JP3832605B2

JP3832605B2 - sampler

Info

Publication number: JP3832605B2
Application number: JP26235197A
Authority: JP
Inventors: 征則広畑; 傑橋元; 雅弘石本
Original assignee: 株式会社利根ボーリング
Priority date: 1997-09-26
Filing date: 1997-09-26
Publication date: 2006-10-11
Anticipated expiration: 2017-09-26
Also published as: JPH11100835A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は地質試料を採取するためのサンプラー係り、特にボーリング孔等の掘削孔を利用して地中に分布する土砂を採取するサンプラーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
砂や泥が海底・川底にあって多量な水分を含んでいる場合、試料は粘性を欠き、これまでのサンプラーでは仮に地中で保持できたとしても引き上げ時に試料を脱落させてしまうことが多かった。
そこで、サンプラーの引き上げ時に試料の脱落を防止するため種々の方法が考案されている。例えば、試料を確保後にカッティングエッジ部に塩化カルシュウムや珪素ソーダ等の薬液を注入してカッティングエッジ部を硬化させる方法（薬液注入法）や、カッテイングエッジ部に圧縮空気を送り、部分的に不飽和な表面を形成して表面張力によってみかけ上の粘着力を与える方法（空気室法）、カッテイングエッジ部に凍結ガスを注入して試料下部を凍結させるか、又は、サンプリングする前に地層を凍結させておき、そのうえで凍結土をサンプリングする方法（凍結法）などがある。
【０００３】
しかしながら、これらの方法によるサンプラーは、薬液を注入する装置や、地層を凍結させる装置などが必要となり、装置全体が大がかりになってしまうという欠点があった。また、これらの方法によるサンプラーは、試料の採取作業が繁雑で時間がかかり、また、試料の採取率も悪いといった欠点があった。このため、より簡単な機構で、確実に試料の採取ができるサンプラーの提供が望まれていた。
【０００４】
特公昭５６−３１５３６号公報に開示されているサンプラーは、この観点から開発されたもので、カッテイングエッジ部に可撓性チューブを設け、試料採取後に、この可撓性チューブを捻ることにより、コアチューブの下端部を閉塞して試料の脱落を防止するようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この特公昭５６−３１５３６号公報に開示されているサンプラーは、孔壁と外管との摩擦力を基準としてその機構が構築されているため、ヘドロ等の摩擦力が期待できない層の場合には、有効に作用しないという欠点があった。
【０００６】
また、この特公昭５６−３１５３６号公報に開示されているサンプラーは、コアチューブを力で押し込むタイプのピストンサンプラーであるため、砂層に適用した場合には、押し込みに非常に大きな力を要するという欠点があった。
この点、ダブルコアバーレルタイプの掘削形サンプラ−では、砂層の場合でも容易にコアチューブを貫入させることができるが、カッティングスを排出するためにビット先端への送水が必要となり、この水がカッティングスのみならず試料まで洗い流してしまうという問題があった。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、大がかりな付属装置を必要とせず、確実に軟弱地盤の試料を採取することができるサンプラーを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記目的を達成するために、下端部にビットを備えた外管と、前記外管の内側に回転自在に収納された内管と、前記内管の内側に収納されたコアチューブと、前記内管の内側に収納され、前記コアチューブと分離可能に接合される中間チューブと、前記内管又は前記中間チューブの先端部に設けられ、前記ビットの先端より突出される遮水シューと、前記コアチューブと前記中間チューブの接合部の外周に予め捻じられた状態で取り付けられて、該コアチューブと中間チューブとを連結する可撓性チューブと、前記コアチューブと前記中間チューブとを相対的に離れる方向に移動させる移動手段と、を備え、前記コアチューブと前記中間チューブとを相対的に離れる方向に移動させることにより、前記予め捻じられた可撓性チューブの径が縮径して前記コアチューブの下端部を閉塞することを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、コアチューブと中間チューブは分離可能な状態で接合されており、その接合部には予め捻じられた可撓性チューブが取り付けられている。このため、コアチューブと中間チューブとを相対的に離れる方向に移動させるだけで、可撓性チューブが縮径して、コアチューブの下端部を閉塞することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下添付図面に従って本発明に係るサンプラーの好ましい実施の形態について詳説する。
図１は、本発明に係るサンプラーの実施の形態の全体構成図であり、図２は、そのＡ部拡大図である。
【００１１】
