一种地质勘察用取土装置及取土方法

技术领域

本发明涉及地质勘察技术领域，特别涉及一种地质勘察用取土装置及取土方法。

背景技术

地质勘探是通过各种手段、方法对地质进行勘查、探测。

中国发明专利CN110410028A公开了一种工程地质勘察装置，包括钻杆、固定于钻杆上部的把手和固定于钻杆下部的钻头，钻头内设有取样装置，取样装置包括取样管，取样管通过活动结构活动连接于钻头内，取样管上形成有至少两个收集槽，钻头的侧壁上形成有进料口，收集槽可与进料口对应。本发明具有以下优点和效果：钻头内的取样管上形成至少两个收集槽，当改变钻头的钻探深度，可通过不同的收集槽与进料口对应便捷实现不同土层的土样收集，从而无需经过钻探取样后将钻头拔出出料，然后再钻探取样的繁琐步骤，操作便捷，由此通过不同土层的取样对比，有利于提高勘察的精确度。

上述装置通过设置的取样管能够对不同层的泥土进行取样，但是在实际使用过程中，当样本的数量较多时，取样管的长度则会相应的增加，进而导致设备整体的体积较大，使得整体运行的稳定性下降，并且钻探过程中往往需要先取出少量的泥土进行分辨观察，通过上述结构操作则较为不便，综上所述，上述装置仍有改进之处。

因此，有必要提供一种地质勘察用取土装置及取土方法解决上述技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种地质勘察用取土装置及取土方法，以解决上述背景技术中提出的现有装置通过设置的取样管能够对不同层的泥土进行取样，但是在实际使用过程中，当样本的数量较多时，取样管的长度则会相应的增加，进而导致设备整体的体积较大，使得整体运行的稳定性下降的问题。

基于上述思路，本发明提供如下技术方案：一种地质勘察用取土装置，包括同轴设置的内筒以及外筒，外筒底端固定设置有钻头，所述外筒的外壁靠近底端位置处开设有贯穿的槽口，槽口处转动设置有导泥板，所述钻头的顶部设置有多组支撑环以及压环，压环与支撑环弹性连接；

所述支撑环与外筒之间设置有限位组件，且支撑环上设置有与外筒相配合的卡接组件，使得支撑环相对于外筒单向移动，当外部的土壤通过导泥板进入至外筒与内筒之间并落至压环顶部后，所述压环逐渐靠近支撑环，促使限位组件相对于支撑环弹出并与内筒相配合，当外筒带动支撑环相对于内筒转动时，能够带动支撑环以及压环向上移动。

作为本发明进一步的方案：所述限位组件包括弹性连接于支撑环内壁处的限位块，所述限位块与压环之间固定连接有拉绳，拉绳穿过支撑环并与其滑动连接，所述内筒的外侧周面上开设有螺旋状的限位槽，所述限位块与限位槽相配合。

作为本发明进一步的方案：所述卡接组件包括与支撑环弹性连接的卡块，所述外筒的内壁上开设有滑槽，所述滑槽内固定连接有与卡块相配合的凸块，所述卡块的顶部设置为斜面。

作为本发明进一步的方案：所述导泥板靠近外筒的一侧固定嵌设有第一磁铁，所述内筒的外侧周面处固定嵌设有与第一磁铁相配合的第二磁铁，第一磁铁与第二磁铁相对的一面具有相同的磁极。

作为本发明进一步的方案：所述外筒的外侧周面转动设置有固定架，所述内筒的上方设置有顶板，且内筒顶端处固定连接有支架，支架处设置有竖轴，竖轴与支架固定连接，且竖轴穿过顶板并与其转动连接，固定架的外侧一体成型有连接耳板，连接耳板与顶板之间固定连接有套筒，所述顶板处设置有锁紧螺杆，锁紧螺杆一端穿过顶板并与竖轴的外侧面接触，且锁紧螺杆与顶板螺纹连接，所述支架上滑动设置有限位杆，所述外筒的内壁上开设有多个与限位杆相配合的弧形槽。

作为本发明进一步的方案：所述固定架的顶部以及底部均设置有卡环，且卡环固定套设于外筒外侧。

作为本发明进一步的方案：所述导泥板上固定连接有圆轴，所述槽口内部顶面以及底面上均开设有圆孔，圆轴延伸至圆孔内并与外筒转动连接，且圆轴的外侧套设有卷簧，卷簧的两端分别与圆孔内壁以及圆轴的外侧壁固定连接。

