一种岩土工程勘察钻探装置及钻探方法

技术领域

本发明涉及岩土工程勘察技术领域，尤其是一种岩土工程勘察钻探装置及钻探方法。

背景技术

现今岩土工程是以求解岩体与土体工程问题，包括地基与基础、边坡和地下工程等问题，岩土工程勘察时往往需要进行钻探，以获取地质信息。在进行岩土工程勘察时，岩土工程勘察钻探装置便是不可缺少的工具，需要利用钻探装置，来将岩石矿体进行破碎，以此来观察岩石内的状况，以便进行岩石勘察。

现有的钻探装置在对岩土进行钻孔操作时，钻孔产生的泥土以及岩石碎块会囤积在钻探孔的周围，为了防止泥土或者岩石碎块对钻探孔堵塞，需要工作人员将泥土以及岩石碎块进行清理转移，而钻探装置在运行过程中不便于进行清理操作，从而会导致岩土工程勘察钻探装置的工作效率较低。

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明提供一种岩土工程勘察钻探装置及钻探方法，本发明可以在钻探的过程中及时将泥土以及岩石碎块进行清理转移，防止泥土或者岩石碎块对钻探孔堵塞，提高了岩土工程勘察钻探装置的工作效率，降低了劳动强度。

本发明提供的技术方案：一种岩土工程勘察钻探装置，包括钻探组件、传动组件和刮料组件；

所述钻探组件包括安装板，所述安装板的底部四角均固定连接有支撑腿，所述安装板的顶部四角对称设置有四个导向件，四个所述导向件之间设置有升降板，所述升降板的顶部固定安装有驱动电机，所述驱动电机的输出端固定安装有螺纹杆，所述螺纹杆的底部固定连接有钻探杆，所述安装板的中部开设有让位孔，且所述钻探杆设置在让位孔的内侧；

所述传动组件包括四个固定连接在安装板顶部的安装箱，所述安装箱的内部均设置有齿轮组结构，所述升降板的底部对称设置有四个固定杆，所述固定杆的底部固定连接有固定齿条，所述固定齿条的下端贯穿安装箱与齿轮组结构配合连接；

所述刮料组件包括固定连接在安装板底部的安装杆，所述安装杆的底部固定连接有安装框，所述安装框的内侧活动设置有活动板，所述活动板的顶部设置有铰接件，所述铰接件的一端铰接有铰接板，所述铰接板远离铰接件的一端底部固定连接有贯通杆，所述贯通杆的底部固定连接有刮板，所述刮板上设置有刮除结构。

进一步的，所述导向件包括固定连接在安装板顶部的导向杆，所述导向杆的表面滑动连接有导向套，所述导向套与升降板之间固定连接有连接杆，四个所述导向杆均匀设置在安装板的顶部四角；所述导向杆的顶部固定连接有限位板。

进一步的，所述螺纹杆的表面下端螺纹连接有螺纹筒，所述螺纹筒与安装箱之间固定连接有支撑杆，所述钻探杆的底部固定连接有钻头。

进一步的，所述齿轮组结构包括转动连接在安装箱内侧上端的第一转轴，所述第一转轴的表面固定连接有第一齿轮，所述固定齿条与第一齿轮啮合连接，所述安装箱的内侧中部转动连接有第二转轴，所述第二转轴的表面固定连接有第二齿轮，所述第一齿轮与第二齿轮啮合连接，所述安装箱的内侧下端转动连接有第三转轴，所述第三转轴的表面固定连接有第三齿轮，所述第二齿轮与第三齿轮啮合连接，所述第三转轴的表面还固定连接有偏心轮盘，所述偏心轮盘与活动板之间设置有连接件；

所述第一齿轮与第二齿轮和第三齿轮的厚度比为2∶1∶1，所述固定齿条的第一齿轮的厚度比为1比3，所述第一齿轮与第二齿轮和第三齿轮的直径比为1∶2∶1。

进一步的，所述连接件包括固定连接在偏心轮盘表面的安装轴，所述安装轴的表面铰接有铰接杆，所述活动板的顶部一端固定连接有固定块，所述固定块的一侧固定连接有固定轴，所述铰接杆远离安装轴的一端与固定轴铰接。

进一步的，所述活动板的顶部开设有圆柱槽，所述圆柱槽的内部设置有复位件，且所述复位件与铰接板相连接，所述活动板的端部开设有矩形槽，所述贯通杆贯穿矩形槽与刮板固定连接，所述铰接板的底部开设有滑槽，所述滑槽的内部滑动连接有滑板，所述复位件的上端与滑板相连接，所述贯通杆的顶部也有滑板相连接。