図１及び図２に示すように、本実施の形態のサンプラー１０は、ダブルコアバーレルタイプのサンプラ−であり、外管１２、内管１４及びコアチューブ１６を主要部材として構成されている。
前記外管１２は円筒状に形成されており、その下端部にビット１８が接続されている。また、この外管１２の上端部には、カップリングヘッド２０が連結されており、該カップリングヘッド２０にはボーリングロッド２２が連結されている。外管１２は、このボーリングロッド２２から回転と押し込み荷重を得て、先端のビット１８で掘削を行う。
【００１２】
前記内管１４は、前記外管１２の内部に収納されている。内管１４の上端部にはスイベル２４が連結されており、該スイベル２４はベアリング２６、２６を介して外管１２に回動自在に支持されている。したがって、掘削時は外管１２のみが回転する。
前記コアチューブ１６は、前記内管１４の内部に収納されている。コアチューブ１６の上端部にはピストン２８が連結されており、該ピストン２８は前記スイベル２４の内部に摺動自在に支持されている。したがって、コアチューブ１６は、前記ピストン２８が上下動することにより、それに伴って上下動する。なお、この摺動時の回転を防止するため、コアチューブ１６の先端部外周には縦溝３０が形成されており、この縦溝３０に前記内管１４に設けられたピン３２が嵌合されている。
【００１３】
前記コアチューブ１６の下部には、図２に示すように、中間チューブ３４が配置されている。この中間チューブ３４は、前記内管１４の先端部に固定ピン３６を介して固定されている。そして、前記コアチューブ１６が下降すると、その端部同士が接合し、上昇すると分離する。
前記コアチューブ１６と中間チューブ３４の接合部の外周には、可撓性チューブ３８が被覆されている。この可撓性チューブ３８は、その上端部を上部固定バンド４０によってコアチューブ１６に固定されており、下端部を下部固定バンド４２によって中間チューブ３４に固定されている。前記コアチューブ１６と中間チューブ３４は、この可撓性チューブ３８を介して互いに連結されている。
【００１４】
ところで、前記中間チューブ３４は、前記固定ピン３６を外すことにより、回転を与えることができる。したがって、前記可撓性チューブ３８を装着した状態で、前記中間チューブ３４を回転させると（約１回転）、可撓性チューブ３８に捻じりを与えることができる。
ここで、この可撓性チューブ３８は、前記コアチューブ１６と中間チューブ３４が接合されている状態（図２の状態であり、掘削時はこの状態）においては、コアチューブ１６と中間チューブ３４の外周に被さった状態にある。
【００１５】
ところが、コアチューブ１６を上昇させて、コアチューブ１６を中間チューブ３４から分離させると、図４に示すように、可撓性チューブ３８は、予め与えておいた捻じりの作用によって、コアチューブ１６と中間チューブ３４の隙間に入り込み、コアチューブ１６の下端部を閉塞することができる。コアチューブ１６内に採取した試料は、この縮径させた可撓性チューブ３８によって保持する。
【００１６】
前記中間チューブ３４の先端部には、遮水シュー４４が摺動可能に支持されている。この遮水シュー４４は、前記ビット１８の先端よりも突出するように設けられており、その先端部に刃先４４Ａが形成されている。また、この遮水シュー４４は、前記内管１４の先端部のシューケース４６内を摺動自由に支持されており、該シューケース４６内に配設されたバネ４８によって常時下方側に付勢されている。なお、遮水シュー４４は、中間チューブ３４又はシューケース４６に固定されていてもよい。
【００１７】
この遮水シュー４４は、ボーリングロッド２２から供給される押し込み荷重によって地盤にくい込み、ビット１８の先端から供給される掘削水がコアチューブ１６内に流入するのを防止する。したがって、この遮水シュー４４があることにより、砂等の軟弱地盤であっても、掘削水が試料を洗い出す前に、試料をコアチューブ１６内に採取することができる。
【００１８】
ここで、本実施の形態のサンプラー１０において掘削水の送水は、次のように行われる。
図１に示すように、掘削水はボーリングロッド２２の内部を通ってサンプラー１０に供給される。サンプラー１０に供給された掘削水は、まず、カップリングヘッド２０内に形成された第１給水室５０に導入される。この第１給水室５０内には、バルブ５２が摺動自在に設けられており、バネ５４によって上方に付勢されている（掘削時は常に上方に位置している。）。
【００１９】
前記第１給水室５０に導入された掘削水は、前記バルブ５２中央の管路５２Ａを抜けて第１給水室５０に導かれ、該第１給水室５０を介して第２給水室５６に導入される。
前記第２給水室５６は、前記スイベル２４の上部に形成されており、この第２給水室５６に導入された掘削水は、前記スイベル２４内に形成された第２給水路５８を介して第３給水室６０に導入される。
【００２０】
前記第３給水室６０は、前記カップリングヘッド２０の下部に形成されており、この第３給水室６０に導入された掘削水は、外管１２とスイベル２４の間を抜けて、図２に示すビット１８のボトムチャージの穴１８Ａ又はビット１８と遮水シュー４４との間を通ってサンプラー１０外に排出される。そして、この排出された掘削水は、カッティングスを取り込んで孔壁と外管１２との間を抜けて、地上に排出される。
【００２１】
掘削水の送水は、以上の通りであるが、試料の採取に際しては、コアチューブ１６内の水（又はエア）の抜き取りが必要となる。本実施の形態のサンプラー１０では、この水抜きを以下のようにして行う。
