一种用于工程地质勘察的地下水样采取装置及方法与流程

1.本发明涉及地下水采样技术领域，具体为一种用于工程地质勘察的地下水样采取装置及方法。


背景技术：

2.采取地下水样进行测试来评价水对混凝土结构的腐蚀性是工程地质勘察的重要内容，测试项目包括ph值、mg
2+
、cl-、so
42-、hco
3-、侵蚀性co2、nh
4+
、oh-等，测试方法主要为滴定法。
3.其中的一种现行地下水样采取方法是将矿泉水瓶固定在竹竿（或树枝）末端伸入钻探孔内，待灌满后提出送往实验室试验。这种方式的缺陷主要表现为：（1）采集的地下水样内含有大量土颗粒（粘性土、粉土、砂土）、油脂、有机物等，纯度低，严重影响各离子、分子测试精度；（2）操作不便，当地下水位较深时甚至难以采取水样，且不能测量所采取水样的具体深度。勘察现场的地下水对混凝土结构的腐蚀性依据水质测试结果来评价，而这些缺陷使得准确率大大降低，甚至会造成误判。
4.为克服上述方法的不足，现有的开始通过抽水管伸入钻探孔后进行取水的方式，其在抽水管的取水端处设置滤网，用于过滤泥沙等物质，但是因为钻探孔的内壁土壤较为松散，抽水管下探时带来的动静以及抽水时抽水口附近产生的压力差容易导致钻探孔的内壁土壤塌陷，钻探孔的内壁土壤塌陷后，设置的滤网很容易会被堵住，如果增加抽水力度，仍然会将泥沙抽出，造成难以取水的问题。
5.因此，针对上述问题提出一种用于工程地质勘察的地下水样采取装置。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种用于工程地质勘察的地下水样采取装置，以解决上述背景技术中提出的钻探孔的内壁土壤较为松散，抽水管下探时带来的动静以及抽水时抽水口附近产生的压力差容易导致钻探孔的内壁土壤塌陷，钻探孔的内壁土壤塌陷后，设置的滤网很容易会被堵住，如果增加抽水力度，仍然会将泥沙抽出，造成难以取水的问题。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于工程地质勘察的地下水样采取装置，包括钻杆和钻杆底端的钻头，所述钻杆上开设有开口，所述开口处通过铰链转动连接有开口盖，所述开口盖以顶端为轴能够向内或向外转动，所述开口盖向内转动时能够嵌入到钻杆的内侧，所述开口盖向外并转动时能够与地下土质之间形成空穴，所述开口盖的外侧与开口之间固定设置有可伸缩的第二滤网；所述钻杆的内侧转动设置有能够上下运动外杆，所述外杆的内侧滑动连接有内杆，所述外杆上设置有第一滤网，所述内杆上开设有若干个进水口，若干个所述进水口在底端的投影角度不同，所述第一滤网的位置与开口相对应，所述进水口能够通过转动与相应的第一滤网重合；所述内杆的顶端连通有取水管。
8.本发明使用时，将钻杆插入到地下，插入深度深于地下水线，本发明能够在采样时取出较为纯净的地下水，最大程度的减少泥沙对地下水样本的干扰，本发明中的取水口不易被堵塞；取样时，本发明中的外杆能够在钻杆的内侧缓慢的进行上下运动，其中，开口盖能够一大部分嵌入到钻杆内侧，便于钻杆在地质中的下探，到达需要的深度之后，转动第一转盘，第一转盘带动钻杆转动，钻杆转动时保持外杆的静止状态，可以通过外置工具将外杆固定住，钻杆与外杆产生相对运动，在螺纹的作用下，外杆能够向下运动，随着外杆的向下运动，会通过连接杆带动开口盖向外侧运动，随着开口盖的不断向外运动，并在钻杆的转动作用下，开口盖处的土壤会不断的被挤压夯实，使开口盖与土壤之间形成并形成上窄下宽的空穴；在空穴处进行取水，能够极大的避免泥沙等物质掉