进一步的，所述复位件包括固定连接在圆柱槽内部的固定筒，所述固定筒的内侧底部固定安装有复位弹簧，所述复位弹簧的顶部固定连接有活塞杆，且所述活塞杆的下端滑动连接在固定筒的内部，所述活塞杆的上端通过铰链铰接在滑板的底部，所述贯通杆的顶部也通过铰链铰接在滑板的底部。

进一步的，所述刮除结构包括固定连接在活动板后端的驱动齿条，所述安装框的后端固定连接有支撑架，所述支撑架的内侧转动连接有传动齿轮，所述安装框的底部对称设置有一组导向框，所述导向框的内侧滑动连接有圆杆，所述圆杆的中部固定连接有移动块，所述移动块的后端固定连接有从动齿条，所述驱动齿条与传动齿轮啮合连接，所述从动齿条与传动齿轮啮合连接，所述圆杆的两端均铰接有驱动臂，所述刮板的表面活动设置有刮除框，所述刮除框的两侧与驱动臂的一端铰接；

所述刮除框的两侧均固定连接有活动套，所述安装框的两侧固定连接有安装块，所述安装块的底部固定连接有活动杆，所述活动杆滑动连接在活动套的内侧。

进一步的，所述安装框的内侧对称开设有一组导向槽，所述活动板的两侧对称固定连接有一组导向块，所述导向块滑动连接在导向槽的内部。

本发明提供的另一技术方案：一种岩土工程勘察钻探装置的钻探方法，包括以下步骤；

S1、在需要对岩土进行钻探操作时，将该装置移动至合适的位置，并配合支撑腿与相关接地结构对装置整体进行固定，并通过启动驱动电机，使得驱动电机驱动螺纹杆转动，配合螺纹筒、支撑杆和导向件使得升降板可以匀速下降，并且在驱动电机的驱动下，钻探杆可以转动，配合钻头可以对岩土地面进行钻孔操作；

S2、钻探杆在进行钻孔的过程中，可以将泥土以及岩石碎块从孔洞中排出，并囤积在钻探孔的周围，在升降板下降的过程中可以使得固定齿条驱动齿轮组结构运转，并通过连接件驱动刮料组件中的活动板在安装框的内侧移动，从而可以通过刮板将钻孔产生的泥土以及岩石碎块从孔洞口的边缘向外侧转移；

S3、当刮板运行到一定程度时，在偏心轮盘以及复位件的作用下，铰接板的一端可以抬起，从而配合贯通杆将刮板升起，并在刮板升起的同时，活动板会在连接件与偏心轮盘的驱动下复位至孔洞的位置，以此往复可以在钻探的过程中对囤积的泥土与岩石碎块快速的处理。

本发明的有益效果是：

通过将该装置移动至合适的位置，通过驱动电机驱动螺纹杆转动，配合螺纹筒、支撑杆和导向件使得升降板可以匀速下降，并且在驱动电机的驱动下，钻探杆可以转动，配合钻头可以对岩土地面进行钻孔操作，在升降板下降的过程中可以使得固定齿条驱动齿轮组结构运转，并通过连接件驱动刮料组件中的活动板在安装框的内侧移动，从而可以通过刮板将钻孔产生的泥土以及岩石碎块从孔洞口的边缘向外侧转移，在偏心轮盘以及复位件的作用下，铰接板的一端可以抬起，从而配合贯通杆将刮板升起，并在刮板升起的同时，活动板会在连接件与偏心轮盘的驱动下复位至孔洞的位置，以此往复可以在钻探的过程中对囤积的泥土与岩石碎块快速的处理。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的剖面结构示意图。

图3是本发明的钻探组件的结构示意图。

图4是本发明的齿轮组结构立体图。

图5是本发明的刮料组件第一状态立体图。

图6是本发明的刮料组件第二状态立体图。

图7是本发明的刮料组件第二状态剖面图。

图8是本发明的刮料组件第三状态立体图。

图中：

100、钻探组件；101、安装板；101a、让位孔；102、支撑腿；103、导向件；103a、导向杆；103b、导向套；103c、限位板；104、连接杆；105、升降板；106、驱动电机；107、螺纹杆；108、钻探杆；108a、钻头；109、支撑杆；110、螺纹筒；

200、传动组件；201、固定杆；202、固定齿条；203、安装箱；204、齿轮组结构；204a、第一转轴；204b、第一齿轮；204c、第二转轴；204d、第二齿轮；204e、第三转轴；204f、第三齿轮；204g、偏心轮盘；205、连接件；205a、安装轴；205b、铰接杆；205c、固定块；205d、固定轴；

