一种岩土工程勘察用钻探装置及方法与流程

本发明设计岩土工程，尤其涉及一种岩土工程勘察用钻探装置及方法。

背景技术：

1、岩石勘探是对地下岩石进行详细调查和分析的过程，以获取有关岩石的性质、组成、结构和特征等信息，关键技术包括钻探技术、地球物理勘探、地球化学分析、遥感技术和岩石力学测试，这些技术和方法的主要特点包括：钻探技术：通过在地下进行钻探操作，获取岩石样本进行实验室分析，了解岩石的物理性质、化学成分和孔隙特征等；地球物理勘探：通过测量地下的物理场参数，如地震波传播速度、电磁场变化、重力和磁力场特征等，推断岩石的性质和结构；地球化学分析：通过采集和测试地下水、土壤和岩石样本中的化学成分，推断岩石的组成、成因和变质作用等；遥感技术：利用航空摄影和卫星图像等远距离获取地表特征信息，通过分析图像的纹理、颜色和形态特征，推测地下岩石的类型和分布；岩石力学测试：通过实验室测试和分析岩石的强度、变形性质和断裂特性等，评估岩石的承载能力、变形特性和破坏机制，综上所述，岩石勘探技术和方法的综合应用可以提供全面的岩石信息，为地质学研究、矿产资源勘查、工程建设和环境评估等领域提供重要依据。

2、公开号为cn114109245a的中国专利公开了一种岩土工程勘察用钻探装置及方法，包括支架结构、控制面板、钻孔传动机构、滑槽调节机构，该装置实现了稳定支撑、位置调节、气杆支撑稳定、垂直翻转和便捷移动等功能，提高了岩土工程勘察过程中钻探作业的效率和便捷性。

3、虽然通过该方案可以在岩土工程中进行勘察，但是该方案并不能在复杂地形上进行勘探钻孔，并且因地质复杂的情况下，钻杆往往通过改变转速来提高效率，但是只改变钻杆的转速往往会缩短钻杆的使用寿命，因此，较硬土质使用较粗的钻杆，较软土质则使用较细钻杆，并且现有技术都是在钻完孔之后在进行取样检测，浪费时间以及效率。往往会导致钻杆的使用寿命以及勘探钻孔的精确性和效率。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本发明公开一种岩土工程勘察用钻探装置，包括主体外壳、稳定部件、动力部件、工作部件、调换部件，所述工作部件安装在动力部件上，所述动力部件安装在稳定部件上，所述稳定部件、调换部件安装在主体外壳上，所述稳定部件包括多个平衡单元，多个所述平衡单元均匀分布，所述平衡单元包括支撑板一，所述支撑板一上固定安装有齿条，所述齿条和主体外壳连接，所述支撑板一上安装有多个缓冲组件，多个所述缓冲组件均匀分布，多个所述缓冲组件和支撑板二连接，所述支撑板二上固定安装有液压缸一；所述动力部件包括提速单元，所述提速单元包括支撑架，所述支撑架上固定安装有电机一，所述液压缸一缸臂和电机一连接，所述电机一上固定安装有感应器，所述电机一输出端上设置有键轴，所述提速单元还包括齿轮组，所述齿轮组包括直齿轮一和直齿轮二，所述直齿轮一安装在直齿轮二下端，直齿轮一的直径比直齿轮二的直径小，所述齿轮组和电机一输出端上键轴键连接，所述提速单元还包括电缸一，所述电缸一固定安装在支撑架上，所述电缸一缸臂上固定安装有连接杆一，所述连接杆一和齿轮组连接。

2、进一步地，所述工作部件包括钻杆单元，所述钻杆单元包括大钻杆、小钻杆、中钻杆，所述大钻杆的直径比中钻杆的直径大，所述中钻杆的直径比小钻杆的直径大，所述钻杆单元还包括多组齿轮组件，所述大钻杆、小钻杆、中钻杆上均安装有一组齿轮组件，所述齿轮组件包括大齿轮，所述大齿轮分别和大钻杆、小钻杆、中钻杆连接，所述大齿轮上固定安装有小齿轮，所述大钻杆、小钻杆、中钻杆和支撑架连接。

3、进一步地，所述缓冲单元包括连杆一，所述连杆一第一端转动安装在支撑板一上，连杆一第二端上转动安装有连杆二第一端，所述连杆二第二端和支撑板二连接，所述连杆一中部转动安装有连杆四第一端，所述连杆四第二端上转动安装有连杆三第一端，所述连杆三第二端上转动安装有缓冲器，所述缓冲器和支撑板一连接。

4、进一步地，所述大钻杆、小钻杆、中钻杆上均开设有多个孔，多个孔均匀分布，所述孔内安装有取样组件，所述取样组件包括取样桶，所述取样桶滑动安装在孔内，所述取样桶上固定安装有电缸二的缸臂，所述电缸二缸筒固定安装在孔内，所述取样组件还包括堵盖，所述堵盖和孔接触，所述堵盖上设置有弹簧片，所述弹簧片一端和堵盖连接，弹簧片另一端固定安装在孔内。

