岩土工程勘察用钻探装置

1.本发明涉及岩土钻探取样设备技术领域，尤其是一种岩土工程勘察用钻探装置。


背景技术：

2.岩土工程勘察是指根据建设工程的要求，查明、分析、评价建设场地的地质、环境特征和岩土工程条件，编制勘察文件的活动，岩土工程勘察的目的是运用测试手段和方法对建筑场地进行调查研究和分析判断，研究修建各种工程建筑物的地质条件和建设对自然地质环境的影响，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对岩土内部进行研究观察，以获取地质信息。
3.在进行岩土工程勘察时，岩土工程勘察钻探取样装置是不可缺少的工具，通过对岩石矿体进行钻探取样，以此来观察岩石内部的状况，目前在对硬质岩石进行钻探取样时，由于岩石的硬度较大，需要先使用钻探刀筒对岩石进行钻探，在对岩石进行钻探后，岩石在钻筒内部形成岩柱，此时需要对岩柱进行切断取出以完成取样，目前的切断方式多使用刮刀或者切割刀头对其进行切断，尤其在遇到较硬的岩石的时候，如果强行对其进行切断，很容易造成切断刀头的损坏，同时导致对岩芯的损坏，需要重新进行取样，导致钻探的效率降低和钻探设备的维护成本增加，为此急需一种岩土工程勘察用钻探装置，来解决目前的钻探装置不便对岩芯进行切断的问题。


技术实现要素：

4.为解决目前在对岩芯进行取样时，切断方式多使用刮刀或者切割刀头对其进行切断，尤其在遇到较硬的岩石的时候，如果强行对其进行切断，很容易造成切断刀头的损坏，同时导致对岩芯的损坏，需要重新进行取样，导致钻探的效率降低和钻探设备的维护成本增加的问题，发明一种岩土工程勘察用钻探装置。
5.本发明的技术方案是，包括安装架，其中，所述安装架上设有可上下移动的滑动体，所述滑动体的前端转动连接有连接体，所述连接体下侧滑动连接有外筒，所述连接体的内侧设有连接块，所述连接块的前侧开设有多个沿其周向均布的连接孔，所述连接块上设有多个可在连接孔内上下滑动的震杆，所述连接块的内部设有上下轴向的内筒，所述内筒的外侧固定连接有导向块，所述导向块与外筒滑动连接，每个所述震杆的下均贯穿导向块且开设有楔形凸起，所述内筒的下侧壁上开设有多个沿其周向均布的滑孔，每个所述滑孔内均设有震头，每个所述震头远离内筒的一端均开设为可与楔形凸起接触配合的楔形面，所述外筒的下端设有钻头，所述钻头与内筒滑动连接，所述连接体的上端设有连接机构，所述连接机构的上端拆卸连接有钻探驱动机构，所述连接机构的上端拆卸连接有取样驱动机构，所述钻探驱动机构和取样驱动机构择一安装在连接筒的上端，所述安装架的后侧设有可驱动滑动体上下移动的升降机构。
6.优选地，所述连接机构包括安装环、转动杆、连接筒、固定插柱，所述连接体的外侧拆卸连接有安装环，所述安装环的外侧设有多个转动杆，所述安装环的上端转动连接有连
接筒，所述连接筒的周侧开设有多个沿其周向均布的第一固定孔，所述连接体的外侧设有多个与第一固定孔一一对应的第二固定孔，每个第一固定孔内均设有可插入到与其对应的第二固定孔内的固定插柱。
7.优选地，所述钻探驱动机构包括固定板、安装罩、液压马达，所述连接筒的上端拆卸连接有固定板，所述固定板上转动连接有安装罩，所述安装罩与滑动体固定连接，所述安装罩内设有液压马达，所述液压马达与固定板固定连接。
8.优选地，所述取样驱动机构包括安装腔、滑动腔、压力油进口、压力油出口、滑动活塞、活塞杆、复位压簧、推块，所述连接筒的上端设有安装腔，所述安装腔内设有滑动腔，所述滑动腔的上端设有压力油进口，所述滑动腔的下侧设有压力油出口，所述滑动腔内设有可上下滑动的滑动活塞，所述滑动活塞的下端设有活塞杆，所述活塞杆上同轴套装有复位压簧，所述复位压簧的下端与滑动腔固定连接，所述活塞杆的下端贯穿滑动腔且设有推块，所述推块的下端可与震杆的上端接触连接，所述安装腔与滑动体固定连接。
