一种用于工程地质勘察的轻型人工动力取芯机的制作方法

本发明涉及一种动力土层取芯设备，具体是指一种用于工程地质勘察的轻型人工动力取芯机。

背景技术：

近年来，随着山区工程建设(如山区高速公路)的迅猛发展，勘察任务也逐渐增多。通常，山间洼地、简单地层常用的解决办法有以下三种：

(1)采用普通xy-100型钻机进行钻探。普通xy-100型钻机由机头、柴油机、底座、卷扬、钻塔、钻杆、岩芯管、套管、水泵、抽水机等组成，机械设备笨重，整套重达1～2吨，不便于搬运，费时费力。

(2)常用的简易勘探设备为洛阳铲，洛阳铲由铲头、配重杆和加长杆组成。在使用时，通过人工将洛阳铲垂直向下戳击地面，利用铲头可以将地下的土带出，根据带出土的结构、颜色、密度和各种包含物分析浅层地下土层的性质。虽然设备轻便、操作简单，然而采用人工为动力，钻进慢、掘进深度较小，且在粘性土中掘进时遇到地下水会发生难以取土的现象，另外，若遇到松散的砂层，也无法将其取至地面。

(3)采用背包式钻机进行山区山间洼地的勘察，将整套钻机及相关配件装入背包，使用时进行简单组装即可，设备由小型汽油发动机、钻杆、岩芯管和一套供水系统组成。使用时由小型汽油发动机带动钻杆和岩芯管进行转动，由供水系统向孔里进行注水。虽然背包式钻机轻便、操作简单，然而采用小型汽油机，掘进动力较小、钻进速度慢、设备价格昂贵。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于工程地质勘察的轻型人工动力取芯机，该取芯机结构简单、轻便、操作方便、掘进深度大、价格低、有利于工程地质勘察的顺利开展。

本发明的上述目的通过如下技术方案来实现的：一种用于工程地质勘察的轻型人工动力取芯机，包括自下而上依次相连接的钻头、取芯器和钻杆，其特征在于：所述取芯机还包括重锤动力组件，所述重锤动力组件与所述钻杆的顶端以可拆卸方式相连接，所述重锤动力组件用于完成人工动力升降打击钻进，以使得钻头在土层取芯。

本发明中，所述重锤动力组件包括自下而上依次设置的击打底座、动力连杆、保护帽、手柄杆以及套装所述动力连杆的重锤，所述击打底座的底端与钻杆的顶端螺纹连接，击打底座的顶端与动力连杆的底端固定相连接，动力连杆的顶端与保护帽的底端螺纹连接，保护帽的顶端与手柄杆固定相连接，通过套装在动力连杆的重锤上下升降打击击打底座，击打动力经钻杆和取芯器后传递至钻头。

本发明取芯机为纯机械装置，结构简单、不易故障且轻便、操作方便，动力系统为纯人工手动，重锤动力组件可由1～2人利用手柄完成人工动力升降打击钻进，同时，该取芯机可与轻便动力触探探头相结合，完成轻便动力触探原位测试工作。

本发明在动力连杆的上下两端分别加设了安全保护帽和击打底座，重锤在动力杆件中部升降运动，不会掉落，确保作业过程的操作安全性。本发明中，所述钻头和取芯器螺纹连接，所述取芯器和钻杆螺纹连接。取芯器与钻头组成了取芯系统，该取芯系统具备中空和易于钻进的特点。钻进结束后能够由取芯器中取出原状土的岩芯，可将取芯器打开后取出原状土样，取芯率高且能够保持完好状态。避免了洛阳铲铲头开口大遇水或遇砂层难于取上土的情况，又避免了背包式钻机岩芯管中土体难于取出的情况。

本发明中，所述钻头为柱形中空铁管，钻头的底端为下薄上厚的刃口，以利于钻头在土层内钻进。

本发明中，所述重锤为10kg重的中空圆柱体。

本发明中，所述击打底座的顶端与动力连杆的底端相焊接，所述保护帽的顶端与手柄杆相焊接。

与现有技术相比，本发明具有如下显著的效果：

(1)本发明的取芯机为纯机械装备，全部设备均为机械部件，组装好即可施工，简单易用且不易故障。

(2)本发明的取芯机为纯人工动力，仅需1-2名工人即可完成全部搬运和取芯操作，不需其他动力设备，不用借助电机汽油机等其他动力系统，避免了动力系统的重量大、易于出现故障、需要燃料或电池等问题。

