一种端部卡片式的软弱土取样钻具制造技术

本发明专利技术公开了一种端部卡片式的软弱土取样钻具，包括有钻具管，在钻具管内设有活塞机构，在活塞机构上方设有固定隔板，活塞机构通过弹性复位机构与固定隔板连接；在活塞机构与钻具管之间设有锁定卡合机构；活塞机构还连接有拉绳，拉绳从钻具管中朝下延伸；在拉绳的下端连接有活动卡片，活动卡片的尾端通过转轴固定在钻具管的管壁下部形成可旋转结构，拉绳使拉绳将活动卡片拉至朝钻具管内中间横向伸出，形成对钻具管内土样的支撑卡紧结构。本发明专利技术通过在钻具内活塞、卡合机构、拉绳及活动卡片，当土样充满钻具后，由于卡合机构的止挡会使钻具进尺停止钻进。同时活动卡片被拉绳同步拉升而截断土层，并会托住土层，使土样不会掉落。

A Soft Soil Sampling Drilling Tool with End Card

The invention discloses an end card type soft soil sampling drill tool, which comprises a drill pipe, a piston mechanism in the drill pipe, a fixed diaphragm above the piston mechanism, a piston mechanism connected with the fixed diaphragm through an elastic reset mechanism, a locking clamping mechanism between the piston mechanism and the drill pipe, and a pulling rope connected with the piston mechanism, which is pulled down from the drill pipe. The bottom end of the pulling rope is connected with a movable card. The tail end of the movable card is fixed at the bottom of the pipe wall of the drill pipe through a rotating shaft to form a rotatable structure. The pulling rope pulls the movable card to the middle of the drill pipe and extends horizontally to form a supporting and clamping structure for the soil sample in the drill pipe. By means of piston, clamping mechanism, pulling rope and movable card in the drill tool, when the soil sample is filled with the drill tool, the drill tool footage will stop drilling due to the stop of the clamping mechanism. At the same time, the movable card is pulled up synchronously by the pulling rope to cut the soil layer, and will hold the soil layer so that the soil sample will not fall off.

