一种空间全方位的原状土取样设备的制作方法

本发明属于地质勘探领域，尤其涉及一种空间全方位的原状土取样设备。

背景技术：

取土设备广泛应用于生产实践中，是一种建筑工程地址勘探与取样技术进行土体实验最基本的工具，因此取得原状土是勘测过程中很重要的环节，但是目前基于原状土取样的设备仅在取土器本身做改进，应用于勘察工作的成套设备改进极少，而且通常是钻机配套取土器工作，基本操作流程都是：钻孔、清孔、取样。此类方法取原状土步骤繁杂，施工周期长，只能实现竖直向下的取土样作业，取土设备的工作姿态和取土位置受到很大限制，例如：运营铁路路基病害整治工程，加固结构通常位于路基正下方，取样设备无法针对性取样，工程部位针对性不强，所取原状土的代表性差，进而得到的实验数据和地质实际情况偏差过大，致使勘察结果失真，严重影响了后续施工的设计精确度，降低了勘察的效率。

传统的取土方式有锤击、冲击，用此类方式得到的土样扰动大，甚至无法取得原状样。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种空间全方位的原状土取样设备，以解决传统取土方式无法取得原状样的问题。

本发明技术方案如下：一种空间全方位的原状土取样设备，它包括钻进取土装置、步履行进装置、控制装置、工作台，步履行进装置上设有工作台，工作台上设有控制装置，控制装置上设有钻进取土装置；所述钻进取土装置包括取土器、钻杆、动力头、钻杆导轨，钻杆导轨中设有动力头，取土器设在钻杆上，钻杆包括旋转钻杆和取样钻杆，旋转钻杆和取样钻杆通过止推轴承连接，取样钻杆与动力头连接；所述控制装置包括第一油缸、第二油缸、支撑臂、电动机，第一油缸、第二油缸和支撑臂设在工作台上，支撑臂与第二油缸的伸缩端相连，第一油缸和支撑臂的上方设有钻杆导轨。

作为本发明的进一步改进，所述止推轴承由止推垫片、滚动体组成，止推垫片和滚动体环绕在钻杆的外表面。止推轴承作用下，取样钻杆可实现静压取土。

作为本发明的进一步改进，所述取土器的端部通过螺钉固定有环形合金刃。

作为本发明的进一步改进，所述钻杆导轨的端部设有液压夹持器。

作为本发明的进一步改进，所述液压夹持器通过油管与操纵台相连。

作为本发明的进一步改进，所述工作台的四角设有地脚。

控制装置可控制钻进取土装置在空间任意空间方位完成取土，并且打破传统工艺中的钻孔、清孔、取土等复杂的步骤，实现直接取土，而不影响取土位置上方的公路、铁路线运营以及路基本体的正常施工作业。

本发明能够保证采样率和保持原状土的原状特性，有效弥补了传统取样中钻进和取土隔离的缺点，具有同机同时工作以及在取原状土过程中实现静压取土，降低了扰动样干扰的优点，施工作业大大提高。具有全方位工作姿态不受限制，土样所取位置不受限制，高效率，所取原状土保持性好等特点。

附图说明

图1为本发明水平工作状态下的主视图；

图2为本发明的俯视图；

图3为本发明中钻杆的剖面图；

图4为本发明中止推轴承的结构示意图；

图5为图4的侧视图；

图6为本发明中取土器的结构示意图。

附图标记含义如下:1-步履行进装置，2-油箱，3-工作台，4-地脚，5-液压泵，6-第一油缸，7-钻杆导轨，8-支撑臂，9-动力头，10-液压夹持器，11-钻杆，12-取土器，13-油管，14-操纵台，15-电箱，16-工具箱，17-电动机，18-踏板，19-止推轴承，20-第二油缸，21-止推垫片，22-滚动体，231-旋转钻杆，232-取样钻杆；24-合金刃；25-螺钉。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

如图所示，一种空间全方位的原状土取样设备，包括钻进取土装置、步履行进装置1、控制装置、工作台3，步履行进装置1上设有工作台3，工作台3上设有控制装置，控制装置上设有钻进取土装置；钻进取土装置包括取土器12、钻杆11、动力头9、钻杆导轨7，钻杆导轨7中设有动力头9，取土器12设在钻杆11上，钻杆11包括旋转钻杆231和取样钻杆232，旋转钻杆231和取样钻杆232通过止推轴承19连接，取样钻杆232与动力头9连接；控制装置包括第一油缸6、第二油缸20、支撑臂8、电动机17，第一油缸6、第二油缸20和支撑臂8设在工作台3上，支撑臂8与第二油缸20的伸缩端相连，第一油缸6和支撑臂8的上方设有钻杆导轨7。止推轴承19由止推垫片21、滚动体22组成，承受轴向力。止推垫片21和滚动体22环绕在钻杆11的外表面。

图6示出了取土器的结构，取土器12的端部通过螺钉25固定有环形合金刃24。

钻杆导轨7的端部设有液压夹持器10。液压夹持器10通过油管13与操纵台14相连。工作台3的四角设有地脚4。

参见图1、2，步履行进装置1上面安置工作台3，工作台3上面布置有油箱2、电箱15，工具箱16，工作台3的侧面设有踏板18。油箱2通过油管连接液压泵5。刃口24由由硬质合金加工而成，可应对一般取土器无法完成的坚硬地质。利用履带和地面的摩擦克服钻进时的反作用力。

当设备到达作业位置之后，地脚4作为辅助反作用力固定在地面，通过电箱15打开电气开关，由操纵台14启动液压系统，调节第一油缸6和第二油缸20带动钻杆轨道7上面带有硬质合金取土器12的钻杆11对准工作位置，由钻杆11带动硬质合金取土器12进行取土样作业。当旋转钻杆231到达指定深度之后，在最后一段接上装有取样钻杆232，此时电动机17施加轴向力的同时会径向旋转，但是由于止推轴承19的作用，取土器侧的钻杆和取土器12没有径向旋转，而止推轴承另一侧（电机端的钻杆旋转），完成取原状土，取土完毕之后停止运行电动机，换下装有旋转钻杆232，操作台14控制电动机和液压系统，拿出取土器，由于止推轴承的作用，实现了取土端静压取土。相比于常规结构，本发明可操作性高，很大程度上缩短了取土作业的周期，节约施工成本。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种空间全方位的原状土取样设备，以解决传统取土方式无法取得原状样的问题。它包括钻进取土装置、步履行进装置、控制装置、工作台，所述钻进取土装置包括取土器、钻杆、动力头、钻杆导轨，钻杆导轨中设有动力头，取土器设在钻杆上，钻杆包括旋转钻杆和取样钻杆，旋转钻杆和取样钻杆通过止推轴承连接，取样钻杆与动力头连接；所述控制装置包括第一油缸、第二油缸、支撑臂、电动机，第一油缸、第二油缸和支撑臂设在工作台上，支撑臂与第二油缸的伸缩端相连，第一油缸和支撑臂的上方设有钻杆导轨。本发明具有全方位工作姿态不受限制，土样所取位置不受限制，高效率，所取原状土保持性好等特点。

技术研发人员：吴红刚;董占林;庞伟军;冯文强;杨昊天;魏文斌;马惠民;张红利;熊治文;张俊德;宋响军;李元彪;冯帅
受保护的技术使用者：中铁西北科学研究院有限公司
技术研发日：2017.03.21
技术公布日：2017.07.25