变化，所本装置的结构和形状是经过多次试验后得来的目前能达到的最佳方案，是在原有的取样困难的设备上做出的改进。

常闭状态就是取样挡板3翻转至与取样管2的顶部管口处贴合，并且阻挡样品的掉落，也就是将取样管2的顶部管口封闭状态。

埋钻：没有根据地质、地下水情况调制泥浆，导致孔内塌孔，或者因其它因素造成钻具在孔内停留时间过长、沉渣过多把钻斗埋住，造成钻斗无法上提和转动的情况。

虽然以上描述了本实用新型的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本实用新型的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本实用新型的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本实用新型的权利要求所保护的范围内。

Claims (6)

1.一种沙卵石层的取样钻具，其特征在于，包括：

取样钻头(1)，内部为中空管道，顶部外围套装锁定了岩心管(11)；

取样管(2)，能拆卸的锁定安装在取样钻头(1)的内腔顶部，其顶部的两侧边缘通过销轴(32)能向上翻开的安装了取样挡板(3)；

所述取样挡板(3)通过销轴(32)能自动回转的阻挡在取样管(2)的管口上。

2.根据权利要求1所述的一种沙卵石层的取样钻具，其特征在于：所述取样钻头(1)为中空的锥形钻头。

3.根据权利要求1所述的一种沙卵石层的取样钻具，其特征在于：所述取样管(2)和岩心管(11)都是圆管，所述取样管(2)不接触的套设在岩心管(11)的内腔，所述取样钻头(1)、取样管(2)和岩心管(11)的转动轴线为同一直线。

4.根据权利要求1所述的一种沙卵石层的取样钻具，其特征在于：所述取样管(2)的顶部边缘对称的开设了两个开口的安置槽(21)，两个所述安置槽(21)与取样管(2)顶部形成圆弧状台阶，每个所述安置槽(21)内都固设有一个销轴(32)，两个所述安置槽(21)内的销轴(32)都与取样管(2)的直径平行。

5.根据权利要求4所述的一种沙卵石层的取样钻具，其特征在于：所述取样挡板(3)的一侧为转动套管(31)，所述转动套管(31)能转动的套装在销轴(32)上，所述销轴(32)与转动套管(31)之间设置了扭转弹簧。

6.根据权利要求5所述的一种沙卵石层的取样钻具，其特征在于：所述取样挡板(3)有两个，两个所述取样挡板(3)通过扭转弹簧自动翻转的封堵在取样管(2)的顶部管口处，两个所述取样挡板(3)不接触的相互对称，两个所述取样挡板(3)都是处于常闭状态，且之间的最小距离不超过10mm。

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