300、刮料组件；301、安装杆；302、安装框；302a、导向槽；302b、导向框；303、活动板；303a、圆柱槽；303b、矩形槽；303c、导向块；304、铰接板；304a、滑槽；304b、滑板；305、刮板；306、铰接件；307、贯通杆；308、复位件；308a、固定筒；308b、复位弹簧；308c、活塞杆；309、刮除结构；309a、驱动齿条；309b、支撑架；309c、传动齿轮；309d、从动齿条；309e、移动块；309f、圆杆；309g、驱动臂；309h、刮除框；309i、安装块；309j、导向套；309k、导向杆。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制，为了更好地说明本发明的具体实施方式，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸，对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的，基于本发明中的具体实施方式，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具体实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“前”、“后”、“上”、“下”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，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1

参照图1、2、3、5与6，为本发明第一个实施例，该实施例提供了一种岩土工程勘察钻探装置。

钻探组件100，包括安装板101，安装板101的底部四角均固定连接有支撑腿102，安装板101的顶部四角对称设置有四个导向件103，四个导向件103之间设置有升降板105，升降板105的顶部固定安装有驱动电机106，驱动电机106的输出端固定安装有螺纹杆107，螺纹杆107的底部固定连接有钻探杆108，安装板101的中部开设有让位孔101a，且钻探杆108设置在让位孔101a的内侧；传动组件200，包括四个固定连接在安装板101顶部的安装箱203，安装箱203的内部均设置有齿轮组结构204，升降板105的底部对称设置有四个固定杆201，固定杆201的底部固定连接有固定齿条202，固定齿条202的下端贯穿安装箱203与齿轮组结构204配合连接；以及刮料组件300，包括固定连接在安装板101底部的安装杆301，安装杆301的底部固定连接有安装框302，安装框302的内侧活动设置有活动板303，活动板303的顶部设置有铰接件306，铰接件306的一端铰接有铰接板304，铰接板304远离铰接件306的一端底部固定连接有贯通杆307，贯通杆307的底部固定连接有刮板305，刮板305上设置有刮除结构309。

具体的，通过将该装置移动至合适的位置，通过驱动电机106驱动螺纹杆107转动，配合螺纹筒110、支撑杆109和导向件103使得升降板105可以匀速下降，并且在驱动电机106的驱动下，钻探杆108可以转动，配合钻头108a可以对岩土地面进行钻孔操作，在升降板105下降的过程中可以使得固定齿条202驱动齿轮组结构204运转，并通过连接件205驱动刮料组件300中的活动板303在安装框302的内侧移动，从而可以通过刮板305将钻孔产生的泥土以及岩石碎块从孔洞口的边缘向外侧转移，在偏心轮盘204g以及复位件308的作用下，铰接板304的一端可以抬起，从而配合贯通杆307将刮板305升起，并在刮板305升起的同时，活动板303会在连接件205与偏心轮盘204g的驱动下复位至孔洞的位置，以此往复可以在钻探的过程中对囤积的泥土与岩石碎块快速的处理。

导向件103包括固定连接在安装板101顶部的导向杆103a，导向杆103a的表面滑动连接有导向套103b，导向套103b与升降板105之间固定连接有连接杆104，四个导向杆103a均匀设置在安装板101的顶部四角，导向杆103a的顶部固定连接有限位板103c。

螺纹杆107的表面下端螺纹连接有螺纹筒110，螺纹筒110与安装箱203之间固定连接有支撑杆109，钻探杆108的底部固定连接有钻头108a。

具体的，通过驱动电机106驱动螺纹杆107在螺纹筒110的内部转动，从而使得升降板105下降或者上升，升降板105进行升降移动时，通过连接杆104带动导向套103b在导向杆103a的表面滑动，从而使得升降板105移动更加流畅，通过设置的限位板103c可以对升降板105的高度进行限位。

实施例2

参照图2与4，为本发明第二个实施例，该实施例基于上一个实施例。

齿轮组结构204包括转动连接在安装箱203内侧上端的第一转轴204a，第一转轴204a的表面固定连接有第一齿轮204b，固定齿条202与第一齿轮204b啮合连接，安装箱203的内侧中部转动连接有第二转轴204c，第二转轴204c的表面固定连接有第二齿轮204d，第一齿轮204b与第二齿轮204d啮合连接，安装箱203的内侧下端转动连接有第三转轴204e，第三转轴204e的表面固定连接有第三齿轮204f，第二齿轮204d与第三齿轮204f啮合连接，第三转轴204e的表面还固定连接有偏心轮盘204g，偏心轮盘204g与活动板303之间设置有连接件205，第一齿轮204b与第二齿轮204d和第三齿轮204f的厚度比为2∶1∶1，固定齿条202的第一齿轮204b的厚度比为1比3，第一齿轮204b与第二齿轮204d和第三齿轮204f的直径比为1∶2∶1。