前記ピストン２８の内部には、前記コアチューブ１６に連通する第１水路６２が形成されており、コアチューブ１６内の水は、まず、この第１水路６２に導入される。なお、この第１水路６２には、逆止弁６４が設けられており、一度この第１水路６２に導入された水は、コアチューブ１６内には逆流できいないようにされている。
【００２２】
前記第１水路６２に導入された水は、同じくピストン２８内に形成された第２水路６６に導入され、該第２水路６６を介して第１排水室６８に導入される。この第１水室６８に導入された水は、ピストン２８に形成された第３水路７０、スイベル２４に形成された第４水路７２、及び、カップリングヘッド２０に形成された第５水路７４を介して前記第１給水室５０に導入される。
【００２３】
前記第１給水室５０に導入された水は、バルブ５２の外周に形成された窪み５２Ｂを通り、カップリングヘッド２０に形成された排水口７６からサンプラー１０外に排出される。
コアチューブ１６内の水（又はエア）の抜き取りは、以上のようにして行われる。
【００２４】
ところで、本実施の形態のサンプラー１０では、上述したように、予め捻じりを与えておいた可撓性チューブ３８を縮径させることにより、コアチューブ１６内に採取した試料の脱落を防止するようにしている。そして、この可撓性チューブ３８を縮径させるには、コアチューブ１６を上昇させて中間チューブ３４から分離させることが必要である。
【００２５】
コアチューブ１６の上昇は、コアチューブ１６が連結されているピストン２８を上昇させることにより行われるが、このピストン２８の駆動は、次の機構により行われる。
この場合、まず、図３に示すように、地上からボーリングロッド２２内に、つまみ棒７８Ａが付いた止水ボール７８を落とし込む。この止水ボール７８は、第１給水室５０内に落下し、バルブ５２の管路５２Ａを閉塞する。このバルブ５２の管路５２Ａを閉塞した状態で、掘削水を供給する。
【００２６】
サンプラー１０に供給された掘削水は、上述した掘削時と同様に、まず、第１給水室５０内に導入される。しかし、上記のようにバルブ５２の管路５２Ａが閉ざされているので、掘削水は第１給水室５０には流れず、代わりにバルブ５２をその水圧で押圧し、下方へ移動させる。そして、このバルブ５２が下方に移動すると、第５水路７４に掘削水が供給される。
【００２７】
前記第５水路７４に供給された掘削水は、第４水路７２、第３水路７０を介して第１シリンダ室８０に導入される。ここで、この第１シリンダ室８０は、前記ピストン２８内に形成されており、その内部に逆止弁固定用ピストン８２を有している。この逆止弁固定用ピストン８２は、前記第１シリンダ室８０内に掘削水が供給されると、その水圧で押圧されて下方に移動する。そして、この逆止弁固定用ピストン８２が下方に移動すると、その下端部が逆止弁６４に当接し、逆止弁６４を固定する。なお、このように逆止弁６４を固定することにより、コアチューブ１６から試料が漏れるのを防止することができる。
【００２８】
ここで、前記のごとく逆止弁６４を固定すると、掘削水は行き止まりの状態になる。そして、このように行き止まりの状態になると、掘削水は、ピストン２８に形成された第３水路７０から導入流路８４を介して第２シリンダ室８６内に流れ出る。この第２シリンダ室８６に流れ出た掘削水は、ピストン２８に作用して、その水圧でピストン２８を上昇させる。
【００２９】
このように、本実施の形態のサンプラー１０では、掘削水の送水圧を利用してピストン２８の駆動を行う。
前記のごとく構成された本発明に係るサンプラーの実施の形態の作用は次の通りである。
まず、掘削前のセット時の段階で可撓性チューブ１８に捻じりを与えておく。この作業は、上述したように、中間チューブ３４を約一回、内管１６内で回転させることにより行う。
【００３０】
上記のセットが完了した段階で、試料の採取を行う。試料の採取は、次の手順で行う。
まず、所定の試料採取位置まで掘削したボーリング孔にサンプラー１０を静かに降ろす。そして、そのサンプラー１０を孔底に対して垂直に設置する。
サンプラー１０の設置後、地上に設置されている掘削機からボーリングロッド２２を介してカップリングヘッド２０に回転と給圧（押し込み荷重）を加える。そして、これと同時にボーリングロッド２２を介してサンプラー１０に掘削水を送水し、押し込みを開始する。
【００３１】
ここで、前記カップリングヘッド２０に与えられた回転は、外管１２にのみ伝達され（内管１４及びコアチューブ１６は非回転）、この回転する外管１２のビット１８によって地盤が掘削されるとともに、コアチューブ１６内に地盤から立上がった状態の試料が貫入される。
また、送水された掘削水は、ビット１８のボトムチャージの穴１８Ａ又はビット１８と遮水シュー４４との間を通ってサンプラー１０外に排出される。そして、カッティングスと一緒に孔壁と外管１２との間を抜けて、地上に排出される。
【００３２】
ここで、前記のごとく掘削水は、ビット１８のボトムチャージの穴１８Ａ又はビット１８と遮水シュー４４との間から排出されるが、ビット１８の内径部は遮水シュー４４によってシールされているので、供給された掘削水によって試料が洗い流されることはない。
サンプラー１０が所定位置まで貫入されたところで掘削作業を停止し、地盤から立上がった状態でコアチューブ１６内に採取された試料の地盤分離作業を行う。試料の分離作業は次のように行う。
【００３３】
まず、地上にあるボーリングロッド２２のねじ部を緩め、ボーリングロッド２２内に止水ボール７８を落とす。そして、再び先に緩めたボーリングロッド２２のねじ部を締め直す。