9.优选地，所述升降机构包括升降机、导向杆，所述安装架的后侧固定连接有上下方向的升降机，所述升降机的前端设有导向杆，所述导向杆与安装架固定连接，所述滑动体可沿着导向杆上下滑动，所述升降机的输出端与滑动体固定连接。
10.优选地，每个所述震杆的下端均设有上下轴向的第一压簧，每个所述第一压簧的另一端均与连接块固定连接，每个所述震头远离内筒的一端均设有第二压簧，每个所述第二压簧的另一端均与内筒固定连接。
11.优选地，所述钻头的中部开设有上下贯通的通孔，所述通孔的内径略小于内筒的内径，所述钻头的下端设有多个钻探刀头，所述钻头的周侧开设有多个沿其周向均布的切削刀头，所述外筒的外侧开设有螺旋状的凸起。
12.优选地，所述钻头的内部开设有输注腔，所述钻头下端开设有多个沿其周向均布且与外界连通的输注孔，所述输注腔的上端设有输注管道。
13.优选地，所述安装架的下侧固定连接有多个固定支脚。
14.采用本发明的技术方案可以达到以下有益效果：（1）设置震杆、震头，岩石在内筒中形成岩柱之后，通过取样驱动机构带动震杆上下震动，震杆带动震头对岩柱进行震动冲击，进而将岩柱震断，方便对岩柱的取出，有利于提高岩柱的钻探取样效率，同时通过震头对岩柱的震动冲击，可以进行硬度较大岩石的取样，提高了钻探装置的使用寿命和适用性；（2）设置升降机构，通过升降机构带动钻探取样机构下降，进而对岩土进行向下钻取，有利于岩柱样本的形成，同时通过升降机构的上升过程带动震断后的岩柱进行提升，有利于样本的取出；（3）设置连接机构，通过连接机构有利于快速的对钻探驱动机构和取样驱动机构进行切换安装，有利于提高钻探取样过程的效率，同时便于操作，有利于操作人员的使用；（4）设置输注腔、输注管道，通过输注管道向输注腔供给冷却液，有利于对钻头进行降温，方便钻探过程的进行；本发明的技术方案在岩土钻探取样设备技术领域有着广泛的应用前景。
附图说明
15.图1为本发明中安装取样驱动机构后的轴测图。
16.图2为本发明中安装取样驱动机构后的主视图。
17.图3为本发明中安装取样驱动机构后的仰视图。
18.图4为本发明中安装取样驱动机构后的俯视图。
19.图5为本发明中安装取样驱动机构后的俯视全剖图。
20.图6为本发明中安装钻探驱动机构后的主视全剖轴测图。
21.图7为本发明中安装取样驱动机构后的主视全剖轴测图。
22.图8为本发明中安装取样驱动机构后的左视全剖轴测图。
23.图9为本发明中安装钻探驱动机构后的后视全剖轴测图。
24.图10为本发明中图3中a的局部放大图。
25.图11为本发明中图6中b的局部放大图。
26.图12为本发明中图7中c的局部放大图。
27.图13为本发明中图8中d的局部放大图。
28.图14为本发明中图9中e的局部放大图。
29.其中，1、安装架，2、滑动体，3、连接体，4、外筒，5、连接块，6、震杆，7、内筒，8、导向块，9、滑孔，10、震头，11、钻头，12、安装环，13、转动杆，14、连接筒，15、固定插柱，16、固定板，17、安装罩，18、液压马达，19、安装腔，20、滑动腔，21、压力油进口，22、压力油出口，23、滑动活塞，24、活塞杆，25、复位压簧，26、推块，27、升降机，28、导向杆，29、第一压簧，30、第二压簧，31、钻探刀头，32、切削刀头，33、凸起，34、输注腔，35、输注孔，36、输注管道，37、固定支脚。