【技术实现步骤摘要】
一种端部卡片式的软弱土取样钻具
本专利技术涉及地质钻探
，尤其涉及一种用于软弱土钻孔取样的地质钻设备。
技术介绍
钻探是指用钻机在地层中钻孔，以鉴别和划分地表下地层，并可以沿孔深取样的一种勘探方法。钻探是工程地质勘察中应用最为广泛的一种勘探手段，它可以获得深层的地质资料。钻探作为目前最成熟的勘探手段，被广泛应用于国内外各类工程中，并且钻探作为最直观揭示深层下卧土层的技术手段，编入我国规范标准中。钻探技术也随着国内基础设施建设的加快，得到了长足的发展，无论从钻探技术、钻探设备和钻探精度等方面，都有很大的发展和进步。而且近些年来，钻探技术快速发展，逐渐适应各类地形地质条件，甚至江河、胡泊、海洋上都可以进行钻探，钻探深度几百至几千米不等。在各类工程实践过程中，钻具不断的改进和更新，使之适应不同地形、不同土层的钻进和取样。传统的取样钻具多为通用型，在钻进过程中，操作人员为节省时间，加快钻进效率，用一种钻具进行钻深和取样。在坚硬土层中，这种方法较为合理，但是在软弱土层中，当软弱土层埋深较深时，钻进和提钻过程中以及剥离土样时，难免对软弱土进行扰动。如采用传统钻具，在软塑状态黏土中取样时，从深层提钻，钻具提升过程中，由于机械抖动等原因，难免使土样和钻具侧壁间产生相对位移。钻具提至地面后，多采用敲打、震动等方法分离土样，敲打过程中，也会产生相对位移，且震动容易导致土样析水，影响最终测试结果。最终得到的土样，较之原始土样，会被拉长，直径变小，且含水率也会受到影响。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是针对现有技术的缺陷，提供一种对于软弱土钻探更方便、深层取样更快捷、取样过程对原状土样扰动更小、可防止土样掉落、取样过程更加精确、使试验结果更精确的端部卡片式的软弱土取样钻具。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种端部卡片式的软弱土取样钻具，其与钻杆连接固定，包括有钻具管，其特征在于：在钻具管内的上部设置有一可上下活动的活塞机构，在活塞机构的上方固定有一固定隔板，活塞机构通过弹性复位机构与固定隔板连接形成可回弹复位的结构；在活塞机构与钻具管之间设置有用于在活塞机构被压缩时对活塞机构进行锁定的锁定卡合机构，通过该锁定卡合机构解除对活塞机构的锁定后，活塞机构通过弹性复位机构朝下推动至原始位置；活塞机构还连接有拉绳，拉绳从钻具管中朝下延伸；在拉绳的下端(靠近端口位置)连接有活动卡片，活动卡片的尾端通过转轴固定在钻具管的管壁下部形成可旋转结构，通过活塞机构带动拉绳使拉绳将活动卡片拉至朝钻具管内中间横向伸出，形成对钻具管内土样的支撑卡紧结构。进一步地，所述活塞机构包括有活塞和活塞连接座，活塞与活塞连接座连接固定，活塞连接座通过弹性复位机构与固定隔板连接，所述锁定卡合机构设置于活塞连接座与钻具管之间。进一步地，所述锁定卡合机构包括有固定在活塞连接座上端边缘位置的弹片式卡扣和设置于钻具管管壁中的锁定卡合孔，弹片式卡扣的上端设有朝外横向伸展并与锁定卡合孔相配的扣栓，在活塞上升至扣栓与锁定卡合孔对齐时弹片式卡扣推动扣栓插入锁定卡合孔内形成锁定结构。进一步地，在活塞连接座的上端边缘位置还设有与弹片式卡扣相配的导槽，所述扣栓位于该导槽中，导槽形成对扣栓向上移动的导向限位结构，使扣栓能与锁定卡合孔准确对接。进一步地，所述弹性复位机构包括有若干弹簧，每一弹簧套于一定向导杆上，定向导杆的下端与活塞连接座固定，并且定向导杆穿过固定隔板形成可上下活动的结构；在定向导杆的顶端具有卡帽，卡帽位于固定隔板上方形成防止活塞落下的结构。进一步地，在钻具管的管壁中设有绳槽，所述拉绳从绳槽中穿过延伸至钻具管的下部与活动卡片连接，这样使拉绳不会影响土样的钻取。进一步地，所述活动卡片共设有四处，形成十字分布设置于钻具管的管壁下部，且活动卡片为弯折结构，拉绳与其弯折处连接。拉绳将活动卡片拉起后使其前端水平插入芯样中，截断未进入钻具管的土层，并托住钻具管内的芯样。进一步地，在锁定卡合孔内设置有可内外横向移动的防水活塞，防水活塞形成对钻具管内的防水结构以及对扣栓的顶出结构。进一步地，所述活塞通过圆柱销与一对呈倒八字型的卡钳活动连接，卡钳的上端与活塞连接座连接成可旋转结构，并且卡钳的上部还装有扭簧，扭簧固定在活塞连接座上，便于活塞的安装和调节。优选地，所述拉绳为钢丝绳，钢丝绳强度高，容易获得。本钻具初始状态时与常规钻具无异，正常钻进，当钻具内充满土体时，土体接触到钻具内部的活塞。随着继续钻进，土样继续进入钻具内，并挤压活塞使其往上移动。这时，活塞产生位移，带动活塞连接座一起发生位移，并挤压顶部的弹簧。同时，随着活塞移动，弹簧逐渐压缩，钢丝绳被拉紧，使得端口处的活动卡片逐渐抬升，最终呈水平状。这时，上方弹簧经过压缩，活塞连接座上的扣栓经过位移，刚好卡进预留的锁定合孔内，活塞停止位移，钻具内不再新进土样。在活动卡片逐渐抬升的过程中，会逐渐切削土样，最终使土样与土层分离。当钻具内充满土样，钻进时即不再进尺，这时提起钻具，活动卡片对土样产生环抱撑托作用，使土样不会掉落，可全部取出。最后利用推杆等工具推动锁定卡合孔内的防水活塞，使扣栓被顶出锁定卡合孔，由于弹簧的推力作用，活塞连接座、活塞、钢丝绳及活塞卡片各最后复位，即可顺利取出完整的土样。本专利技术通过在钻具内活塞、卡合机构、拉绳及活动卡片，当土样充满钻具后，由于卡合机构的止挡会使钻具进尺停止钻进。同时活动卡片被拉绳同步拉升而截断土层，并会托住土层，使得钻具提升过程中土样不会掉落。这样在进行软弱土取样时，既能减少因土样不连续造成的重复取样操作，又能钻取较为完整的软弱土样，减少机械操作对土样造成的扰动增加试验精度。可大幅减小工作量，并减少传统方法中对原状软弱土样的扰动，因而对软土取样极为有效。附图说明图1为本专利技术钻进前的剖面示意图；图2为本专利技术钻进后的剖面示意图；图3为图1的A-A剖面示意图；图4为图2的B-B剖面示意图；图5为锁定卡合结构在卡紧前的局部放大图；图6为锁定卡合结构在卡紧后的局部放大图。图中，1为钻杆，2为钻具管，3为拉绳，4为活动卡片，5为卡钳，6为扭簧，7为活塞，8为圆柱销，9为锁定卡合孔，10为弹簧，11为定向导杆，12为固定隔板，13为活塞连接座，14为绳槽，15为防水活塞，16为弹片式卡扣，17为导槽，18为扣栓。具体实施方式本实施例中，参照图1-图6，所述端部卡片式的软弱土取样钻具，其与钻杆1连接固定，包括有钻具管2，在钻具管2内的上部设置有一可上下活动的活塞机构，在活塞机构的上方固定有一固定隔板12，活塞机构通过弹性复位机构与固定隔板12连接形成可回弹复位的结构；在活塞机构与钻具管2之间设置有用于在活塞机构被压缩时对活塞机构进行锁定的锁定卡合机构，通过该锁定卡合机构解除对活塞机构的锁定后，活塞机构通过弹性复位机构朝下推动至原始位置；活塞机构还连接有拉绳3，拉绳3从钻具管2中朝下延伸；在拉绳3的下端(靠近端口位置)连接有活动卡片4，活动卡片4的尾端通过转轴固定在钻具管2的管壁下部形成可旋转结构，通过活塞机构带动拉绳3使拉绳3将活动卡片4拉至朝钻具管2内中间横向伸出，形成对钻具管2内土样的支撑卡紧结构。所述活塞机构包括有活塞7和活塞连接座13，活塞7与活塞连接座13连接固定，活塞连接座13通过弹性复本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种端部卡片式的软弱土取样钻具，其与钻杆连接固定，包括有钻具管，其特征在于：在钻具管内的上部设置有一可上下活动的活塞机构，在活塞机构的上方固定有一固定隔板，活塞机构通过弹性复位机构与固定隔板连接形成可回弹复位的结构；在活塞机构与钻具管之间设置有用于在活塞机构被压缩时对活塞机构进行锁定的锁定卡合机构，通过该锁定卡合机构解除对活塞机构的锁定后，活塞机构通过弹性复位机构朝下推动至原始位置；活塞机构还连接有拉绳，拉绳从钻具管中朝下延伸；在拉绳的下端连接有活动卡片，活动卡片的尾端通过转轴固定在钻具管的管壁下部形成可旋转结构，通过活塞机构带动拉绳使拉绳将活动卡片拉至朝钻具管内中间横向伸出，形成对钻具管内土样的支撑卡紧结构。