ボーリングロッド２２内に落とされた止水ボール７８は、図３に示すように、第１給水室５０内に設置されたバルブ５２の管路５２Ａを閉ざすので、この状態で、サンプラー１０に掘削水を送水する。
【００３４】
サンプラー１０に送水された掘削水は、まず、逆止弁固定用ピストン８２に作用し、該逆止弁固定用ピストン８２を下方に移動させる。移動した逆止弁固定用ピストン８２は、逆止弁６４を上部から押さえ込み、これにより、コアチューブ１６内に採取された試料の漏れが防止される。
前記逆止弁固定用ピストン８２を下方に移動させた掘削水は、次にピストン２８に作用し、ピストン２８を上方に移動させる。このピストン２８が上方に移動すると、それに伴ってコアチューブ１６が上方に移動し、この結果、コアチューブ１６と中間チューブ３４とが分離する。そして、このコアチューブ１６と中間チューブ３４とが分離することにより、図４に示すように、その間に隙間が形成され、その隙間に予め捻じりを与えておいた可撓性チューブ３８が入り込み、縮径してコアチューブ１６の下端部を閉塞する。
【００３５】
すなわち、可撓性チューブ３８は、予め捻じりを与えておくことにより、常に縮まろうとする力が働く。この力は円周方向の力と半径方向の力とからなり、前記コアチューブ１６と中間チューブ３４との間に隙間が形成されると、その半径方向の力を抑えていたものが一気に開放される。この結果、可撓性チューブ３８は一気にこの隙間に入り込んで縮径し、その捻りもこの部分に集中する。そして、この捻じられた可撓性チューブ３８がコアチューブ１６の下端部を閉塞し、採取した試料を地盤から分離して、コアチューブ１６内に保持し、試料を採取する。
【００３６】
以上の操作が終わった段階でサンプラー１０を地上に回収すれば、必要な試料も同時に回収できる。そして、回収後は、カップリングヘッド２０側を低くして、ビット１８より分解すれば、逆止弁６４と逆止弁固定用ピストン８２によってピストン８側の試料の流出を防止しているので、完全な形で試料を取り出すことができる。
【００３７】
このように、本実施の形態のサンプラー１０によれば、薬液注入装置や凍結装置など大がかりな特別な装置を使用することなく、砂及びヘドロ等の軟弱地盤のサンプリングを行うことができる。
また、本実施の形態のサンプラー１０は、ダブルコアバーレルタイプであり、ビット１８を回転させて掘削しながらサンプリングを行うため、締まった砂でも容易にサンプリングを行うことができる。
【００３８】
また、従来のサンプラーのように、試料の保持機構が孔壁と外管との摩擦力に頼らないため、ヘドロ等の摩擦力が期待できない層であっても、確実なサンプリングを行うことができる。
さらに、本実施の形態のサンプラー１０は、先端部に遮水シュー４４を備えているため、掘削水と試料とを完全に遮水することができる。このため、掘削水による試料の流出を完全に防止することができ、完全な形で試料を採取することができる。
【００３９】
また、試料の採取時に、コアチューブ１６上部の排水用の穴（第１水路６２）を塞ぐようにしているため、試料を漏らすことなく採取することができる。
また、試料掘削時と試料分離時の切り換えにバルブ機構を採用しているためシャーピン等の消耗品が不要となり、経済性も向上する。
なお、本実施の形態では、コアチューブ１６と中間チューブ３４を分離させる手段として、掘削水の送水圧で作動するピストン２８を用いていたが、コアチューブ１６を移動させる手段は、これに限定されるものではなく、コアチューブ１６を軸線に沿って移動させることができるものであればよい。
【００４０】
また、本実施の形態では、中間チューブ３４を固定し、コアチューブ１６側を移動させることにより、両者を分離するように構成しているが、中間チューブ３４側を移動させることにより、両者を分離するように構成してもよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、大がかりな付属装置を必要とせず、確実に軟弱地盤の試料を採取することができる。また、掘削形のサンプラーであるため、締まった砂でも容易にサンプリングを行うことができる。さらに、先端部に遮水シューを装備することにより、掘削水と試料とを完全に遮水することができ、掘削水による試料の流出を完全に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るサンプラーの実施の形態の全体構成図（掘削時）
【図２】図１のＡ部拡大図
【図３】本発明に係るサンプラーの実施の形態の全体構成図（分離時）
【図４】図３のＢ部拡大図
【符号の説明】
１０…サンプラー
１２…外管
１４…内管
１６…コアチューブ
１８…ビット
２０…カップリングヘッド
２２…ボーリングロッド
２４…スイベル
２８…ピストン
３４…中間チューブ
３８…可撓性チューブ
４４…遮水シュー
６４…逆止弁
８２…逆止弁固定用ピストン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a sampler for collecting a geological sample, and more particularly to a sampler for collecting earth and sand distributed in the ground using a drilling hole such as a borehole.
