CN218716647U - 用于软土层中提高岩芯取样率的钻孔取样岩芯管 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于软土层中提高岩芯取样率的钻孔取样岩芯管。所述取样岩芯管包括岩芯管本体、取样钻头和连接在取样岩芯管与取样钻头之间的双层中空套筒，在套筒上对称安装有两组扩孔夹紧机构；所述扩孔夹紧机构包括弧形夹块和扩孔片，在套筒内层筒壁开设有高度大于弧形夹块的弧形夹块伸缩孔，所述弧形夹块置于弧形夹块伸缩孔内，并通过弹性构件与套筒外壁连接，所述扩孔片通过转轴安装在套筒的外层筒壁，弧形夹块通过联动片与转轴连接，且联动片和扩孔片与转轴连接位置相对，并形成跷跷板结构。本实用新型的扩孔片可穿过淤泥等软弱土层时进行扩孔，半弧状钢块能够在提钻过程中对岩芯样进行夹紧，提高岩芯采取率，从而提高工作效率和工作质量。

Description

用于软土层中提高岩芯取样率的钻孔取样岩芯管

技术领域

本实用新型属于岩土工程勘察技术领域，具体涉及一种用于软土层中提高岩芯取样率的钻孔取样岩芯管。

背景技术

在岩土工程勘察过程中，通过钻孔进行岩芯取样是比较常规的方法，岩芯取样钻孔设备，包括钻头、岩芯管和钻杆，钻头固定在岩芯管的下端，其钻孔直径与岩芯管直径相同，钻杆直径比岩芯管直径小。

在岩土层置于淤泥等软弱地层下方时，在进行钻孔取样通过淤泥等软弱土层时，软弱土层在侧向土压力的作用下，会向孔内挤压形成缩孔，由于钻杆的直径小于岩芯管的直径，缩孔后的孔径便会小于岩芯管及钻头的直径，在进行拔杆或再次下放岩芯管时，岩芯管很难顺利通过淤泥等软弱土层，从而大大影响钻探工作效率和质量。同时流塑～软塑的软土层的芯样因重力影响，在提钻时容易而从岩芯管中滑落，从而降低岩芯取样率。

发明内容

本实用新型为了解决在淤泥等软弱土层中取样过程中的缩孔问题及岩芯采取率低的问题，提供了一种用于软土层中提高岩芯取样率的钻孔取样岩芯管，该取样岩芯管可以在穿过淤泥等软弱土层时，进行扩孔，可以有效解决钻孔在淤泥等软弱土层中的缩孔问题；同时可以解决提钻过程中岩芯掉落的问题，提高工作效率和工作质量。

为了达到上述技术目的，本实用新型提供了一种用于软土层中提高岩芯取样率的钻孔取样岩芯管，所述取样岩芯管包括岩芯管本体、取样钻头和连接在取样岩芯管与取样钻头之间的套筒，在套筒上对称安装有两组扩孔夹紧机构；所述扩孔夹紧机构包括弧形夹块和扩孔片，所述套筒为双层中空筒体，在其内层筒壁开设有高度大于弧形夹块的弧形夹块伸缩孔，所述弧形夹块置于弧形夹块伸缩孔内，并通过弹性构件与套筒外壁连接，所述扩孔片通过转轴安装在套筒的外层筒壁，所述转轴转动安装在弧形夹块正上方的套筒外壁上，弧形夹块通过联动片与转轴连接，且联动片和扩孔片与转轴连接位置相对，并形成跷跷板结构。

本实用新型较优的技术方案：所述弧形夹块在弹性构件的作用伸开时，弧形夹块伸入套筒内，扩孔片在联动片和转轴的作用下张开，并与套筒外壁之间的夹角a为40～50°；所述弧形夹块在弹性构件的作用下伸缩时，弧形夹块收缩至套筒的两层筒壁之间，扩孔片在联动片和转轴的作用下收拢，并与套筒外壁之间的夹角a’为15～20°。

本实用新型较优的技术方案：所述转轴包括与套筒外壁连接的固定轴和套设在固定轴外的转动套筒，所述联动片和扩孔片均连接在转动套筒上，扩孔片转动过程中始终置于套筒外，联动片转动过程中始终置于套筒的双层筒壁之间。

本实用新型较优的技术方案：所述弹性构件为设置在弧形夹块背面靠近两侧的两组弹簧，所述联动片连接在弧形夹块位于两组弹簧之间的部位。

本实用新型较优的技术方案：所述套筒与岩芯取样装置的岩芯管及取样钻头同轴螺纹连接，且中空区域的内径相等。

本实用新型较优的技术方案：所述弧形夹块的内壁弧度与取样钻头取样内腔的弧度相匹配；所述扩孔片为弧形片。

本实用新型较优的技术方案：所述套筒与岩芯取样装置的岩芯管及取样钻头的外径相等。

本实用新型较优的技术方案：所述套筒的高度为100mm～140mm，两层壁之间的距离为18～25mm；所述弧形夹块弧长20～40mm、厚10～ 15mm、高15～25mm；所述扩孔片伸出套筒的为40mm～60mm。