作为本发明进一步的方案：所述槽口靠近第一磁铁的一侧固定连接有挡条。

作为本发明进一步的方案：所述压环与支撑环之间固定设置有支撑弹簧。

一种使用上述地质勘察用取土装置进行取土的方法，包括如下步骤：

通过转动外筒进行钻探，当钻探到一定深度需要取样时，通过拉杆带动限位杆向内移动，使得限位杆一端从弧形槽内移出，同时转动锁紧螺杆将竖轴固定，当外筒上的导泥板转动至第二磁铁处时，通过第一磁铁与第二磁铁之间的斥力可以促使导泥板向外偏转，从而使得导泥板远离外筒的一端能够插入至土壤中，之后随着外筒的旋转，导泥板能够将土壤刮下并导入至外筒与内筒之间，进入至内筒与外筒之间的泥土会落至压环上，从而使得压环相对于支撑环向下移动，在此过程中，拉绳被松开，当支撑环上的限位块转动至限位槽处时，限位块将会弹出并插入至限位槽内，使得支撑环相对于内筒转动的过程中能够沿着竖直方向向上移动，进而带动压环顶部的土壤在内筒与外筒之间向上移动。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：此装置通过限位组件与卡接组件的配合，使得钻探的过程中，利用导泥板能够对不同层的土壤进行取样，并且样本会落在各组支撑组件上，利用支撑组件能够将各个样本移动至槽口的上方，当然，使用过程中也可以直接将支撑组件移动至外筒的顶端，使得工作人员可以及时地对样本进行存放，设备整体的体积较小，虽然设置有多个支撑组件，但是外筒的长度并未因此增加太多，使得装置整体能够平稳运行，此装置在使用时是对钻孔内壁处的土壤进行刮除取样，因此并不需要将钻孔内的土壤全部导出，此外，装置能够选择性地对不同深度的土壤进行取样，可操作性较高。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的齿圈与支架结构示意图；

图3是本发明的导泥板与槽口结构示意图；

图4是本发明的外筒与内筒剖视图；

图5是本发明的第一磁铁结构示意图；

图6是本发明的限位槽结构示意图；

图7是本发明图2的A处放大结构示意图；

图8是本发明图4的B处放大结构示意图；

图9是本发明的压环以及支撑环结构示意图；

图10是本发明的限位块结构示意图；

图11是本发明图9的C处放大结构示意图；

图12是本发明的第二磁铁结构示意图；

图13是本发明的卷簧结构示意图。

图中：1、底板；2、固定架；3、套筒；4、丝杆；5、顶板；6、锁紧螺杆；7、竖轴；8、内筒；9、齿圈；10、齿轮；11、外筒；12、套杆；13、弧形槽；14、限位杆；15、导泥板；16、槽口；17、钻头；18、压环；19、支撑环；20、限位槽；21、第一磁铁；22、挡条；23、拉杆；24、支撑弹簧；25、卡块；26、凸块；27、滑槽；28、拉绳；29、限位块；30、第一弹簧；31、第二磁铁；32、第三磁铁；33、斜面；34、卷簧；35、圆轴；36、卡环。

具体实施方式

如图1所示，一种地质勘察用取土装置及取土方法，包括同轴设置的内筒8以及外筒11，具体地，外筒11底端端面通过螺钉固定设置有钻头17，钻头17的底部一体成型有多个凸起，如图4所示，内筒8底端置于钻头17的顶部端面处；

如图1-2所示，所述外筒11的外侧周面转动设置有固定架2，具体地，固定架2的顶部以及底部均设置有卡环36，且卡环36固定套设于外筒11外侧，当固定架2在竖直方向上移动时，可以带动外筒11同步移动，从而有利于进行钻孔。

所述内筒8的上方设置有顶板5，且内筒8顶端处固定连接有支架12，支架12处设置有竖轴7，具体地，竖轴7与支架12固定连接，且竖轴7穿过顶板5并与其转动连接，在固定架2的外侧一体成型有连接耳板，连接耳板与顶板5之间固定连接有套筒3，所述底板1的上方设置有丝杆4，丝杆4穿过套筒3并与其螺纹连接，通过此结构可以带动外筒11以及内筒8同步向下移动，从而对土壤进行钻探。