具体的，通过设置厚度比为2∶1∶1的第一齿轮204b与第二齿轮204d和第三齿轮204f，使得固定齿条202驱动第一齿轮204b转动时，不会与第二齿轮204d以及第三齿轮204f发生触碰，第一齿轮204b转动时可以驱动第二齿轮204d转动，第二齿轮204d转动时可以驱动第三齿轮204f转动，从而带动偏心轮盘204g转动，并通过连接件205使得活动板303发生位移，并且第一齿轮204b与第二齿轮204d和第三齿轮204f的直径比为1∶2∶1，可以达到减速的目的。

连接件205包括固定连接在偏心轮盘204g表面的安装轴205a，安装轴205a的表面铰接有铰接杆205b，活动板303的顶部一端固定连接有固定块205c，固定块205c的一侧固定连接有固定轴205d，铰接杆205b远离安装轴205a的一端与固定轴205d铰接。

具体的，通过偏心轮盘204g带动安装轴205a转动，配合铰接杆205b可以使得活动板303在安装框302的内侧移动，从而移动刮板305左右移动来达到刮料的目的。

实施例3

参照图1、2、5、6与7，为本发明第三个实施例，该实施例基于上一个实施例。

活动板303的顶部开设有圆柱槽303a，圆柱槽303a的内部设置有复位件308，且复位件308与铰接板304相连接，活动板303的端部开设有矩形槽303b，贯通杆307贯穿矩形槽303b与刮板305固定连接。

铰接板304的底部开设有滑槽304a，滑槽304a的内部滑动连接有滑板304b，复位件308的上端与滑板304b相连接，贯通杆307的顶部也有滑板304b相连接。

复位件308包括固定连接在圆柱槽303a内部的固定筒308a，固定筒308a的内侧底部固定安装有复位弹簧308b，复位弹簧308b的顶部固定连接有活塞杆308c，且活塞杆308c的下端滑动连接在固定筒308a的内部，活塞杆308c的上端通过铰链铰接在滑板304b的底部，贯通杆307的顶部也通过铰链铰接在滑板304b的底部。

安装框302的内侧对称开设有一组导向槽302a，活动板303的两侧对称固定连接有一组导向块303c，导向块303c滑动连接在导向槽302a的内部。

具体的，通过偏心轮盘204g的下端挤压铰接板304，使得铰接板304紧贴在活动板303的顶部，从而使得刮板305与地面贴合，在偏心轮盘204g转动的过程中，配合连接件205可以使得活动板303进行移动，从而配合刮板305对泥土以及岩石碎块进行刮除，使得岩石碎块以及泥土远离孔洞的出口，并且在对岩石碎块以及泥土的处理过程中，不需要人工进行操作，并且配合复位件308以及偏心轮盘204g的下端远离铰接板304，从而使得铰接板304的一端升起，并配合滑板304b在滑槽304a内部滑动使得刮板305以及复位件308不会出现卡死的情况。

刮除结构309包括固定连接在活动板303后端的驱动齿条309a，安装框302的后端固定连接有支撑架309b，支撑架309b的内侧转动连接有传动齿轮309c，安装框302的底部对称设置有一组导向框302b，导向框302b的内侧滑动连接有圆杆309f，圆杆309f的中部固定连接有移动块309e，移动块309e的后端固定连接有从动齿条309d，驱动齿条309a与传动齿轮309c啮合连接，从动齿条309d与传动齿轮309c啮合连接，圆杆309f的两端均铰接有驱动臂309g，刮板305的表面活动设置有刮除框309h，刮除框309h的两侧与驱动臂309g的一端铰接；刮除框309h的两侧均固定连接有活动套309j，安装框302的两侧固定连接有安装块309i，安装块309i的底部固定连接有活动杆309k，活动杆309k滑动连接在活动套309j的内侧。