[0002]
[Prior art]
When sand or mud is on the seabed or riverbed and contains a large amount of water, the sample lacks viscosity, and even if it can be held in the ground with conventional samplers, the sample often falls off when pulled up. It was.
Therefore, various methods have been devised to prevent the sample from falling off when the sampler is pulled up. For example, after securing the sample, a chemical solution such as calcium chloride or silicon soda is injected into the cutting edge portion to harden the cutting edge portion (chemical solution injection method), or compressed air is sent to the cutting edge portion and partially unsaturated To create an apparent surface and give an apparent adhesive force by surface tension (air chamber method), inject freezing gas into the cutting edge to freeze the bottom of the sample, or freeze the formation before sampling In addition, there is a method of sampling frozen soil (freezing method).
[0003]
However, the samplers by these methods have a drawback that a device for injecting a chemical solution or a device for freezing the formation is required, and the entire device becomes large. In addition, samplers using these methods have the disadvantages that the sample collection operation is complicated and time consuming, and that the sample collection rate is poor. Therefore, it has been desired to provide a sampler that can reliably collect a sample with a simpler mechanism.
[0004]
The sampler disclosed in Japanese Patent Publication No. 56-31536 has been developed from this point of view. A flexible tube is provided at the cutting edge, and the sample is sampled and twisted to obtain a core. The lower end of the tube is closed to prevent the sample from falling off.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the sampler disclosed in Japanese Patent Publication No. 56-31536 has a mechanism built on the basis of the frictional force between the hole wall and the outer tube. Had the disadvantage of not working effectively.
[0006]
The sampler disclosed in Japanese Patent Publication No. 56-31536 is a type of piston sampler that pushes the core tube with force. Therefore, when applied to the sand layer, the sampler requires a very large force. was there.
In this regard, in the double core barrel type excavation type sampler, the core tube can be easily penetrated even in the case of a sand layer, but in order to discharge the cuttings, it is necessary to supply water to the tip of the bit. There was a problem that not only the sample was washed away.
[0007]
This invention is made | formed in view of such a situation, and it aims at providing the sampler which can extract | collect the sample of a soft ground reliably, without requiring a large-scale attachment apparatus.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
To achieve the above object, the present invention provides an outer tube having a bit at a lower end, an inner tube rotatably accommodated inside the outer tube, and a core tube accommodated inside the inner tube. An intermediate tube that is housed inside the inner tube and is detachably joined to the core tube, and a water-impervious shoe that is provided at the distal end of the inner tube or the intermediate tube and protrudes from the distal end of the bit A flexible tube that is pre-twisted on the outer periphery of the joint between the core tube and the intermediate tube and connects the core tube and the intermediate tube; and the core tube and the intermediate tube Moving means for moving the core tube and the intermediate tube in the direction of moving away from each other by moving the core tube and the intermediate tube in a direction of moving away from each other. Diameter are reduced in diameter, characterized in that for closing the lower end of the core tube.
[0009]
According to the present invention, the core tube and the intermediate tube are joined in a separable state, and a flexible tube twisted in advance is attached to the joined portion. For this reason, only by moving the core tube and the intermediate tube relatively away from each other, the diameter of the flexible tube can be reduced and the lower end portion of the core tube can be closed.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of a sampler according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an embodiment of a sampler according to the present invention, and FIG. 2 is an enlarged view of a portion A thereof.
[0011]
As shown in FIGS. 1 and 2, the sampler 10 of the present embodiment is a double core barrel type sampler, and includes an outer tube 12, an inner tube 14, and a core tube 16 as main members.
The outer tube 12 is formed in a cylindrical shape, and a bit 18 is connected to the lower end portion thereof. A coupling head 20 is connected to the upper end portion of the outer tube 12, and a boring rod 22 is connected to the coupling head 20. The outer tube 12 obtains rotation and pushing load from the boring rod 22 and excavates with the bit 18 at the tip.
[0012]
The inner tube 14 is housed inside the outer tube 12. A swivel 24 is connected to the upper end portion of the inner tube 14, and the swivel 24 is rotatably supported by the outer tube 12 via bearings 26 and 26. Therefore, only the outer tube 12 rotates during excavation.