(3)本发明的取芯机可拆卸，轻便易搬运：各部件均可拆卸后搬运，且总重量轻，能够很好适应山区等其他设备难以到达的区域。

(4)本发明的取芯机可取土层原状芯样：设计的取芯器采用可由中部对开设计，因此能够最大限度保护其内部的土芯保持原始状态，相比其他设备取出的扰动土样更有优势。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

图1是本发明取芯机的整体结构示意图；

图2是本发明取芯机中钻头的零件图；

图3是本发明取芯机中取芯器的零件图；

图4是本发明取芯机中钻杆的零件图；

图5是本发明取芯机中重锤的正视图；

图6是本发明取芯机中重锤的俯视图；

图7是本发明取芯机中保护帽和手柄杆的组装图；

图8是本发明取芯机中击打底座和动力连杆的组装图。

附图标记说明：

1、钻头，2、取芯器，3、钻杆，4、套管，5、击打底座，6、动力连杆，

7、重锤，8、保护帽，9、手柄杆。

具体实施方式

如图1至图8所示的一种用于工程地质勘察的轻型人工动力取芯机，包括自下而上依次相连接的钻头1、取芯器2和钻杆3，钻头1和取芯器2螺纹连接，取芯器2和钻杆3螺纹连接，钻头1为柱形中空铁管，钻头1的底端为下薄上厚的刃口，以利于钻头1在土层内钻进。使用时钻杆3还配套有套管4。取芯器2为可对开的铁质圆管组成，圆管底部连接可更换取芯钻头1，当钻头1损坏可及时更换，取芯器2取满土芯后由钻杆3带出，卸下钻头1后打开可完整取出土芯并可使土芯保持原状样，易于地质观察和编录。钻杆3为长1m，直径1-2cm的铁杆，由螺丝口相互连接，易于拆卸和钻进。

该取芯机还包括重锤动力组件，重锤动力组件与钻杆3的顶端以可拆卸方式相连接，重锤动力组件用于完成人工动力升降打击钻进，以使得钻头1在土层取芯。重锤动力组件可由1～2人利用手柄完成人工动力升降打击钻进，同时，该取芯机可与轻便动力触探探头相结合，完成轻便动力触探原位测试工作。

本实施例中的重锤动力组件包括自下而上依次设置的击打底座5、动力连杆6、保护帽8、手柄杆9以及套装动力连杆6的重锤7，击打底座5的底端与钻杆3的顶端螺纹连接，击打底座5的顶端与动力连杆6的底端通过焊接方式固定相连接，动力连杆6的顶端与保护帽8的底端螺纹连接，保护帽8的顶端与手柄杆9通过焊接方式固定相连接，重锤7为10kg重的中空圆柱体，重锤7中间存在中空圆孔，供动力连杆6穿过，通过套装在动力连杆6的重锤7上下升降打击击打底座5，击打动力经钻杆3和取芯器2后传递至钻头1。动力连杆6在保护帽8和击打底座5之间的长度约80cm，重锤7可在该范围上下运动，由人工升降击打底座5产生动力。

本实施例的取芯机的全部设备组件分拆后，由2名工人搬运至作业现场，由于分拆后设备较轻便，相对可较轻易搬运至目标作业区域。到达作业区域后，将各个组件进行现场组装，并检查连接情况，确定连接正常后，由1名工人支撑杆件系统，一名工人进行动力贯入，当取芯器中土样充满后，人工提出或反向击打将杆件连同取芯器一同拔出土层，然后拆卸取芯器，拆开钻头，将取芯器对开后，将其内部土芯样原状翻倒后，按照深度摆放于芯样观察箱内。

然后再次连接钻头1、取芯器2、钻杆3及动力系统进入下次作业流程，如此反复，直至完成目标土层的取样工作。

该取芯机为纯机械装备，具有不易故障、可拆卸，轻便易搬运，可取土层原状岩芯、所需人员少及易于操作的特点。该取芯机还可以与轻便动力触探探头相结合，完成轻便动力触探原位测试工作，在进行该作业时，仅需更换取芯器为动探头，优势在于不受上部土层对探杆的侧阻力影响，直接作用于目标土层。

本发明的上述实施例并不是对本发明保护范围的限定，本发明的实施方式不限于此，凡此种种根据本发明的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本发明上述基本技术思想前提下，对本发明上述结构做出的其它多种形式的修改、替换或变更，均应落在本发明的保护范围之内。