具体实施方式
30.以下将结合附图对本发明各实施例的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施例，都属于本发明所保护的范围，在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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。
31.此外，术语“第一”、“第二”、“第三”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”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。
32.如图1-图14所示的岩土工程勘察用钻探装置，包括安装架1，安装架1上设有可上下移动的滑动体2，安装架1的后侧设有可驱动滑动体2上下移动的升降机构，升降机构包括升降机27、导向杆28，安装架1的后侧固定连接有上下方向的升降机27，升降机27为现有技术，用于带动滑动体2沿着导向杆28发生上下滑动，在图中未画出其内部机构，升降机27的前端固定连接有导向杆28，导向杆28为上下轴向，导向杆28与安装架1固定连接，滑动体2可沿着导向杆28上下滑动，升降机27的输出端与滑动体2固定连接，通过升降机27带动滑动体
2上下移动，安装架1的下侧固定连接有多个固定支脚37；在本实施例中，升降机27的行程为滑动体2可上下升降的高度，升降机27可选用液压升降机27，用于带动滑动体2沿着导向杆28发生上下滑动，通过导向杆28对滑动体2的滑动进行导向。有利于滑动体2的平稳运行，通过滑动体2的上下滑动，带动连接体3发生滑动，进而有利于钻探取样过程的进行，通过固定支脚37，便于对安装架1和升降机27进行固定。
33.如图1-图14所示的岩土工程勘察用钻探装置，滑动体2的前端转动连接有连接体3，连接体3下侧滑动连接有外筒4，连接体3的内侧固定连接有连接块5，连接块5的前侧开设有多个沿其周向均布的连接孔，连接块5上设有多个可在连接孔内上下滑动的震杆6，连接块5的内部设有上下轴向的内筒7，内筒7的外侧固定连接有导向块8，导向块8与外筒4滑动连接，每个震杆6的下均贯穿导向块8且开设有楔形凸起，内筒7的下侧壁上开设有多个沿其周向均布的滑孔9，每个滑孔9内均滑动连接有震头10，每个震头10远离内筒7的一端均开设为可与楔形凸起接触配合的楔形面，每个震杆6的下端均固定连接有上下轴向的第一压簧29，第一压簧29套装在震杆6上，每个第一压簧29的另一端均与连接块5固定连接，每个震头10远离内筒7的一端均固定连接有第二压簧30，每个第二压簧30的另一端均与内筒7固定连接，通过第一压簧29，便于对第一震杆6的位置进行复位，通过第二压簧30，便于对震头10的位置进行复位；在本实施例中，连接体3为环筒状，连接体3的下侧开设有限位凸起，外筒4的外侧壁与连接体3的内壁接触并保持滑动连接，同时通过限位凸起对外筒4的位置进行限位，通过限位凸起，使连接体3在向下移动时带动外筒4向下移动，有利于对外筒4施加压力，使外筒4对岩石保持压力并对其进行钻探，连接孔开设于连接块5的前侧，通过连接块5，有利于在连接体3转动时将动力传递给连接块5，进而传递给内筒7，同时通过连接在连接块5上设置多个连接孔，有利于对震杆6的上下滑动进行导向，有利于使震杆6带动震头10进行滑动，震头10在滑