5、进一步地，所述工作部件还包括成像器，所述大钻杆、小钻杆、中钻杆的钻头上均固定安装有成像器。

6、进一步地，所述调换部件包括支架，所述支架固定安装在主体外壳上，所述支架上安装有调控组件，所述调控组件包括电机二，所述电机二固定安装在支架上，所述电机二输出端上设置有键轴套，所述调控组件还包括多个皮带轮，多个所述皮带轮在纵向上均匀排列，每两个所述皮带轮之间滑动连接，所述底端皮带轮和主体外壳连接，所述皮带轮上设置有键槽，所述皮带轮上安装有皮带，所述皮带上安装有转动杆，所述转动杆转动安装在主体外壳上，所述转动杆上固定安装有啮合齿轮，所述啮合齿轮和齿条啮合。

7、进一步地，所述调控组件还包括键轴，所述键轴两端均设置有键，所述键轴第一端和电机二输出端键轴套键连接，键轴第二端和皮带轮键连接，所述调控组件还包括液压缸二，所述液压缸二固定安装在支架上，所述液压缸二缸臂上固定安装有连接杆二，所述连接杆二和键轴连接。

8、进一步地，所述主体外壳上设置有两个车轮，两个车轮对称分布。

9、一种岩土工程勘察用钻探方法，包括以下步骤：

10、步骤一、利用牵引装置将整个装置移动到复杂地形处，并保证本装置稳定；

11、步骤二、通过平衡单元使得钻杆始终垂直于水平面，保证钻孔勘探的准确性以及稳定性；

12、步骤三、通过调换部件将所需的钻杆移动到待钻孔位置处，启动支撑板二，支撑板二将钻杆向下运动，此时启动电机一；

13、步骤四、当钻孔完成后，停止电机一，此时，启动电缸二，电缸二通过取样桶对不同高度的土质进行取样；

14、步骤五、支撑板二开始向上运动，通过每个钻杆下方的成像器对钻孔内进行扫描，并将扫描结果输送至计算机；

15、步骤六、勘探并取样完成后，装置复位，并通过牵引装置运动到储存位置处。

16、本发明与现有技术相比的有益效果是：(1)本发明设置有稳定部件，通过稳定部件能够在复杂地形上进行勘探，使钻杆始终保持钻杆垂直于水平面，保证了勘探钻孔的精确性、稳定性以及安全性；(2)本发明设置有工作部件、调换部件，通过调换部件能够选择不同粗细的钻杆，通过工作部件对钻孔内进行不同高度的取样，提高了钻杆的使用寿命，并且保证了取样的多样性使得勘探成果更加精确；(3)本发明设置有动力部件，通过动力部件能够在勘探过程中，钻杆碰到硬物时，对钻杆转速进行提升，提高效率，没有硬物时，则缓慢匀速的钻孔从而保证钻孔的稳定性以及安全性。

技术特征：

1.一种岩土工程勘探用钻探装置，包括主体外壳(1)、稳定部件(2)、动力部件(3)、工作部件(4)、调换部件(5)，所述工作部件(4)安装在动力部件(3)上，所述动力部件(3)安装在稳定部件(2)上，所述稳定部件(2)、调换部件(5)安装在主体外壳(1)上，其特征在于：所述稳定部件(2)包括多个平衡单元，多个所述平衡单元均匀分布，所述平衡单元包括支撑板一(202)，所述支撑板一(202)上固定安装有齿条(201)，所述齿条(201)和主体外壳(1)连接，所述支撑板一(202)上安装有多个缓冲组件，多个所述缓冲组件均匀分布，多个所述缓冲组件和支撑板二(203)连接，所述支撑板二(203)上固定安装有液压缸一(204)；所述动力部件(3)包括提速单元，所述提速单元包括支撑架(303)，所述支撑架(303)上固定安装有电机一(301)，所述液压缸一(204)缸臂和电机一(301)连接，所述电机一(301)上固定安装有感应器(302)，所述电机一(301)输出端上设置有键轴，所述提速单元还包括齿轮组(306)，所述齿轮组(306)包括直齿轮一和直齿轮二，所述直齿轮一安装在直齿轮二下端，直齿轮一的直径比直齿轮二的直径小，所述齿轮组(306)和电机一(301)输出端上键轴键连接，所述提速单元还包括电缸一(304)，所述电缸一(304)固定安装在支撑架(303)上，所述电缸一(304)缸臂上固定安装有连接杆一(305)，所述连接杆一(305)和齿轮组(306)连接。