【技术特征摘要】
1.一种端部卡片式的软弱土取样钻具，其与钻杆连接固定，包括有钻具管，其特征在于：在钻具管内的上部设置有一可上下活动的活塞机构，在活塞机构的上方固定有一固定隔板，活塞机构通过弹性复位机构与固定隔板连接形成可回弹复位的结构；在活塞机构与钻具管之间设置有用于在活塞机构被压缩时对活塞机构进行锁定的锁定卡合机构，通过该锁定卡合机构解除对活塞机构的锁定后，活塞机构通过弹性复位机构朝下推动至原始位置；活塞机构还连接有拉绳，拉绳从钻具管中朝下延伸；在拉绳的下端连接有活动卡片，活动卡片的尾端通过转轴固定在钻具管的管壁下部形成可旋转结构，通过活塞机构带动拉绳使拉绳将活动卡片拉至朝钻具管内中间横向伸出，形成对钻具管内土样的支撑卡紧结构。2.根据权利要求1所述的端部卡片式的软弱土取样钻具，其特征在于：所述活塞机构包括有活塞和活塞连接座，活塞与活塞连接座连接固定，活塞连接座通过弹性复位机构与固定隔板连接，所述锁定卡合机构设置于活塞连接座与钻具管之间。3.根据权利要求2所述的端部卡片式的软弱土取样钻具，其特征在于：所述锁定卡合机构包括有固定在活塞连接座上端边缘位置的弹片式卡扣和设置于钻具管管壁中的锁定卡合孔，弹片式卡扣的上端设有朝外横向伸展并与锁定卡合孔相配的扣栓，在活塞上升至扣栓与锁定卡合孔对齐时弹片式卡扣推动扣栓插入锁定卡合孔内形成锁定结构。4.根据权利要求3所述的端部卡片式的软...

【专利技术属性】
技术研发人员：张兴明，郝志斌，张轩，李建宇，戴阳，汪之凡，
申请(专利权)人：中交第四航务工程勘察设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44