The core tube 16 is housed inside the inner tube 14. A piston 28 is connected to the upper end portion of the core tube 16, and the piston 28 is slidably supported inside the swivel 24. Therefore, the core tube 16 moves up and down with the piston 28 moving up and down. In order to prevent the rotation at the time of sliding, a vertical groove 30 is formed on the outer periphery of the distal end portion of the core tube 16, and a pin 32 provided on the inner tube 14 is fitted into the vertical groove 30. ing.
[0013]
An intermediate tube 34 is disposed below the core tube 16 as shown in FIG. The intermediate tube 34 is fixed to the distal end portion of the inner tube 14 via a fixing pin 36. And if the said core tube 16 descend | falls, the edge parts will join, and if it raises, it will isolate | separate.
A flexible tube 38 is coated on the outer periphery of the joint portion between the core tube 16 and the intermediate tube 34. The flexible tube 38 has an upper end fixed to the core tube 16 by an upper fixing band 40 and a lower end fixed to the intermediate tube 34 by a lower fixing band 42. The core tube 16 and the intermediate tube 34 are connected to each other through the flexible tube 38.
[0014]
By the way, the intermediate tube 34 can be rotated by removing the fixing pin 36. Therefore, when the intermediate tube 34 is rotated with the flexible tube 38 attached (about one rotation), the flexible tube 38 can be twisted.
Here, in the state where the core tube 16 and the intermediate tube 34 are joined (the state shown in FIG. 2 and this state at the time of excavation), the flexible tube 38 is connected to the core tube 16 and the intermediate tube 34. It is in a state of covering the outer periphery.
[0015]
However, when the core tube 16 is raised and the core tube 16 is separated from the intermediate tube 34, the flexible tube 38 is caused to twist by the twisting action previously provided, as shown in FIG. Can enter the gap between the intermediate tube 34 and close the lower end of the core tube 16. The sample collected in the core tube 16 is held by the flexible tube 38 having a reduced diameter.
[0016]
A water shielding shoe 44 is slidably supported at the tip of the intermediate tube 34. The water shielding shoe 44 is provided so as to protrude from the tip of the bit 18, and a blade edge 44A is formed at the tip. The water-impervious shoe 44 is slidably supported in the shoe case 46 at the tip of the inner tube 14 and is always urged downward by a spring 48 disposed in the shoe case 46. Has been. The water shielding shoe 44 may be fixed to the intermediate tube 34 or the shoe case 46.
[0017]
This water-impervious shoe 44 is hard to be ground due to the pushing load supplied from the boring rod 22, and prevents the drilling water supplied from the tip of the bit 18 from flowing into the core tube 16. Therefore, the presence of the water shielding shoe 44 allows the sample to be collected in the core tube 16 before the drilling water hashes the sample even on soft ground such as sand.
[0018]
Here, in the sampler 10 of the present embodiment, the drilling water is fed as follows.
As shown in FIG. 1, the drilling water is supplied to the sampler 10 through the inside of the boring rod 22. The drilling water supplied to the sampler 10 is first introduced into the first water supply chamber 50 formed in the coupling head 20. A valve 52 is slidably provided in the first water supply chamber 50 and is urged upward by a spring 54 (always located upward during excavation).
[0019]
The drilling water introduced into the first water supply chamber 50 passes through the conduit 52A in the center of the valve 52 and is guided to the first water supply chamber 50, and is introduced into the second water supply chamber 56 through the first water supply chamber 50. Is done.
The second water supply chamber 56 is formed in the upper part of the swivel 24, and the excavated water introduced into the second water supply chamber 56 passes through a second water supply path 58 formed in the swivel 24. 3 is introduced into the water supply chamber 60.
[0020]
The third water supply chamber 60 is formed in the lower part of the coupling head 20, and the excavated water introduced into the third water supply chamber 60 passes between the outer pipe 12 and the swivel 24, and is shown in FIG. The bottom charge hole 18 </ b> A of the bit 18 shown or between the bit 18 and the water shielding shoe 44 is discharged out of the sampler 10. Then, the discharged drilling water takes in the cuttings, passes between the hole wall and the outer pipe 12, and is discharged to the ground.
[0021]
Although the excavation water is supplied as described above, water (or air) in the core tube 16 needs to be extracted when the sample is collected. In the sampler 10 of the present embodiment, this draining is performed as follows.
A first water channel 62 communicating with the core tube 16 is formed inside the piston 28, and water in the core tube 16 is first introduced into the first water channel 62. The first water passage 62 is provided with a check valve 64 so that the water once introduced into the first water passage 62 cannot flow back into the core tube 16.