本实用新型主要是适用于软弱地层，包括淤泥层、淤泥质土等流塑状地层。本实用新型在实际操作应用的过程中，其套筒直径可根据实际需要制作不同规格的，应用于不同地层。

本实用新型的扩孔片和弧形夹块利用跷跷板原理，联动装置外部受到向上的力时，带动半弧状钢块部分挤压弹性构件收缩于套筒壁内，不影响岩芯进管；联动装置外部受到向下的摩阻力时，弹性构件推动半弧状钢块突出套筒壁，将岩芯夹紧，从而提高岩芯采取率。

本实用新型结构简单，其制作材料易取，使用方便，可以在岩芯钻孔取样过程中，穿过淤泥等软弱土层时进行扩孔，避免了淤泥软弱土层中的缩孔问题，导致岩芯管无法正常拔出和下放至上一回次底深度；同时提高岩芯采取率，从而影响工作效率和工作质量。

附图说明

图1是本实用新型的正常状态下结构示意图；

图2是图1中A-A剖面图；

图3是图1中B-B剖面图；

图4是本实用新型钻孔状态下的结构示意图；

图5是本实用新型中套筒正常状态的结构示意图；

图6是本实用新型中套筒在钻孔过程中扩孔片的移动示意图；

图7是本实用新型中套筒在提钻过程中扩孔片的移动示意图；

图8是本实用新型扩孔片与弧形夹块连接示意图；

图9是本实用新型取样提钻状态下的结构示意图；

图10是图9的C-C剖面图。

图中：1—岩芯管本体，2—取样钻头，3—套筒，4—弧形夹块，5—扩孔片，6—弧形夹块伸缩孔，7—弹性构件，8—转轴，800—固定轴，801—转动套筒，9—联动片，10—岩芯样。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明。附图1至图10为实施例的附图，采用简化的方式绘制，仅用于清晰、简洁地说明本实用新型实施例的目的。以下对在附图中的展现的技术方案为本实用新型的实施例的具体方案，并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“左”、“右”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备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实用新型的限制。

实施例提供的一种用于软土层中提高岩芯取样率的钻孔取样岩芯管，如图1至图3所示，所述取样岩芯管包括岩芯管本体1、取样钻头2和连接在岩芯管本体1与取样钻头2之间的套筒3，所述套筒3与岩芯取样装置的岩芯管本体1及取样钻头2同轴螺纹连接，且中空区域的内径相等，为了美观，所述套筒3与岩芯取样装置的岩芯管本体1及取样钻头2的外径相等。在套筒3上对称安装有两组扩孔夹紧机构，所述扩孔夹紧机构包括弧形夹块4和扩孔片5，所述弧形夹块4的内壁弧度与取样钻头2取样内腔的弧度相匹配；所述扩孔片5为弧形片。所述套筒3为双层中空筒体，在其内层筒壁开设有高度大于弧形夹块4的弧形夹块伸缩孔6，所述弧形夹块4 置于弧形夹块伸缩孔6内，并通过弹性构件7与套筒3外层筒壁连接，所述弹性构件包括设置在弧形夹块4背面靠近两侧的两组弹簧。所述扩孔片5 通过转轴8安装在套筒3的外壁，所述转轴8转动安装在弧形夹块4正上方的套筒3外壁上，所述转轴8包括与套筒3外壁连接的固定轴800和套设在固定轴800外的转动套筒801，如图8所示，弧形夹块4通过联动片9 与转轴8连接，且联动片9和扩孔片5与转轴8连接位置相对，并形成跷跷板结构，且联动片9和扩孔片5均连接在转动套筒801上。如图3和图5 所示，扩孔片5转动过程中始终置于套筒3外，联动片9转动过程中始终置于套筒3的双层筒壁之间，所述联动片9连接在弧形夹块4位于两组弹簧之间的部位。

实施例中的弧形夹块4在弹性构件7的作用伸开时，如图1和图5所示，弧形夹块4伸入套筒3内，扩孔片5在联动片9和转轴8的作用下张开，并与套筒3外壁之间的夹角a为40～50°；如图4和图6所示，所述弧形夹块4在弹性构件7的作用下伸缩时，弧形夹块4收缩至套筒3的两层筒壁之间，扩孔片5在联动片9和转轴8的作用下收拢，并与套筒3外壁之间的夹角a’为15～20°。

