便携振动式贯入取样检测设备的制作方法

本发明涉及工程地质勘察领域中钻探取芯及土层原位检测技术领域，具体涉及一种便携振动式贯入取样检测设备。

背景技术：

工程地质勘察项目为了解地层物质结构及力学等参数特征，需在关键部位打孔取芯以及在孔内做原位力学试验，如标贯试验、动力触探试验等。目前常用的钻探取芯设备为大型钻机或背包钻机，但设备均较为笨重，几百公斤至几吨，需数人搬运，且标准贯入试验、动力触探试验一般采用63.5公斤的重锤，试验过程较为麻烦，所以通常仅在特殊孔段做此类试验，难以整孔从上至下进行原位试验。

此外，由于常规钻探设备笨重，在对河湖水面上进行钻探取芯需要较大平台，花费成本大，准备时间长，对于河湖底部流塑桩淤泥也难以取出原状样。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足，提供一种便携振动式贯入取样检测设备，它主要用于覆盖层及软岩强风化层的取芯、岩(土)体力学参数试验，并通过力学参数差异对土层进行精细化分层，还可以获取河湖底部流塑状淤泥原状样。

本发明为解决上述提出的技术问题所采用的技术方案为：

一种便携振动式贯入取样检测设备，包括托板、振动器、提升齿轮箱、圆柱齿条、取样管和刀头，所述振动器与提升齿轮箱固定安装于所述托板的上表面，所述圆柱齿条通过可拆卸的方式固定安装于所述托板的下表面，所述取样管与所述圆柱齿条的下端连接，所述刀头安装于所述取样管的下端；所述提升齿轮箱内设有提升齿轮与顶紧轮，所述提升齿轮与顶紧轮之间留有用于所述圆柱齿条穿过的间隙，所述圆柱齿条的一侧面设有齿条，用于与所述提升齿轮啮合，圆柱齿条的另一侧面为圆柱面，与所述顶紧轮紧密配合。

上述方案中，所述托板以及提升齿轮箱的上表面位于提升齿轮与顶紧轮之间的位置均设有用于所述圆柱齿条穿过的开孔。

上述方案中，所述取样管上设有单向排气阀，允许取样管中的空气或者水能通过排气孔排除。

上述方案中，该设备还包括控制仪器，所述托板的上表面还安装有振动传感器，所述振动传感器通过电缆与所述控制仪器连接。

上述方案中，该设备还包括测距传感器，所述测距传感器通过电缆与控制仪器连接，整体设备在取样时测距传感器放置于地面。

上述方案中，该设备还包括棘轮扳手，所述提升齿轮箱的外部设有棘轮扳手旋转轴，所述棘轮扳手旋转轴与所述提升齿轮同轴安装，通过所述棘轮扳手转动所述棘轮扳手旋转轴从而带动所述提升齿轮同步转动，同时提升取样管。

上述方案中，该设备配备多根圆柱齿条，根据贯入土中的深度进行串接。

本发明的有益效果在于：

本发明的便携振动式贯入取样检测设备因其整套设备轻便，无论是在山区、平原还是河湖上均可以快速、有效的对覆盖层及强风化软岩进行取芯样，并可现场获取每层岩(土)体力学参数，达到快速勘察的目的。该设备采用振动器为刀头提供贯入力将取样管贯入土层中进行取样，可以通过振动监测传感器记录振动频率、幅度与贯入速度数据绘制曲线，进而获得岩土体的力学参数，振动可以使土体软化、液化，因此取样管可以快速贯入土层中，提高了工作效率。通过提升齿轮箱对圆柱齿条进行提升，因取样管贯入土层中一定深度后，取样管与土层间存在较大的摩擦阻力，难以直接将取样管提出孔外，依靠提升齿轮箱及棘轮扳手，可以轻松的将取样管提出孔外。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明便携振动式贯入取样检测设备的整体结构图；

图2是本发明便携振动式贯入取样检测设备提取取样管示意图；

图3是托板及其上安装的构件的立体图；

图4是提升齿轮箱的立体图。

图中：10、托板；20、振动器；21、供电开关；30、提升齿轮箱；31、提升齿轮；32、顶紧轮；33、棘轮扳手旋转轴；34、棘轮扳手；35、开孔；40、圆柱齿条；50、取样管；51、单向排气阀；60、刀头；71、振动传感器；72、测距传感器；80、控制仪器；90、电缆。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

如图1-4所示，为本发明一较佳实施例的便携振动式贯入取样检测设备，包括托板10、振动器20、提升齿轮箱30、圆柱齿条40、取样管50和刀头60。振动器20与提升齿轮箱30固定安装于托板10的上表面，振动器20为整个设备提供振动贯入力，提升齿轮箱30用于提升取样管50。托板10上设有振动器20的供电开关21，紧急状况下通过按压供电开关21关闭振动器20。圆柱齿条40通过螺纹连接的方式固定安装于托板10的下表面，取样管50通过螺丝与圆柱齿条40的下端固定连接，刀头60通过螺纹连接的方式安装于取样管50的下端。提升齿轮箱30内设有提升齿轮31与顶紧轮32，提升齿轮31与顶紧轮32之间留有用于圆柱齿条40穿过的间隙，圆柱齿条40的一侧面设有齿条，用于与提升齿轮31啮合，圆柱齿条40的另一侧面为圆柱面，与顶紧轮32紧密配合。托板10以及提升齿轮箱30的上表面位于提升齿轮31与顶紧轮32之间的位置均设有用于圆柱齿条40穿过的开孔35。

进一步优化，本实施例中，取样管50上设有单向排气阀51，允许取样管50中的空气或者水能通过排气孔排除，但外部空气或者水不能通过排气孔进入取样管50内。

进一步优化，本实施例中，该设备还包括控制仪器80，托板10的上表面还安装有振动传感器71，用于检测振动器20的振动时间、频率、振动幅度，振动传感器71通过电缆90与控制仪器80连接，将监测信号传递至控制仪器80进行分析。

进一步优化，本实施例中，该设备还包括测距传感器72，测距传感器72通过电缆90与控制仪器80连接，整体设备在取样时测距传感器72放置于地面，用于检测贯入深度随时间变化曲线。

进一步优化，本实施例中，该设备还包括棘轮扳手34，提升齿轮箱30的外部设有棘轮扳手旋转轴33，棘轮扳手旋转轴33与提升齿轮31同轴安装，通过棘轮扳手34转动棘轮扳手旋转轴33从而带动提升齿轮31同步转动，同时提起取样管50。

进一步优化，本实施例中，圆柱齿条40每根长1m，整套设备配备30根，即最多可以贯入土中30m，圆柱齿条40需要根据贯入土中的深度进行串接。

将本发明便携振动式贯入取样检测设备按图1安装好后，将测距传感器72固定在托板10正下方的地面上，接通电源，整个设备在振动器20的振动力作用下刀头60及取样管50贯入土层中，每贯入1m左右增加一根圆柱齿条40，直至取样管50装满土样后，提出孔外，依次逐步达到预计孔深。当达到预计孔深后，将圆柱齿条40通过托板10上的圆孔，插入提升齿轮箱30中，用棘轮扳手34转动提升齿轮31，带动圆柱齿条40上提，最终将取样管50提出孔外。如图2所示。控制仪器80采集振动传感器71的参数，并根据测距传感器72数据，绘制数据曲线，用于分析土层力学参数。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。