探井机械化取土试样方法与流程

1.本发明涉及湿陷性黄土场地的工程勘察，尤其是涉及一种探井机械化取土试样方法。


背景技术：

2.在工程勘察中，尤其是湿陷性黄土场地的工程勘察中，探井作为一种重要的勘探手段，因其可采取“无扰动”的ⅰ级土试样得以广泛应用。当前，探井成孔的作业模式一般分为人工洛阳铲掏挖和机械洛阳铲掏挖两种，但成孔完成后的取土试样，均为人工取土试样，即：由安装在地面孔口处的辘轳将操作人员下放到孔底，操作人员自下而上在孔壁上人工取土试样，一般上、下取土间隔为1.0米。由于探井一般深度为10-20米，部分较深的探井可达30-40米，井内时常会出现缺氧、有害气体等情况，且尚存在井壁局部坍塌、上部掉块等风险，严重威胁井内操作人员的生命安全，人员伤亡的事故时有发生。即便未出现安全事故，由于每个探井中需取10-20个、甚至是30-40个土试样，受操作人员的取土速度及体力所限，每个探井取土试样的时间较长、工作效率较低，费时费力，人员成本高。


技术实现要素：

3.本发明目的在于提供一种工作效率高、作业成本低、安全可靠的探井机械化取土试样方法。
4.为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：本发明所述探井机械化取土试样方法，采用下述取土装置：所述取土装置，包括上开口圆柱形筒体，所述筒体的筒口设置有起吊绳索；筒体内腔中部水平设置有承力板，承力板上设置有取土器，对应于所述取土器的筒体侧壁上开设有取土窗口；筒体底壁上设置有用于向取土器提供动力的动力源；所述取土试样方法，包括下述步骤：步骤1，探井成孔完成后，在所述孔口安放好卷扬机，将所述卷扬机的吊钩与所述起吊绳索连接，然后操作卷扬机将筒体下放到孔底的取样位置处；步骤2，通过有线或无线方式，操作所述取土器的取土刀自所述取土窗口推入孔壁土体内，然后收回带有土体的取土刀；步骤3，操作卷扬机将筒体提升至孔口取出土试样，然后操作卷扬机将筒体下放到下一个取样位置；步骤4，重复步骤2、步骤3，直至完成探井内预设的各个取样位取土工作。
5.进一步地，所述取土器，包括设置在所述承力板上的滑槽，所述滑槽朝着所述取土窗口设置，所述取土刀滑动设置在滑槽上；取土刀由第一刀头和第二刀头组成；所述第一刀头由底刀片、垂直连接在所述底刀片左右两侧边缘的左立刀片、右立刀片，以及与所述左、右立刀片和底刀片后边缘连接的后立板所构成的撮斗形结构；所述第二刀头为平板铲刀；所述后立板上设置有承力架，所述承力架上，沿左立刀片或右立刀片上边缘方向设置有用
于承载所述平板铲刀的承载杆，所述承载杆前端与位于后立板上边缘位置处的所述承力架拆卸连接，承载杆中部与承力架后端相铰接，平板铲刀设置在承载杆上，承载杆上设置有第二液压缸，所述第二液压缸的活塞杆端部与平板铲刀后边缘连接；承力板上设置有第一液压缸，所述第一液压缸的活塞杆端部与承力架相铰接；所述动力源为液压泵站，所述液压泵站设置在筒体底壁上，液压泵站用于驱动第一、第二液压缸工作。
6.优选地，所述左、右立刀片均为直角梯形结构。
7.进一步地，所述筒体底壁上和所述承力板上，分别开设有通气孔。
8.进一步地，所述承力板外缘沿周向均匀设置有至少三个沿径向延伸的滑块；筒体内壁上对应于每个所述滑块位置处，分别沿筒体轴向设置有滑槽，所述滑槽向上延伸至筒口。
9.本发明实现了完全替代传统人工取土试样过程，消除了人工取土试样的各种安全隐患（缺氧、有害气体、塌孔、掉块等），大大提高了工作效率、节约了勘探作业费用，且从根本上保证了勘探作业人员的安全。
附图说明
10.图1是本发明所述取土装置的结构示意图。
11.图2是本发明所述取土器的结构示意图。
具体实施方式
12.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
13.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
14.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