实施例中的用于软土层中提高岩芯取样率的钻孔取样岩芯管，所述套筒3的高度为100mm～140mm，两层壁之间的距离为18～25mm；所述弧形夹块4弧长20～40mm、厚10～15mm、高15～25mm；扩孔片5裸漏于套筒3外的长度可根据地层因素选择40mm～60mm。

本实用新型的岩芯管在进行钻孔取样过程中，如图6所示，此时取样孔的孔壁给与扩孔片5一个压力F，将扩孔片5朝向套筒3的外壁挤压，在挤压过程中，由于跷跷板结构，便会带动弧形夹块4沿着弧形夹块伸缩孔6 收缩，并收缩至套筒3的双层筒壁之间，此时，并不会影响取样，在钻孔过程中，如图10所示，岩芯样10进入岩芯管本体1内；在取样完成，需要提钻过程中，如图7所示，由于取样孔的孔壁会给扩孔片5一个向下的摩擦阻力F1，便在跷跷板结构和弹性构件7的作用下给与岩芯样一个挤压力F2，避免在提钻过程中，岩芯样不会掉落；而且由于扩孔片5在钻孔过程中起到扩孔的作用，提钻过程中始终处于张开状态，也可以起到一个扩孔的作用。

以上所述，只是本实用新型的一个实施例，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (8)

1.一种用于软土层中提高岩芯取样率的钻孔取样岩芯管，其特征在于：所述取样岩芯管包括岩芯管本体(1)、取样钻头(2)和连接在岩芯管本体(1)与取样钻头(2)之间的套筒(3)，在套筒(3)上对称安装有两组扩孔夹紧机构；所述扩孔夹紧机构包括弧形夹块(4)和扩孔片(5)，所述套筒(3)为双层中空筒体，在其内层筒壁开设有高度大于弧形夹块(4)的弧形夹块伸缩孔(6)，所述弧形夹块(4)置于弧形夹块伸缩孔(6)内，并通过弹性构件(7)与套筒(3)外层筒壁连接，所述扩孔片(5)通过转轴(8)安装在套筒(3)的外壁，所述转轴(8)转动安装在弧形夹块(4)正上方的套筒(3)外壁上，弧形夹块(4)通过联动片(9)与转轴(8)连接，且联动片(9)和扩孔片(5)与转轴(8)连接位置相对，并形成跷跷板结构。

2.根据权利要求1所述的用于软土层中提高岩芯取样率的钻孔取样岩芯管，其特征在于：所述弧形夹块(4)在弹性构件(7)的作用伸开时，弧形夹块(4)伸入套筒(3)内，扩孔片(5)在联动片(9)和转轴(8)的作用下张开，并与套筒(3)外壁之间的夹角a为40～50°；所述弧形夹块(4)在弹性构件(7)的作用下伸缩时，弧形夹块(4)收缩至套筒(3)的两层筒壁之间，扩孔片(5)在联动片(9)和转轴(8)的作用下收拢，并与套筒(3)外壁之间的夹角a’为15～20°。

3.根据权利要求1或2所述的用于软土层中提高岩芯取样率的钻孔取样岩芯管，其特征在于：所述转轴(8)包括与套筒(3)外壁连接的固定轴(800)和套设在固定轴(800)外的转动套筒(801)，所述联动片(9) 和扩孔片(5)均连接在转动套筒(801)上，扩孔片(5)转动过程中始终置于套筒(3)外，联动片(9)转动过程中始终置于套筒(3)的双层筒壁之间。

4.根据权利要求1或2所述的用于软土层中提高岩芯取样率的钻孔取样岩芯管，其特征在于：所述弹性构件(7)为设置在弧形夹块(4)背面靠近两侧的两组弹簧，所述联动片(9)连接在弧形夹块(4)位于两组弹簧之间的部位。

5.根据权利要求1或2所述的用于软土层中提高岩芯取样率的钻孔取样岩芯管，其特征在于：所述套筒(3)与岩芯取样装置的岩芯管本体(1)及取样钻头(2)同轴螺纹连接，且中空区域的内径相等。

6.根据权利要求1或2所述的用于软土层中提高岩芯取样率的钻孔取样岩芯管，其特征在于：所述弧形夹块(4)的内壁弧度与取样钻头(2)取样内腔的弧度相匹配；所述扩孔片(5)为弧形片。

7.根据权利要求1或2所述的用于软土层中提高岩芯取样率的钻孔取样岩芯管，其特征在于：所述套筒(3)与岩芯取样装置的岩芯管本体(1)及取样钻头(2)的外径相等。

8.根据权利要求1或2所述的用于软土层中提高岩芯取样率的钻孔取样岩芯管，其特征在于：所述套筒(3)的高度为100mm～140mm，两层壁之间的距离为18～25mm；所述弧形夹块(4)弧长20～40mm、厚10～15mm、高15～25mm；所述扩孔片(5)伸出套筒(3)的为40mm～60mm。

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