一种环式进水薄壁取土器及其使用方法与流程

本发明属于岩土工程钻探采取原状土样的装置技术领域，具体涉及一种环式进水薄壁取土器及其使用方法。

背景技术：

在岩土工程勘察领域，为了解地下土层天然状态下的物理力学性质，通常需要采取原状土样进行室内物理力学指标试验。原状土样的质量好坏直接关系到实验结果的准确性。而不同的取土器是确保不同土质采取高质量原状土样的专用工具。

取土器根据壁厚分为薄壁和厚壁两种，根据钻进方式分为贯入式和回转式等。其中薄壁取土器按照结构形式又分为敞口式、固定活塞式、水压固定活塞式、自由活塞式等类型。回转型取土器分为单动二重(三重)管和双动二重(三重)管。

目前应用最广泛的的是敞口式薄壁取土器，敞口式薄壁取土器操作简单。敞口式薄壁取土器在均质软土勘探中有很好的应用，但是在非均质软土勘探时，由于钻进过程中，废土不能及时从废土室溢流出，废土室残留废土，原状土样不能很好进入薄壁土样管，导致原状土样长度无法保证，并且取样质量也不高。此外，在提升土样的过程中，会发生掉样的危险。

我国实际勘探中，为了取样快捷，对于软塑状土一般都用岩芯管直接采取，采用厚壁岩芯管取得的土样扰动比较大、土样质量无法保证。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种环式进水薄壁取土器及其使用方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种环式进水薄壁取土器，包括钻杆接头管(1)、环式进水管帽(2)、废土室管(3)、薄壁取样管(4)和安全栓(5)，

环式进水管帽一端与钻杆接头管的底端连接，环式进水管帽另一端与废土室管的一端连接，废土室管的另一端连接薄壁取样管；环式进水管帽内沿其圆周设置有一圈进水通孔(2-1)，

安全栓为圆柱状，安全栓具有扩径密封段(5-1)，且钻杆接头管内具有与该扩径密封段相配合的限位密封口径段(1-2)，使用时，安全栓放入钻杆接头管内，安全栓的扩径密封段和钻杆接头管内的限位密封口径段形成密封。

在上述技术方案中，环式进水管帽为锥柱状，环式进水管帽两端设置有螺纹。

在上述技术方案中，钻杆接头管的顶端设置有用于连接钻杆的螺纹。

在上述技术方案中，优选为在安全栓的扩径密封段底面黏贴有一圈密封圈，来加强安全栓与钻杆接头管之间的密封效果。

在上述技术方案中，废土室管通过链接套(6)与薄壁取样管连接。

所述环式进水薄壁取土器的使用方法如下：

步骤一，首先，利用钻机钻孔至软土层，然后取出钻杆将环式进水薄壁取土器安装在钻杆上，

步骤二，钻杆顶端连接供高压水设备，将钻杆和环式进水薄壁取土器重新放入钻孔内，并利用钻机对钻杆进行静压，静压过程中开启高压水设备，高压水透过环式进水管帽的进水通孔对废土室管和薄壁取样管进行冲洗，防止静压过程中废土进入废土室管和薄壁取样管；

步骤三，当静压至距取样深度20cm-40cm处，停止进水，然后继续快速均匀静压环式进水薄壁取土器进入取样土层；然后打开钻杆顶部封盖，放入安全栓，安全栓下沉至钻杆接头管内的限位密封口径段处，使得整个薄壁取土器内形成真空环境，然后提升钻杆，卸下薄壁取土器，取下薄壁取样管，两侧加盖土样管盖，运回实验室进行室内试验。

在上述技术方案中，钻杆为空心杆，钻杆顶端设置有封盖，钻杆侧壁上设置有进水口，高压水设备通过管路连接进钻杆的进水口。

本发明的优点和有益效果为：

1，由于采用静压环式水冲钻进方式，可以更好的把钻孔清干净，减少孔底沉渣，同时避免因废土室中废土不能及时排出和废土室空间比较小而残留废土，可以很好的让原状土样进入薄壁取样管，确保采取的原状土样为ⅰ级土样。