15.另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。
16.另外，全文中出现的“和/或”的含义为，包括三个并列的方案，以“a和/或b为例”，包括a方案，或b方案，或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
17.本发明所述的探井机械化取土试样方法，采用下述取土装置：如图1、2所示，所述取土装置，包括上开口圆柱形筒体1，筒体1的筒口设置有起吊绳索2，筒体1内腔中部水平设置有承力板3，筒体1底壁上和承力板3上分别开设有通气孔4，这样便于筒体1在探孔内上下移动而不受空气阻力。
18.承力板3外缘沿周向均匀置有四个沿径向延伸的滑块，筒体1内壁上对应于每个滑块位置处，分别沿筒体轴向设置有滑槽5，滑槽5向上延伸至筒口，滑槽5用于承力板3的装入和取出，便于对承力板3上的设备和筒体1内的设备进行安装、拆卸、维护。
19.承力板3上设置有取土器，对应于取土器的筒体侧壁上开设有取土窗口6，筒体1底壁上设置有用于向取土器提供动力的动力源（液压泵站）7。
20.如图2所示，取土器包括设置在承力板3上的滑槽8，滑槽8朝着取土窗口6方向设置，取土刀滑动设置在滑槽8上，这样便于取土刀在动力作用下切入探井侧壁内或自探井侧壁内收回，同时起到取土刀导向作用。
21.取土刀由第一刀头和第二刀头组成；第二刀头为平板铲刀10。
22.第一刀头由底刀片9.1、垂直连接在底刀片9.1左右两侧边缘的左立刀片9.2和右立刀片9.3，以及与左、右立刀片和底刀片后边缘连接的后立板9.4所构成的撮斗形结构；左、右立刀片9.2、9.3均为直角梯形结构，这样更便于撮斗形结构的第一刀头切入探井侧壁内，并在平板铲刀10配合下将土试样取出。
23.后立板9.4上设置有承力架11以提高第一刀头的强度、并使第一刀头受力相对均匀；同时，在承力架11上设置有承载杆12；承载杆12前端与位于后立板9.4上边缘位置处的承力架11通过固定件13可拆卸连接，承载杆12中部与承力架11后端通过转轴14相铰接，承载杆12向下倾斜角度与左立刀片9.2上边缘向下倾斜角度相同，即：承载杆11水平角与左立刀片9.2上边缘的水平角一致。
24.平板铲刀10滑动设置在承载杆12前部，承载杆12后部设置有第二液压缸15，第二液压缸15的活塞杆端部与平板铲刀10后边缘连接，第二液压缸15活塞杆行程、平板铲刀10长度、左立刀片9.2上边缘长度三者相等；平板铲刀10的宽度与左、右立刀片9.2、9.3上边缘之间的宽度相等；这样，当第一刀头切入探井侧壁内后，平板铲刀10沿左、右立刀片上边缘切入探井侧壁内，即可将撮斗形结构的第一刀头上口封住，将土试样切下。
25.承力板3上设置有第一液压缸16，第一液压缸16的活塞杆端部与承力架11相铰接；这样，在第一液压缸16作用下，第一刀头即可沿滑槽8向前移动，并自取土窗口6切入探井侧壁内或收回；驱动第一、第二液压缸16、15的液压泵站7安装在筒体1底壁上。
26.本发明的取土试样方法，包括下述步骤：步骤1，探井成孔完成后，在探井孔口安放好卷扬机，将卷扬机的吊钩与起吊绳索2连接，然后操作卷扬机将筒体1下放到孔底的取样位置处；筒体1下放过程中，探井内空气通过筒体1与探井间的缝隙及通气孔4上下流通，以保证下放过程顺利、流畅；步骤2，通过有线或无线方式，启动第一液压缸16将第一刀头自取土窗口6推入探井侧壁内；然后启动第二液压缸15，将平板铲刀10沿左、右立刀片9.2、9.3上边缘切入探井侧壁内，此时土试样被切入撮斗形结构的第一刀头内；之后，操作第一液压缸收回，将带有土试样的取土刀移动到承力板3上；步骤3，操作卷扬机将筒体1提升至孔口处，再次启动第二液压缸15，将平板铲刀10
自撮斗形结构的第一刀头上口收回，然后将承载杆12前端与承力架11拆卸分离后，将承载杆12旋转至竖向，即可从第一刀头上口取出土试样；之后，将承载杆12前端通过固定件13与承力架11连接，操作卷扬机将筒体1下放到下一个取样位置；步骤4，重复步骤2、步骤3，直至完成探井内预设的各个取样位取土工作。