而为了带动外筒11旋转，可以在固定架2上通过底座固定安装一电机，电机的输出轴安装有齿轮10，而外筒11的外侧周面处则固定套设有与齿轮10相啮合的齿圈9，通过此方式来带动外筒11旋转，当然，实际使用时，也可以在电机的输出轴与外筒11之间套设一皮带，通过皮带传动的方式来带动外筒11旋转。

如图1-4所示，为了对泥土进行取样，在外筒11的外侧壁靠近底端位置处开设有贯穿的槽口16，槽口16处转动设置有导泥板15，如图5所示，导泥板15通过圆轴35与外筒11转动配合，且导泥板15远离圆轴35的一端较薄，以便于插入至土壤中，当导泥板15向外偏转并插入至土壤中时，外筒11带动导泥板15转动的过程中，可以将土壤刮除并导入至外筒11与内筒8之间进行储存。

为了对不同层的泥土进行取样，在钻头17的顶部布置有多组升降组件，所述升降组件包括支撑环19以及设置于支撑环19上方的压环18，具体地，压环18与支撑环19弹性连接，且支撑环19与外筒11之间设置有限位组件，此外，支撑环19上设置有与外筒11相配合的卡接组件，使得支撑环19相对于外筒11只能单向地向上移动，实际使用过程中，当外部的土壤通过导泥板15进入至外筒11与内筒8之间后会落至压环18顶部，使得压环18相对于支撑环19向下移动，在此过程中，所述限位组件相对于支撑环19弹出并与内筒8相配合，当外筒11带动支撑环19相对于内筒8转动时，能够促使支撑组件向上移动，进而带动样本在内筒8与外筒11之间向上移动，实际应用时，可以根据此样本来确定钻探的深度，当确定钻探深度后，利用此结构还能够对不同层的土壤进行取样。

如图2-9、11-13所示，上述限位组件包括弹性连接于支撑环19内壁处的限位块29，所述限位块29与压环18之间固定连接有拉绳28，拉绳28穿过支撑环19并与其滑动连接，所述内筒8的外侧周面上开设有螺旋状的限位槽20，所述限位块29与限位槽20相配合，具体地，限位槽20的顶端延伸至内筒8的顶端端面处。

所述卡接组件包括与支撑环19弹性连接的卡块25，所述外筒11的内壁上开设有滑槽27，滑槽27沿着外筒11的直径方向布置，且滑槽27内固定连接有与卡块25相配合的凸块26，所述卡块25的顶部设置为斜面33，使得卡块25相对于凸块26只能向上移动。

此外，在导泥板15靠近外筒11的一侧固定嵌设有第一磁铁21，所述内筒8的外侧周面处固定嵌设有与第一磁铁21相配合的第二磁铁31，第一磁铁21与第二磁铁31相对的一面具有相同的磁极，当外筒11上的导泥板15移动至第二磁铁31处时，通过第一磁铁21与第二磁铁31之间的斥力可以促使导板向外偏转并插入至土壤中，此时随着外筒11的旋转可以将泥土刮入至外筒11与内筒8之间；

而为了外筒11能够单独转动，在顶板5处设置有锁紧螺杆6，具体地，顶板5上开设有与竖轴7相配合的通孔，而锁紧螺杆6的一端则穿过顶板5并与竖轴7的外侧面接触，且锁紧螺杆6与顶板5螺纹连接；上述支架12具体有内环、外环以及固定于内环与外环之间的套杆12组成，套杆12内滑动设置有限位杆14，限位杆14穿过外环以及内筒8并与两者滑动连接，而外筒11的内壁上则开设有多个与限位杆14相配合的弧形槽13，当限位杆14的一端插入至弧形槽13内部后，外筒11在转动的过程中能够同步带动内筒8旋转，而为了对限位杆14进行控制，所述套杆12的顶部开设有条形槽，限位杆14上固定连接有拉杆23，拉杆23穿过条形槽并与其滑动连接。