2，采用环式进水，高压水沿管壁冲切土体，进水压力减小，可以减少对土样的高压水冲刷破坏，保证所取到土样的满足岩土工程勘察规范对ⅰ级土样质量的要求。

3，安全栓的使用，使得整个薄壁取土器内形成真空环境，可以保证提升薄壁取土器时，土样不会从薄壁取土器中掉落。

4，本发明操作简单，装卸方便，极大提高工作效率。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明中的环式进水管帽的仰视图。

图3是本发明的安全栓与钻杆接头配合的结构示意图。

图4是本发明使用时连接供高压水设备的结构示意图。

图5是本发明使用时放入安全栓后的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。

如图1所示，一种环式进水薄壁取土器，包括钻杆接头管1、环式进水管帽2、废土室管3、薄壁取样管4和安全栓5。

环式进水管帽2为锥柱状，环式进水管帽两端设置有螺纹，环式进水管帽内沿其圆周设置有一圈进水通孔2-1，

环式进水管帽的缩径端与钻杆接头管1的底端螺纹连接，环式进水管帽的扩径端与废土室管3的一端螺纹连接，废土室管3的另一端通过链接套6与薄壁取样管4连接，

钻杆接头管1的顶端设置有用于连接钻杆的螺纹1-1，钻杆接头管内设置有安全栓，安全栓为圆柱状，安全栓具有扩径密封段5-1，且钻杆接头管1内具有与该扩径密封段相配合的限位密封口径段1-2，使用时，安全栓放入钻杆接头管内，安全栓的扩径密封段和钻杆接头管内的限位密封口径段形成密封，优选为在安全栓的扩径密封段底面黏贴有一圈密封圈a，来加强安全栓与钻杆接头管之间的密封效果。

本发明的环式进水薄壁取土器的使用方法如下：

首先，利用钻机钻孔至软土层，然后取出钻杆将本发明的环式进水薄壁取土器安装在钻杆7上(即将钻杆底端与本发明的环式进水薄壁取土器的钻杆接头管的顶端螺纹连接)，

钻杆顶端连接供高压水设备9(钻杆为空心杆，钻杆顶端设置有封盖8，钻杆侧壁上设置有进水口，高压水设备通过管路连接进钻杆的进水口)，将钻杆和环式进水薄壁取土器重新放入钻孔内，并利用钻机对钻杆进行静压，静压过程中开启高压水设备，高压水透过环式进水管帽的进水通孔对废土室管和薄壁取样管进行清孔，防止静压过程中废土进入废土室管和薄壁取样管；

当静压至距取样深度30cm处，停止进水，然后继续快速均匀静压薄壁取土器进入取样土层，然后打开钻杆顶部封盖，放入安全栓，安全栓下沉至钻杆接头管内的限位密封口径段处，使得整个薄壁取土器内形成真空环境，然后提升钻杆，卸下薄壁取土器，取下薄壁取样管，两侧加盖土样管盖，运回实验室进行室内试验。

以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种环式进水薄壁取土器及其使用方法，包括钻杆接头管、环式进水管帽、废土室管、薄壁取样管和安全栓，环式进水管帽一端与钻杆接头管的底端连接，环式进水管帽另一端与废土室管的一端连接，废土室管的另一端连接薄壁取样管；环式进水管帽内沿其圆周设置有一圈进水通孔。使用时，在静压过程中通过环形进水管帽进水，对管壁进行冲洗，防止静压过程中废土进入废土室管和薄壁取样管；当压入至距取样深度30cm处，停止给水，快速均匀的将薄壁取样管压入到取样深度，然后安全栓放入钻杆接头管内，提升薄壁取土器，通过安全栓使整个薄壁取土器内形成真空环境，通过真空吸力，防止掉样。

技术研发人员：张瑞棋;李立新;诸葛爱军;李德强;侯晋芳;李斌;马桂林;付建宝;刘宝忠
受保护的技术使用者：中交天津港湾工程研究院有限公司;中交第一航务工程局有限公司;天津港湾工程质量检测中心有限公司
技术研发日：2017.06.02
技术公布日：2017.09.05