动时，对内筒7内的岩柱进行冲击震动，从而将岩柱震断，设置导向块8，导向块8的内侧与内筒7固定连接，导向块8的外侧与外筒4滑动连接，通过导向块8，有利于使内筒7和外筒4之间传递动力，有利于对岩石进行钻取，同时导向块8上设置有多个上下贯通的导向孔，导向孔与连接孔一一对应且等大，能进一步为震杆6的滑动进行导向，每个震头10靠近内筒7的一侧设置为合金震动头，通过合金震动头对岩柱的冲击对其进行破断，震头10的另一端设置为楔形面，震杆6在向下移动时，震杆6的楔形凸起与震头10的楔形面接触并推动震头10对岩柱进行冲击。
34.如图1-图14所示的岩土工程勘察用钻探装置，外筒4的下端拆卸连接有钻头11，钻头11与内筒7滑动连接，钻头11的中部开设有上下贯通的通孔，通孔的内径略小于内筒7的内径，钻头11的下端固定连接有多个钻探刀头31，钻头11的周侧开设有多个沿其周向均布的切削刀头32，外筒4的外侧开设有螺旋状的凸起33；在本实施例中，钻探刀头31和切削刀头32均采用硬质合金材质，方便对岩石进行切割，设置通孔的内径小于内筒7的内径，方便对岩柱进行取样，切削刀头32在对岩石进行切削后，岩料会经过外筒4上螺旋状的凸起33向上排出，有利于钻探过程的进行。
35.如图1-图14所示的岩土工程勘察用钻探装置，钻头11的内部开设有输注腔34，钻头11下端开设有多个沿其周向均布且与外界连通的输注孔35，输注腔34的上端连通有输注管道36；
在本实施例中，输注孔35位于相邻的两个钻探刀头31之间，用于向钻头11部位注入冷却液，且输注孔35的孔道设置为弯弧状，用于改变冷却液的喷射方向，便于使钻探刀头31和切削刀头32均能受到冷却液的冷却降温，有利于对钻探刀头31和切削刀头32进行保护，提高其钻探效果和使用寿命，在使用时，可将输注管道36与冷却液输注装置进行连通。
36.如图1-图14所示的岩土工程勘察用钻探装置，连接体3的上端设有连接机构，连接机构包括安装环12、转动杆13、连接筒14、固定插柱15，连接体3的外侧拆卸连接有安装环12，安装环12的外侧固定连接有多个转动杆13，安装环12的上端转动连接有连接筒14，连接筒14的周侧开设有多个沿其周向均布的第一固定孔，连接体3的外侧设有多个与第一固定孔一一对应的第二固定孔，每个第一固定孔内均设有可插入到与其对应的第二固定孔内的固定插柱15；在本实施例中，连接机构用于连接体3与钻探驱动机构或取样驱动机构进行连接，连接体3与安装环12通过螺纹连接进行拆卸，转动转动杆13，转动杆13带动安装环12发生转动，安装环12与连接体3螺纹连接并进行固定，同时安装环12带动连接筒14向下移动，在连接筒14上的第一固定孔与连接体3上的第二固定孔重合对应之后，将固定插柱15通过第一固定孔固定在第二固定孔内，此时连接筒14与连接体3之间被固定。
37.如图1-图14所示的岩土工程勘察用钻探装置，连接机构的上端拆卸连接有钻探驱动机构，连接机构的上端拆卸连接有取样驱动机构，钻探驱动机构和取样驱动机构择一安装在连接筒14的上端，在进行钻探过程时，将钻探驱动机构与连接筒14进行连接，同时将钻探驱动机构与滑动体2进行固定连接，在进行取样过程时，将取样驱动机构与连接筒14进行连接，同时将取样驱动机构与滑动体2进行固定连接，具体的连接方式可为螺栓连接，钻探驱动机构包括固定板16、安装罩17、液压马达18，连接筒14的上端拆卸连接有固定板16，固定板16上转动连接有安装罩17，安装罩17与滑动体2固定连接，安装罩17内固定连接有液压马达18，液压马达18与固定板16固定连接，液压马达18的输出端与固定板16固定连接，液压马达18在转动时，带动固定板16转动，固定板16带动连接筒14转动，连接筒14带动连接体3转动，进而进行钻探过程。