[0022]
The water introduced into the first water channel 62 is introduced into a second water channel 66 that is also formed in the piston 28, and is introduced into the first drainage chamber 68 through the second water channel 66. The water introduced into the first water chamber 68 passes through the third water passage 70 formed in the piston 28, the fourth water passage 72 formed in the swivel 24, and the fifth water passage 74 formed in the coupling head 20. Through the first water supply chamber 50.
[0023]
The water introduced into the first water supply chamber 50 passes through a recess 52 </ b> B formed on the outer periphery of the valve 52, and is discharged out of the sampler 10 through a drain port 76 formed in the coupling head 20.
The water (or air) in the core tube 16 is extracted as described above.
[0024]
By the way, in the sampler 10 of the present embodiment, as described above, the flexible tube 38 that has been twisted in advance is reduced in diameter so that the sample collected in the core tube 16 is prevented from falling off. I have to. In order to reduce the diameter of the flexible tube 38, it is necessary to raise the core tube 16 and separate it from the intermediate tube 34.
[0025]
The core tube 16 is raised by raising the piston 28 to which the core tube 16 is connected, and the piston 28 is driven by the following mechanism.
In this case, first, as shown in FIG. 3, a water stop ball 78 with a knob rod 78A is dropped into the boring rod 22 from the ground. The water stop ball 78 falls into the first water supply chamber 50 and closes the conduit 52 </ b> A of the valve 52. Drilling water is supplied in a state where the pipe 52A of the valve 52 is closed.
[0026]
The drilling water supplied to the sampler 10 is first introduced into the first water supply chamber 50 in the same manner as the above-described excavation. However, since the pipe line 52A of the valve 52 is closed as described above, the drilling water does not flow into the first water supply chamber 50, but instead the valve 52 is pressed by the water pressure and moved downward. When the valve 52 moves downward, the drilling water is supplied to the fifth water channel 74.
[0027]
The drilling water supplied to the fifth water channel 74 is introduced into the first cylinder chamber 80 via the fourth water channel 72 and the third water channel 70. Here, the first cylinder chamber 80 is formed in the piston 28 and has a check valve fixing piston 82 therein. When the drilling water is supplied into the first cylinder chamber 80, the check valve fixing piston 82 is pressed by the water pressure and moves downward. When the check valve fixing piston 82 moves downward, the lower end of the piston 82 comes into contact with the check valve 64 to fix the check valve 64. In addition, by fixing the check valve 64 in this way, it is possible to prevent the sample from leaking from the core tube 16.
[0028]
Here, when the check valve 64 is fixed as described above, the excavated water becomes a dead end state. And when it will be in a dead end state in this way, drilling water will flow out in the 2nd cylinder chamber 86 via the introductory flow path 84 from the 3rd water path 70 formed in the piston 28. FIG. The drilling water flowing into the second cylinder chamber 86 acts on the piston 28 and raises the piston 28 with the water pressure.
[0029]
Thus, in the sampler 10 of the present embodiment, the piston 28 is driven using the water supply pressure of the drilling water.
The operation of the embodiment of the sampler according to the present invention configured as described above is as follows.
First, the flexible tube 18 is twisted at the stage of setting before excavation. As described above, this operation is performed by rotating the intermediate tube 34 within the inner tube 16 about once.
[0030]
When the above set is completed, a sample is collected. The sample is collected according to the following procedure.
First, the sampler 10 is gently lowered into a borehole drilled to a predetermined sampling position. Then, the sampler 10 is installed perpendicular to the hole bottom.
After the sampler 10 is installed, rotation and supply pressure (indentation load) are applied to the coupling head 20 from the excavator installed on the ground via the boring rod 22. At the same time, drilling water is supplied to the sampler 10 via the boring rod 22 and pushing is started.
[0031]
Here, the rotation given to the coupling head 20 is transmitted only to the outer tube 12 (the inner tube 14 and the core tube 16 do not rotate), and the ground is excavated by the bit 18 of the rotating outer tube 12. At the same time, the sample standing up from the ground is inserted into the core tube 16.
Further, the drilled water that has been sent passes through the bottom charge hole 18 </ b> A of the bit 18 or between the bit 18 and the water shielding shoe 44 and is discharged out of the sampler 10. Then, it passes between the hole wall and the outer tube 12 together with the cuttings and is discharged to the ground.
[0032]
Here, as described above, the drilling water is discharged from the bottom charge hole 18A of the bit 18 or between the bit 18 and the water shielding shoe 44, but the inner diameter portion of the bit 18 is sealed by the water shielding shoe 44. Therefore, the sample is not washed away by the supplied drilling water.
When the sampler 10 has penetrated to a predetermined position, the excavation work is stopped, and the ground sample is collected from the sample collected in the core tube 16 while standing from the ground. The sample separation operation is performed as follows.
[0033]
First, the threaded portion of the boring rod 22 on the ground is loosened, and the water stop ball 78 is dropped into the boring rod 22. Then, the threaded portion of the boring rod 22 loosened first is tightened again.
