[發(fā)明專(zhuān)利]一種用于巖土地層的新型水氣同步取樣探頭

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010021761.0
• 申請(qǐng)日: 2020-01-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111024452A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-04-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王勇;鄭紅劍;孔令偉;王盼;李好強(qiáng);千金柳
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所;武漢吉?dú)W信海洋科技股份有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01N1/14
• 分類(lèi)號(hào): G01N1/14;G01N1/24
• 代理公司: 武漢宇晨專(zhuān)利事務(wù)所 42001
• 代理人: 余曉雪

本發(fā)明公開(kāi)了一種用于巖土地層的新型水氣同步取樣探頭，包括錐尖、殼體組件、第一快接組件、驅(qū)動(dòng)組件和線纜接頭，殼體組件包括連接筒柱和線纜連接頭，連接筒柱底部連接有錐側(cè)連接頭，錐側(cè)連接頭底部設(shè)有錐尖，錐側(cè)連接頭底部與錐尖之間設(shè)有透水圈，第一快接組件安裝于連接筒柱內(nèi)部，第一快接組件包括第一連接頭、第一快接公頭、第一快接母頭、第二連接頭和第一取樣筒，連接筒柱通過(guò)頂柱與線纜連接頭連接，驅(qū)動(dòng)組件包括電機(jī)、絲杠、導(dǎo)向塊和導(dǎo)筒，筒底部與第一取樣筒頂部連接固定。本發(fā)明通過(guò)連接頭、快速接頭及球頭將兩個(gè)取樣筒連通并形成一個(gè)封閉的空間，利用電機(jī)驅(qū)動(dòng)取樣筒軸向移動(dòng)，帶動(dòng)連接頭和快速接頭軸向移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)取樣筒的打開(kāi)或封閉。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種探頭裝置，尤其涉及一種用于巖土地層的新型水氣同步取樣探頭。

背景技術(shù)

取樣探頭廣泛應(yīng)用于地質(zhì)勘察、巖土工程勘察、海洋地質(zhì)調(diào)查領(lǐng)域，用于對(duì)一定地區(qū)內(nèi)的地下流體、巖石、地層構(gòu)造、礦產(chǎn)及地貌等樣品進(jìn)行取樣觀察研究，通過(guò)對(duì)所采樣品的組分、背景成分，樣品的溫度、壓力、流量等參數(shù)測(cè)量來(lái)評(píng)價(jià)該地區(qū)的地質(zhì)特征。

巖土地層中的水是地球巖石圈物質(zhì)循環(huán)的重要組成部分，也是人類(lèi)可利用水資源的重要組成部分。巖土中許多物理、化學(xué)和生物過(guò)程常常需要在一定的水分條件下才能進(jìn)行。此外，許多土體性質(zhì)，如結(jié)構(gòu)性、塑性、壓縮性、附著性、粘著性、粘結(jié)性等，都與地層中的水分狀況密切相關(guān)。水分在巖土地層中的儲(chǔ)存、運(yùn)動(dòng)和變化對(duì)巖土環(huán)境影響甚大，因此，在巖土工程中經(jīng)常需要對(duì)不同地層和位置的地下水進(jìn)行取樣，經(jīng)過(guò)測(cè)試化驗(yàn)分析后，了解和推斷巖土層的相關(guān)特性。

巖土地層中還天然存在各種氣體，如：大氣、土壤中的氣、沉積巖中的氣、地幔排出氣、海底沉積物中的氣等。依據(jù)氣體相態(tài)的不同可分為：游離氣、溶解氣、吸附氣和固體水溶氣；依據(jù)成分主要分為CH₄、N₂、H₂S和CO₂等。氣體在巖土層中賦存并相互作用，一方面成為資源被開(kāi)采利用，另一方面也可能成為一種潛在地質(zhì)災(zāi)害對(duì)工程構(gòu)成威脅。如我國(guó)的東南沿海、長(zhǎng)江中下游地區(qū)，包括蘇、浙、滬、閩、粵、瓊、湘、鄂、贛等的第四系巖土地層中就廣泛分布有淺層氣(主要成分為CH₄)，成為一種典型的工程地質(zhì)災(zāi)害——淺層氣地質(zhì)災(zāi)害。我國(guó)著名的杭州灣跨海大橋在前期的工程勘察過(guò)程中就曾出現(xiàn)過(guò)淺層氣體噴發(fā)燃燒導(dǎo)致船損人傷的事故。隨著地下空間開(kāi)發(fā)的深入，越來(lái)越多的工程遭遇到了地下有害氣體，含有害氣體地層的工程災(zāi)害問(wèn)題愈發(fā)突出。當(dāng)工程遭遇含氣地層時(shí)，首先要需要查明地層中氣體的來(lái)源、主要貯存層位、分布范圍等，而含氣地層中氣樣的采集獲取，對(duì)于反演所建工程場(chǎng)地中含氣土層的產(chǎn)氣環(huán)境、產(chǎn)氣年代和氣體運(yùn)移聚集過(guò)程等十分重要。

現(xiàn)有巖土工程技術(shù)對(duì)地層中的水、氣樣品采集，多依賴(lài)于鉆探。先在地表鉆探成孔，成孔后再將取樣器放入鉆孔井內(nèi)進(jìn)行樣品采集。這種方式由于預(yù)先鉆孔，往往會(huì)造成地層沿不同深度層位的水或氣體混溶，從而導(dǎo)致所取樣品并非代表是從預(yù)定深度位置地層中獲取的，可能導(dǎo)致不準(zhǔn)確的化驗(yàn)結(jié)果，進(jìn)而造成巖土層特性的誤判。同時(shí)，現(xiàn)有的地下水、氣樣品采集裝置往往是獨(dú)立的，也即采水與采氣樣品裝置各自獨(dú)立，不具備對(duì)采水、采氣的同步實(shí)施功能。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足之處，本發(fā)明的目的在于提供一種用于巖土地層的新型水氣同步取樣探頭，取樣探頭通過(guò)連接頭、快速接頭及設(shè)置在快速接頭內(nèi)的球頭將兩個(gè)取樣筒連通，并能夠在彈簧的支撐下組成一個(gè)封閉的空間，利用電機(jī)驅(qū)動(dòng)取樣筒軸向移動(dòng)，帶動(dòng)連接頭和快速接頭軸向移動(dòng)，使球頭與快速接頭內(nèi)部的階梯孔相配合，實(shí)現(xiàn)取樣筒的打開(kāi)或者封閉；將探頭壓入至預(yù)定層位，即可完成對(duì)預(yù)定層位的巖土地層中水氣樣品的同步采集工作，使用起來(lái)非常方便。

本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：