38.如图1-图14所示的岩土工程勘察用钻探装置，取样驱动机构包括安装腔19、滑动腔20、压力油进口21、压力油出口22、滑动活塞23、活塞杆24、复位压簧25、推块26，连接筒14的上端固定连接有安装腔19，安装腔19与滑动体2固定连接，安装腔19内开设有滑动腔20，滑动腔20的上端开有压力油进口21，滑动腔20的下侧开设有压力油出口22，滑动腔20内滑动连接有可上下滑动的滑动活塞23，滑动活塞23的下端固定连接有活塞杆24，活塞杆24上同轴套装有复位压簧25，复位压簧25的下端与滑动腔20固定连接，活塞杆24的下端贯穿滑动腔20且固定连接有推块26，推块26的下端可与震杆6的上端接触连接，在注入压力油时，滑动腔20内液压升高并带动滑动活塞23向下移动，滑动活塞23带动活塞杆24向下移动，活塞杆24带动推块26向下移动，同时复位压簧25被压缩，推块26与震杆6接触并带动震杆6向下移动，此时震杆6可推动震头10对岩柱进行冲击，在滑动活塞23移动至压力油出口22的下侧时，压力油经过压力油出口22流出，此时滑动腔20内的液压降低，由于复位压簧25的作用，复位压簧25带动滑动活塞23向上移动，此时继续注入压力油，滑动活塞23在滑动腔20发生往复上下移动，此时震杆6发生往复上下移动。
39.本装置的工作原理为：本装置在使用时，首先对岩石进行钻探，将钻探驱动机构与
连接筒14进行连接，启动液压马达18，液压马达18带动固定板16转动，固定板16带动连接筒14转动，连接筒14带动连接体3转动，连接体3带动连接块5和外筒4发生转动，外筒4带动钻头11转动，钻头11带动钻探刀头31和切削刀头32转动，此时向输注管道36内注入冷却液，同时启动升降机27，升降机27带动滑动体2向下移动，滑动体2带动连接体3向下移动，连接体3带动外筒4和连接块5向下移动，连接体3带动内筒7向下移动，外筒4带动钻头11向下移动并对岩石进行钻取，此时经过钻头11切割后的岩柱形成并经过通孔进入到内筒7中，在钻探到合适的位置时，此时对岩柱进行取样，将钻探驱动机构与连接筒14和滑动体2上拆卸下，并将取样驱动机构与连接筒14和滑动体2进行安装连接，此时向压力油进口21内注入压力油，滑动腔20内液压升高并带动滑动活塞23向下移动，滑动活塞23带动活塞杆24向下移动，活塞杆24带动推块26向下移动，同时复位压簧25被压缩，推块26与震杆6接触并带动震杆6向下移动，此时震杆6可推动震头10对岩柱进行冲击，在滑动活塞23移动至压力油出口22的下侧时，压力油经过压力油出口22流出，此时滑动腔20内的液压降低，由于复位压簧25的作用，复位压簧25带动滑动活塞23向上移动，此时继续注入压力油，滑动活塞23在滑动腔20发生往复上下移动，此时震杆6发生往复上下移动并反复对岩柱进行冲击，在对岩柱进行震断后，使滑动活塞23滑动至靠近压力油出口22的上侧，此时震头10滑动至内筒7内部并处于岩柱的断裂处之间，此时停止输注压力油，启动升降机27，使滑动体2向上移动，滑动体2带动连接体3向上移动，连接体3带动连接块5向上移动，连接块5带动内筒7向上移动，内筒7带动震头10向上移动，震头10带动岩柱移出外筒4，此时可对内筒7内的岩柱进行收集。
40.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。