实际使用时，通过电机带动外筒11以及外筒11底部的钻头17转动进行钻孔，当钻探到一定深度需要取样时，可以通过拉杆23带动限位杆14向内移动，使得限位杆14一端从弧形槽13内移出，同时转动锁紧螺杆6将竖轴7固定，避免内筒8转动，此时外筒11则能够相对于内筒8转动，当外筒11上的导泥板15转动至第二磁铁31处时，通过第一磁铁21与第二磁铁31之间的斥力可以促使导泥板15向外偏转，从而使得导泥板15远离外筒11的一端能够插入至土壤中，之后随着外筒11的旋转，导泥板15能够将土壤刮下并导入至外筒11与内筒8之间，当外筒11带动导泥板15旋转一周后，取样完成，导泥板15此时不会受到土壤的限位，因此能够复位至槽口16内，以免影响后续外筒11的钻探作业，进入至内筒8与外筒11之间的泥土会落至压环18上，从而使得压环18相对于支撑环19向下移动，在此过程中，拉绳28被松开，由于支撑环19上的卡块25滑动设置于外筒11内壁的滑槽27内，使得外筒11转动时可以带动支撑环19同步旋转，而当支撑环19上限位块29转动至限位槽20处时，限位块29将会弹出并插入至限位槽20内，由于限位槽20为螺旋状，使得支撑环19相对于内筒8转动的过程中能够沿着竖直方向向上移动，进而带动压环18顶部的土壤在内筒8与外筒11之间向上移动直至移动至外筒11的顶端，工作人员可以对土壤进行观察，从而确定钻探的深度，当然，也可以将移动至槽口16上方的支撑环19稳定在外筒11与内筒8之间，后续将限位杆14的一端重新插入至弧形槽13内，并且反向转动锁紧螺杆6松开竖轴7，使得内筒8与外筒11同步旋转，此时可以带动外筒11以及钻头17继续向下钻探，到合适的位置后，重复上述操作，使得导泥板15将此层的泥土刮下并导入至内筒8与外筒11之间，进入至内筒8与外筒11之间的泥土会落至下一层的压环18上，通过此层的支撑组件能够带动取样的泥土移动至槽口16的上方。

综上所述，此装置通过限位组件与卡接组件的配合，使得钻探的过程中，利用导泥板15能够对不同层的土壤进行取样，并且样本会落在各组支撑组件上，利用支撑组件能够将各个样本移动至槽口16的上方，当然，使用过程中也可以直接将支撑组件移动至外筒11的顶端，使得工作人员可以及时地对样本进行存放，设备整体的体积较小，虽然设置有多个支撑组件，但是外筒11的长度并未因此增加太多，使得装置整体能够平稳运行，此装置在使用时是对钻孔内壁处的土壤进行刮除取样，因此并不需要将钻孔内的土壤全部导出，此外，装置能够选择性地对不同深度的土壤进行取样，可操作性较高。

如图1-3所示，底板1的底部固定连接有滚轮，以便于设备整体的移动，在底板1的顶部固定连接有第二电机，第二电机的输出轴与丝杆4转动连接，以此来带动丝杆4旋转，此外，底板1的顶部还固定设置有L形的支撑板，丝杆4的顶端与支撑板转动连接。

实际应用时，可以在卡环36靠近固定架2的一侧安装多个滚珠，以此来减小卡环36与固定架2之间的摩擦力；参考卡环36的结构，具体应用时，可以在竖轴7的外侧固定套设有两挡环，挡环位于分别与顶板5的顶部以及底部，使得顶板5移动的过程中能够同步带动竖轴7移动，进而通过支架12带动内筒8移动。

如图5、图12-13所示，所述槽口16内部顶面以及底面上均开设有圆孔，圆轴35延伸至圆孔内并与外筒11转动连接，且圆轴35的外侧套设有卷簧34，卷簧34的两端分别与圆孔内壁以及圆轴35的外侧壁固定连接，以此来带动导泥板15复位；

此外，还可以在内筒8的外侧周面上固定嵌设第三磁铁32，第三磁铁32与第一磁铁21相对的一面具有不同的磁极，当导泥板15将泥土导入至内筒8与外筒11之间后，通过第三磁铁32与第一磁铁21之间的吸力能够辅助导泥板15复位。

所述槽口16靠近第一磁铁21的一侧固定连接有挡条22，用来对导泥板15进行限位，当导泥板15复位后，所述导泥板15与挡条22相接触。

如图10-11所示，所述压环18与支撑环19之间固定设置有支撑弹簧24，以此来实现压环18与支撑环19之间的弹性连接；所述支撑环19内壁上开设有凹槽，而限位块29则滑动设置于凹槽内，且凹槽内设置有第一弹簧30，第一弹簧30的两端分别与限位块29以及凹槽相对的一面固定连接；所述拉绳28远离压环18的一端延伸至凹槽内并与限位块29固定连接；

所述支撑环19的外侧周面上开设有安装槽，所述卡块25滑动设置于安装槽内，且安装槽内设置有弹簧，弹簧的两端分别与卡块25以及安装槽相对的一面固定连接。