As shown in FIG. 3, the water stop ball 78 dropped into the boring rod 22 closes the pipe 52A of the valve 52 installed in the first water supply chamber 50. Water.
[0034]
The drilling water sent to the sampler 10 first acts on the check valve fixing piston 82 and moves the check valve fixing piston 82 downward. The moved check valve fixing piston 82 presses the check valve 64 from above, thereby preventing leakage of the sample collected in the core tube 16.
The excavated water that has moved the check valve fixing piston 82 downward then acts on the piston 28 to move the piston 28 upward. When the piston 28 moves upward, the core tube 16 moves upward accordingly, and as a result, the core tube 16 and the intermediate tube 34 are separated. And when this core tube 16 and the intermediate | middle tube 34 isolate | separate, as shown in FIG. 4, the clearance gap is formed among them, and the flexible tube 38 which gave the twist beforehand to the clearance gaps enters, The diameter is reduced and the lower end of the core tube 16 is closed.
[0035]
In other words, the flexible tube 38 is always twisted in advance, so that a force for shrinking always works. This force consists of a circumferential force and a radial force. When a gap is formed between the core tube 16 and the intermediate tube 34, the one that has suppressed the radial force is released at a stretch. The As a result, the flexible tube 38 enters the gap at a stretch and shrinks in diameter, and its twist is concentrated in this portion. The twisted flexible tube 38 closes the lower end portion of the core tube 16, separates the collected sample from the ground, holds the sample in the core tube 16, and collects the sample.
[0036]
If the sampler 10 is collected on the ground at the stage when the above operations are completed, the necessary samples can be collected at the same time. After the recovery, if the coupling head 20 side is lowered and disassembled from the bit 18, the check valve 64 and the check valve fixing piston 82 prevent the sample 8 from flowing out. The sample can be removed in perfect form.
[0037]
Thus, according to the sampler 10 of the present embodiment, it is possible to sample soft ground such as sand and sludge without using a large-scale special device such as a chemical solution injection device or a freezing device.
The sampler 10 of the present embodiment is of a double core barrel type, and sampling is performed while excavating by rotating the bit 18, and therefore sampling can be easily performed even with tight sand.
[0038]
In addition, unlike conventional samplers, the sample holding mechanism does not rely on the frictional force between the hole wall and the outer tube, so even a layer that cannot expect a frictional force such as sludge can be sampled reliably. .
Furthermore, since the sampler 10 of the present embodiment includes the water shielding shoe 44 at the tip, the drilling water and the sample can be completely shielded. For this reason, the outflow of the sample by the drilling water can be completely prevented, and the sample can be collected in a complete form.
[0039]
Further, since the drain hole (first water channel 62) above the core tube 16 is closed when the sample is collected, the sample can be collected without leaking.
In addition, since a valve mechanism is used for switching between sample excavation and sample separation, consumables such as shear pins are not required, and the economy is improved.
In the present embodiment, as a means for separating the core tube 16 and the intermediate tube 34, the piston 28 that is operated by the supply pressure of the drilling water is used. However, the means for moving the core tube 16 is limited to this. What is necessary is just not what can move the core tube 16 along an axis line.
[0040]
Further, in the present embodiment, the intermediate tube 34 is fixed and the core tube 16 side is moved to separate the two, but the both are separated by moving the intermediate tube 34 side. You may comprise.
[0041]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to reliably collect a sample of soft ground without requiring a large-scale accessory device. Moreover, since it is an excavation type sampler, it can sample easily even with the tight sand. Furthermore, by providing a water-impervious shoe at the tip, the drilling water and the sample can be completely shielded, and the sample can be prevented from flowing out of the drilling water completely.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of an embodiment of a sampler according to the present invention (during excavation)
2 is an enlarged view of part A in FIG. 1. FIG. 3 is an overall configuration diagram of the sampler according to the embodiment of the present invention (when separated).
FIG. 4 is an enlarged view of part B in FIG.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Sampler 12 ... Outer tube 14 ... Inner tube 16 ... Core tube 18 ... Bit 20 ... Coupling head 22 ... Boring rod 24 ... Swivel 28 ... Piston 34 ... Intermediate tube 38 ... Flexible tube 44 ... Impermeable shoe 64 ... Check valve 82 ... Check valve fixing piston

Claims

An outer tube with a bit at the lower end,
An inner tube rotatably accommodated inside the outer tube;
A core tube housed inside the inner tube;
An intermediate tube housed inside the inner tube and detachably joined to the core tube;
A water shielding shoe provided at the tip of the inner tube or the intermediate tube and protruding from the tip of the bit;
A flexible tube that is attached to the outer periphery of the joint between the core tube and the intermediate tube in a pre-twisted state, and connects the core tube and the intermediate tube;
Moving means for moving the core tube and the intermediate tube relatively away from each other;
The core tube and the intermediate tube are moved away from each other, thereby reducing the diameter of the pre-twisted flexible tube and closing the lower end of the core tube. A featured sampler.