技术特征：
1.一种探井机械化取土试样方法，其特征是，采用下述取土装置：所述取土装置，包括上开口圆柱形筒体，所述筒体的筒口设置有起吊绳索；筒体内腔中部水平设置有承力板，承力板上设置有取土器，对应于所述取土器的筒体侧壁上开设有取土窗口；筒体底壁上设置有用于向取土器提供动力的动力源；所述取土试样方法，包括下述步骤：步骤1，探井成孔完成后，在所述孔口安放好卷扬机，将所述卷扬机的吊钩与所述起吊绳索连接，然后操作卷扬机将筒体下放到孔底的取样位置处；步骤2，通过有线或无线方式，操作所述取土器的取土刀自所述取土窗口推入孔壁土体内，然后收回带有土体的取土刀；步骤3，操作卷扬机将筒体提升至孔口取出土试样，然后操作卷扬机将筒体下放到下一个取样位置；步骤4，重复步骤2、步骤3，直至完成探井内预设的各个取样位取土工作。2.根据权利要求1所述的探井机械化取土试样方法，其特征是，所述取土器，包括设置在所述承力板上的滑槽，所述滑槽朝着所述取土窗口设置，所述取土刀滑动设置在滑槽上；取土刀由第一刀头和第二刀头组成；所述第一刀头由底刀片、垂直连接在所述底刀片左右两侧边缘的左立刀片、右立刀片，以及与所述左、右立刀片和底刀片后边缘连接的后立板所构成的撮斗形结构；所述第二刀头为平板铲刀；所述后立板上设置有承力架，所述承力架上，沿左立刀片或右立刀片上边缘方向设置有用于承载所述平板铲刀的承载杆，所述承载杆前端与位于后立板上边缘位置处的所述承力架拆卸连接，承载杆中部与承力架后端相铰接，平板铲刀设置在承载杆上，承载杆上设置有第二液压缸，所述第二液压缸的活塞杆端部与平板铲刀后边缘连接；承力板上设置有第一液压缸，所述第一液压缸的活塞杆端部与承力架相铰接；所述动力源为液压泵站，所述液压泵站设置在筒体底壁上，液压泵站用于驱动第一、第二液压缸工作。3.根据权利要求2所述的探井机械化取土试样方法，其特征是，所述左、右立刀片均为直角梯形结构。4.根据权利要求1或2所述的探井机械化取土试样方法，其特征是，所述筒体底壁上和所述承力板上，分别开设有通气孔。5.根据权利要求1或2所述的探井机械化取土试样方法，其特征是，所述承力板外缘沿周向均匀设置有至少三个沿径向延伸的滑块；筒体内壁上对应于每个所述滑块位置处，分别沿筒体轴向设置有滑槽，所述滑槽向上延伸至筒口。

技术总结
本发明公开了一种探井机械化取土试样方法，1，探井成孔完成后，在孔口安放好卷扬机，将卷扬机的吊钩与所述起吊绳索连接，然后操作卷扬机将筒体下放到孔底的取样位置处；2，通过有线或无线方式，操作取土器的取土刀自取土窗口推入孔壁土体内，然后收回带有土体的取土刀；3，操作卷扬机将筒体提升至孔口取出土试样，然后操作卷扬机将筒体下放到下一个取样位置；4，重复步骤2、步骤3，直至完成探井内预设的各个取样位取土工作。本发明实现了完全替代传统人工取土试样过程，消除了人工取土试样的各种安全隐患（缺氧、有害气体、塌孔、掉块等），大大提高了工作效率、节约了勘探作业费用，且从根本上保证了勘探作业人员的安全。上保证了勘探作业人员的安全。上保证了勘探作业人员的安全。


技术研发人员：仇道健 陈艳国 程艳红 汪保明 薛宏伟 张石友 孙海建 田乐 高旭辉
受保护的技术使用者：黄河勘测规划设计研究院有限公司
技术研发日：2022.04.07
技术公布日：2022/5/25