2.如权利要求1所述的一种岩土工程勘探用钻探装置，其特征在于：所述工作部件(4)包括钻杆单元，所述钻杆单元包括大钻杆(401)、小钻杆(402)、中钻杆(403)，所述大钻杆(401)的直径比中钻杆(403)的直径大，所述中钻杆(403)的直径比小钻杆(402)的直径大，所述钻杆单元还包括多组齿轮组件，所述大钻杆(401)、小钻杆(402)、中钻杆(403)上均安装有一组齿轮组件，所述齿轮组件包括大齿轮(404)，所述大齿轮(404)分别和大钻杆(401)、小钻杆(402)、中钻杆(403)连接，所述大齿轮(404)上固定安装有小齿轮(405)，所述大钻杆(401)、小钻杆(402)、中钻杆(403)和支撑架(303)连接。

3.如权利要求1所述的一种岩土工程勘探用钻探装置，其特征在于：所述缓冲单元包括连杆一(205)，所述连杆一(205)第一端转动安装在支撑板一(202)上，连杆一(205)第二端上转动安装有连杆二(206)第一端，所述连杆二(206)第二端和支撑板二(203)连接，所述连杆一(205)中部转动安装有连杆四(208)第一端，所述连杆四(208)第二端上转动安装有连杆三(207)第一端，所述连杆三(207)第二端上转动安装有缓冲器(209)，所述缓冲器(209)和支撑板一(202)连接。

4.如权利要求2所述的一种岩土工程勘探用钻探装置，其特征在于：所述大钻杆(401)、小钻杆(402)、中钻杆(403)上均开设有多个孔，多个孔均匀分布，所述孔内安装有取样组件，所述取样组件包括取样桶(406)，所述取样桶(406)滑动安装在孔内，所述取样桶(406)上固定安装有电缸二(407)的缸臂，所述电缸二(407)缸筒固定安装在孔内，所述取样组件还包括堵盖(408)，所述堵盖(408)和孔接触，所述堵盖(408)上设置有弹簧片，所述弹簧片一端和堵盖(408)连接，弹簧片另一端固定安装在孔内。

5.如权利要求4所述的一种岩土工程勘探用钻探装置，其特征在于：所述工作部件(4)还包括成像器(409)，所述大钻杆(401)、小钻杆(402)、中钻杆(403)的钻头上均固定安装有成像器(409)。

6.如权利要求1所述的一种岩土工程勘探用钻探装置，其特征在于：所述调换部件(5)包括支架(502)，所述支架(502)固定安装在主体外壳(1)上，所述支架(502)上安装有调控组件，所述调控组件包括电机二(501)，所述电机二(501)固定安装在支架(502)上，所述电机二(501)输出端上设置有键轴套，所述调控组件还包括多个皮带轮(509)，多个所述皮带轮(509)在纵向上均匀排列，每两个所述皮带轮(509)之间滑动连接，所述底端皮带轮(509)和主体外壳(1)连接，所述皮带轮(509)上设置有键槽，所述皮带轮(509)上安装有皮带(504)，所述皮带(504)上安装有转动杆(503)，所述转动杆(503)转动安装在主体外壳(1)上，所述转动杆(503)上固定安装有啮合齿轮(505)，所述啮合齿轮(505)和齿条(201)啮合。

7.如权利要求6所述的一种岩土工程勘探用钻探装置，其特征在于：所述调控组件还包括键轴(508)，所述键轴(508)两端均设置有键，所述键轴(508)第一端和电机二(501)输出端键轴套键连接，键轴(508)第二端和皮带轮(509)键连接，所述调控组件还包括液压缸二(506)，所述液压缸二(506)固定安装在支架(502)上，所述液压缸二(506)缸臂上固定安装有连接杆二(507)，所述连接杆二(507)和键轴(508)连接。

8.如权利要求1所述的一种岩土工程勘探用钻探装置，其特征在于：所述主体外壳(1)上设置有两个车轮(6)，两个车轮(6)对称分布。

9.利用到权利要求1-8任意一项所述的钻探装置进行岩土工程勘探用钻探方法，其特征在于：

技术总结
本发明公开一种岩土工程勘察用钻探装置及方法，涉及岩土工程技术领域，包括主体外壳、稳定部件、动力部件、工作部件、调换部件，所述工作部件安装在动力部件上，所述动力部件安装在稳定部件上，所述稳定部件、调换部件安装在主体外壳上，通过稳定部件能够在复杂地形上进行勘探，使钻杆始终保持钻杆垂直于水平面，通过调换部件能够选择不同粗细的钻杆，通过工作部件对钻孔内进行不同高度的取样，提高了钻杆的使用寿命，并且保证了取样的多样性使得勘探成果更加精确；通过动力部件能够在勘探过程中，钻杆碰到硬物时，对钻杆转速进行提升，提高效率，没有硬物时，则缓慢匀速的钻孔。

技术研发人员：林乃山,叶如,范大军,林特,陈军,庄兴岳
受保护的技术使用者：浙江省地矿勘察院有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16