[发明专利]一种地面采取探井内原状样的机械装置

说明书

一种地面采取探井内原状样的机械装置发明，本发明涉及一种仅通过地面操作实现采取探井内深层原状样的机械装置。本发明主要解决：①探井人工取样人工的安全风险、低工效、高成本；②保持土样滞留时间，消除开土工序，节约成本，提高工效。本发明通过两个装置解决问题：1.通过新型薄壁取样器，静力贯入探井侧壁直接获得探井环刀原状样，分离式对开取样器能有效提高取样效率。2.通过齿轮传动装置，从地面完成取样器水平推力的输出，推动取样器完成静力贯入，反转齿轮装置退出取样器，依次反复完成不同深度取样工作。

技术领域

本发明涉及一种仅通过地面操作实现采取探井内深层原状样的机械装置。

背景技术

探井是一种地质调查手段，通过机械或人工从地面钻孔至设计探查深度，形成直径 700mm左右的井孔，深度20-30m，勘察技术中探井原状样的采取目前主要通过人工下到井中既定位置，通过掏土切割井筒侧壁土层形成土样块，一般尺寸为200*100*100mm，切割得到的原状土样密封包装送回土工实验室，实验室人员在土块中采用环刀取样进行湿陷性试验和其他物理力学性质试验。

探井人工采样工作过程中存在如下风险事件：高处坠落、气体中毒、呼吸障碍、物体打击，所需要的人工为3人，配套资源有发电机、送风机、风管、氧气源、防坠绳、应急设备等，人工操作时间长、人力成本高、风险大、工效慢，并且目前从业者多为1965-1970 年左右的人员，由于行业特殊性和高风险性，从业人员越来越少，人力成本越来越高，已经很难满足工程建设的需要。

人工采取探井原状样后密封堆放于作业现场，待积攒一定土样量后送回土工实验室，土工实验室根据生产节奏安排开土、取样及安装仪器进行试验，在此过程中存在3-5天滞留期，土样在搬运、密封包装中在一定程度上受到挤压、受潮、温度变换等影响，对土样的物理力学性质造成一定影响。

因此有必要研发一种采样装置，改善这种落后的生产方式，而且通过取样器的研发创新，探井原状样一步到位至环刀土样，密闭送回土工实验室及时进行室内试验，减少时间的滞留效应造成物理力学指标的变化。

发明内容

探井薄壁取样器：通过静力快速连续压入，速率大于0.1m/s；取样器采用薄壁镀锌钢材，壁厚2mm，薄壁利于贯入且对土层扰动小；取样器采用对开分离式，方便环刀样的安装与拆卸，取样器两端采用丝扣连接,靠近推进器部分为母扣，接近管靴部分为子扣；每个取样器布置3-5个环刀样(双线法时可部分贯入，单线法时全部贯入)，环刀首尾预留10mm的废土段；取样器内壁每边预留1-2mm间隙，使用时涂刷润滑剂，方便环刀土样拆卸；取样器外部设置5道凹槽，深度1mm，方便取样器贯入时排土和排钻进形成的气压；管靴底部为母扣，管靴端部8mm段依照14度进行弧线下切，方便贯入及排气，下切段不宜长，否则容易造成土的挤压密实，影响土样质量。

推进器：推进器为90mm的淬化钢质实心杆，两侧为锯齿，齿距6.666，通过锯齿与两侧齿轮相贴合达到推进的目的，推进器至少保证杆段长度150mm，满足取样器的取样长度要求，并保留10％的富余，推进器前端与取样器丝扣相接，长度30mm，齿轮箱内外各 15mm；在齿轮箱两端设置限位垫块，94*5*2mm，限位垫块翼高5mm，垫块用于安放固定推进器。

齿轮箱：长度240*185*180mm,厚度2mm的镀锌铁皮，一方面轻便易于携带转运，一方面保护齿轮装置不受灰尘、粉尘等腐蚀，齿轮箱内安装2个齿轮，型号33228620，齿距6.666，M＝2,齿轮转动带动推进器向前推进，进而推动取样器进入土层完成取样工作，每个齿轮安置于2根平行的轨道上，根据取样器入土深度调整齿轮在轨道的定位起始位置，在轨道上行动通过直径4mm的滚珠实现，齿轮中间可用于外径20mm的淬化钢质杆穿过，越过齿轮20mm，推进器底端通过20mm的钢管焊接或螺栓连接，固定齿轮的位置。

钻杆：淬化钢质杆，直径20mm，一端母扣，一端子扣，规格为1m和2m的制成品，便于安装连接在探井不同深度处取样，取样时依照探井深度及取样位置依次接续进行，钻杆每隔5m时加横撑进行固定，防止摇柄摇动齿轮时引起的晃荡影响取样装置的稳定性。