[發(fā)明專利]一種地面采取探井內原狀樣的機械裝置

在審

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• 申請日: 2020-03-06
• 公開（公告）號: CN113358392A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發(fā)明（設計）人: 靳職鋒
• 申請（專利權）人: 靳職鋒;山西華晉巖土工程勘察有限公司
• 主分類號: G01N1/08
• 分類號: G01N1/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

一種地面采取探井內原狀樣的機械裝置發(fā)明，本發(fā)明涉及一種僅通過地面操作實現(xiàn)采取探井內深層原狀樣的機械裝置。本發(fā)明主要解決：①探井人工取樣人工的安全風險、低工效、高成本；②保持土樣滯留時間，消除開土工序，節(jié)約成本，提高工效。本發(fā)明通過兩個裝置解決問題：1.通過新型薄壁取樣器，靜力貫入探井側壁直接獲得探井環(huán)刀原狀樣，分離式對開取樣器能有效提高取樣效率。2.通過齒輪傳動裝置，從地面完成取樣器水平推力的輸出，推動取樣器完成靜力貫入，反轉齒輪裝置退出取樣器，依次反復完成不同深度取樣工作。

技術領域

本發(fā)明涉及一種僅通過地面操作實現(xiàn)采取探井內深層原狀樣的機械裝置。

背景技術

探井是一種地質調查手段，通過機械或人工從地面鉆孔至設計探查深度，形成直徑 700mm左右的井孔，深度20-30m，勘察技術中探井原狀樣的采取目前主要通過人工下到井中既定位置，通過掏土切割井筒側壁土層形成土樣塊，一般尺寸為200*100*100mm，切割得到的原狀土樣密封包裝送回土工實驗室，實驗室人員在土塊中采用環(huán)刀取樣進行濕陷性試驗和其他物理力學性質試驗。

探井人工采樣工作過程中存在如下風險事件：高處墜落、氣體中毒、呼吸障礙、物體打擊，所需要的人工為3人，配套資源有發(fā)電機、送風機、風管、氧氣源、防墜繩、應急設備等，人工操作時間長、人力成本高、風險大、工效慢，并且目前從業(yè)者多為1965-1970 年左右的人員，由于行業(yè)特殊性和高風險性，從業(yè)人員越來越少，人力成本越來越高，已經很難滿足工程建設的需要。

人工采取探井原狀樣后密封堆放于作業(yè)現(xiàn)場，待積攢一定土樣量后送回土工實驗室，土工實驗室根據(jù)生產節(jié)奏安排開土、取樣及安裝儀器進行試驗，在此過程中存在3-5天滯留期，土樣在搬運、密封包裝中在一定程度上受到擠壓、受潮、溫度變換等影響，對土樣的物理力學性質造成一定影響。

因此有必要研發(fā)一種采樣裝置，改善這種落后的生產方式，而且通過取樣器的研發(fā)創(chuàng)新，探井原狀樣一步到位至環(huán)刀土樣，密閉送回土工實驗室及時進行室內試驗，減少時間的滯留效應造成物理力學指標的變化。

發(fā)明內容

探井薄壁取樣器：通過靜力快速連續(xù)壓入，速率大于0.1m/s；取樣器采用薄壁鍍鋅鋼材，壁厚2mm，薄壁利于貫入且對土層擾動小；取樣器采用對開分離式，方便環(huán)刀樣的安裝與拆卸，取樣器兩端采用絲扣連接,靠近推進器部分為母扣，接近管靴部分為子扣；每個取樣器布置3-5個環(huán)刀樣(雙線法時可部分貫入，單線法時全部貫入)，環(huán)刀首尾預留10mm的廢土段；取樣器內壁每邊預留1-2mm間隙，使用時涂刷潤滑劑，方便環(huán)刀土樣拆卸；取樣器外部設置5道凹槽，深度1mm，方便取樣器貫入時排土和排鉆進形成的氣壓；管靴底部為母扣，管靴端部8mm段依照14度進行弧線下切，方便貫入及排氣，下切段不宜長，否則容易造成土的擠壓密實，影響土樣質量。

推進器：推進器為90mm的淬化鋼質實心桿，兩側為鋸齒，齒距6.666，通過鋸齒與兩側齒輪相貼合達到推進的目的，推進器至少保證桿段長度150mm，滿足取樣器的取樣長度要求，并保留10％的富余，推進器前端與取樣器絲扣相接，長度30mm，齒輪箱內外各 15mm；在齒輪箱兩端設置限位墊塊，94*5*2mm，限位墊塊翼高5mm，墊塊用于安放固定推進器。

齒輪箱：長度240*185*180mm,厚度2mm的鍍鋅鐵皮，一方面輕便易于攜帶轉運，一方面保護齒輪裝置不受灰塵、粉塵等腐蝕，齒輪箱內安裝2個齒輪，型號33228620，齒距6.666，M＝2,齒輪轉動帶動推進器向前推進，進而推動取樣器進入土層完成取樣工作，每個齒輪安置于2根平行的軌道上，根據(jù)取樣器入土深度調整齒輪在軌道的定位起始位置，在軌道上行動通過直徑4mm的滾珠實現(xiàn)，齒輪中間可用于外徑20mm的淬化鋼質桿穿過，越過齒輪20mm，推進器底端通過20mm的鋼管焊接或螺栓連接，固定齒輪的位置。

鉆桿：淬化鋼質桿，直徑20mm，一端母扣，一端子扣，規(guī)格為1m和2m的制成品，便于安裝連接在探井不同深度處取樣，取樣時依照探井深度及取樣位置依次接續(xù)進行，鉆桿每隔5m時加橫撐進行固定，防止搖柄搖動齒輪時引起的晃蕩影響取樣裝置的穩(wěn)定性。