具体的，当刮板305上升时，通过活动板303向后端移动，使得驱动齿条309a驱动传动齿轮309c转动，从而使得从动齿条309d带动移动块309e向前端移动，通过圆杆309f在导向框302b的内侧滑动，使得驱动臂309g可以驱动刮除框309h向下移动，并且刮除框309h下移的过程中，通过活动杆309k与活动套309j可以对刮除框309h进行导向，使得刮除框309h与刮板305做相反运动，以此使得刮除框309h可以将刮板305上附着的泥土刮下，便于后续的操作。

此外，本发明还提供一种岩土工程勘察钻探装置的钻探方法，包括以下步骤：

S1、在需要对岩土进行钻探操作时，将该装置移动至合适的位置，并配合支撑腿102与相关接地结构对装置整体进行固定，并通过启动驱动电机106，使得驱动电机106驱动螺纹杆107转动，配合螺纹筒110、支撑杆109和导向件103使得升降板105可以匀速下降，并且在驱动电机106的驱动下，钻探杆108可以转动，配合钻头108a可以对岩土地面进行钻孔操作；

S2、钻探杆108在进行钻孔的过程中，可以将泥土以及岩石碎块从孔洞中排出，并囤积在钻探孔的周围，在升降板105下降的过程中可以使得固定齿条202驱动齿轮组结构204运转，并通过连接件205驱动刮料组件300中的活动板303在安装框302的内侧移动，从而可以通过刮板305将钻孔产生的泥土以及岩石碎块从孔洞口的边缘向外侧转移；

S3、当刮板305运行到一定程度时，在偏心轮盘204g以及复位件308的作用下，铰接板304的一端可以抬起，从而配合贯通杆307将刮板305升起，并在刮板305升起的同时，活动板303会在连接件205与偏心轮盘204g的驱动下复位至孔洞的位置，以此往复可以在钻探的过程中对囤积的泥土与岩石碎块快速的处理。

工作原理：在需要对岩土进行钻探操作时，将该装置移动至合适的位置，并配合支撑腿102与相关接地结构对装置整体进行固定，并通过启动驱动电机106，使得驱动电机106驱动螺纹杆107转动，驱动电机106驱动螺纹杆107在螺纹筒110的内部转动，从而使得升降板105下降或者上升，升降板105进行升降移动时，通过连接杆104带动导向套103b在导向杆103a的表面滑动，从而使得升降板105移动更加流畅，通过设置的限位板103c可以对升降板105的高度进行限位，在升降板105下降的过程中可以使得固定齿条202驱动齿轮组结构204运转，通过设置厚度比为2∶1∶1的第一齿轮204b与第二齿轮204d和第三齿轮204f，使得固定齿条202驱动第一齿轮204b转动时，不会与第二齿轮204d以及第三齿轮204f发生触碰，第一齿轮204b转动时可以驱动第二齿轮204d转动，第二齿轮204d转动时可以驱动第三齿轮204f转动，从而带动偏心轮盘204g转动，并通过连接件205使得活动板303发生位移，通过偏心轮盘204g带动安装轴205a转动，配合铰接杆205b可以使得活动板303在安装框302的内侧移动，从而移动刮板305左右移动来达到刮料的目的，并且第一齿轮204b与第二齿轮204d和第三齿轮204f的直径比为1∶2∶1，可以达到减速的目的，通过偏心轮盘204g的下端挤压铰接板304，使得铰接板304紧贴在活动板303的顶部，从而使得刮板305与地面贴合，在偏心轮盘204g转动的过程中，配合连接件205可以使得活动板303进行移动，从而配合刮板305对泥土以及岩石碎块进行刮除，使得岩石碎块以及泥土远离孔洞的出口，并且在对岩石碎块以及泥土的处理过程中，不需要人工进行操作，并且配合复位件308以及偏心轮盘204g的下端远离铰接板304，从而使得铰接板304的一端升起，并配合滑板304b在滑槽304a内部滑动使得刮板305以及复位件308不会出现卡死的情况，并在刮板305升起的同时，活动板303会在连接件205与偏心轮盘204g的驱动下复位至孔洞的位置，以此往复可以在钻探的过程中对囤积的泥土与岩石碎块快速的处理，并且当刮板305上升时，通过活动板303向后端移动，使得驱动齿条309a驱动传动齿轮309c转动，从而使得从动齿条309d带动移动块309e向前端移动，通过圆杆309f在导向框302b的内侧滑动，使得驱动臂309g可以驱动刮除框309h向下移动，并且刮除框309h下移的过程中，通过活动杆309k与活动套309j可以对刮除框309h进行导向，使得刮除框309h与刮板305做相反运动，以此使得刮除框309h可以将刮板305上附着的泥土刮下，便于后续的操作。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。