落到外杆的取水处，起到增强水质的作用，并避免泥沙等物质将取水口处的滤网处堵住，其中，设置的第二滤网起到一次过滤的作用，设置的第一滤网起到二次过滤的作用；本发明中的取水口设置在钻杆开口的一侧，这种设置可以使开口盖对取水口起到围挡和遮挡的作用，进一步避免泥沙等物质掉落到外杆的取水处，起到增强水质的作用，并避免泥沙等物质将取水口处的滤网处堵住的作用；取水时，本发明能够实现对不同深度地下水的采样，本发明在钻杆和外杆上分别设置多个相应的开口和第一滤网，使用时，转动内杆，使内杆上的进水口与所需取水高度的第一滤网对齐，对取水管施加负压，地下水能够通过开口盖处的第二滤网、钻杆的开口、第一滤网、进水口、内杆和取水管冒出实现采样，为了防止之前采样时，样本在管道内之间留有残留，抽水时，可以将抽取的前段部分水进行放空，以后段水进行检测；若干个所述进水口在底端的投影角度不同，这种设置能够使其中一个进水口与第一滤网重合时，其余的进水口与第一滤网会错开，即取水时，仅有一个进水口进水。
9.作为本发明所述一种用于工程地质勘察的地下水样采取装置的一种可选方案，其中：所述钻杆的内侧固定连接有连接盘，所述连接盘的内侧与外杆的外侧滑动连接，所述外杆与开口盖之间设置有连接杆，所述连接杆的两端通过铰链分别与外杆和开口盖转动连接。
10.在上述设置下，本发明一方面可以通过连接盘对钻杆的内侧进行密封，一方面可以通过连接盘对外杆进行限位，增加外杆上下运动时的稳定性；作为本发明所述一种用于工程地质勘察的地下水样采取装置的一种可选方案，其中：所述外杆的上端外侧固定设置有螺纹，所述钻杆的顶端固定连接有第一转盘，所述第一转盘的内侧与螺纹的外侧螺旋连接，所述外杆的顶端固定连接有第二转盘，所述第二转盘的内侧与内杆滑动连接。
11.在上述设置下，螺纹的设置使得第一转盘与外杆能够产生上下的相对运动，第二转盘用于操作外杆保持静止；作为本发明所述一种用于工程地质勘察的地下水样采取装置的一种可选方案，其中：所述钻杆底端内侧固定设置有限位柱，所述限位柱的内侧与外杆的外侧滑动连接。
12.在上述设置下，本发明中的限位柱的设置外杆进行限位，使外杆能够在钻杆内侧进行稳定的运动；作为本发明所述一种用于工程地质勘察的地下水样采取装置的一种可选方案，其
中：所述开口盖的长度略高于开口的长度，钻杆转动时，所述空穴的底端形成凹槽。
13.在上述设置下，本发明还可以使开口盖的长度略高于开口的长度，这种设置下，在空穴形成的过程中，空穴的底端形成凹槽，凹槽的出现可以为一些散落的泥沙提供储存空间，进一步防止泥沙靠近钻杆上的开口；作为本发明所述一种用于工程地质勘察的地下水样采取装置的一种可选方案，其中：所述钻杆的顶端外侧固定连接有支撑板，所述支撑板上固定连接有支撑柱，所述支撑柱上固定连接有电机，所述电机的输出端固定连接有齿轮，所述第一转盘的上侧固定设置有齿环，所述齿环与齿轮相啮合。
14.作为本发明所述一种用于工程地质勘察的地下水样采取装置的一种可选方案，其中：所述第二转盘上开设有限位槽，所述电机上固定设置有限位杆，所述限位杆一端设置在限位槽的内侧滑动连接。
15.在上述设置下，设置的支撑板起到支撑和连接的作用，工作时，启动本发明中的电机，电机的启动带动齿轮的转动，齿轮的转动带动齿环的转动，齿环转动使第一转盘随之转动，第一转盘的转动使钻杆实现转动，同时的，使外杆能够跟随钻杆的转动出现向上或向下的运动，限位杆一端设置在限位槽的内侧滑动连接，限位杆起到对第二转盘进行限位的作用，防止第二转盘跟随第一转盘转动而转动，使外杆向下运动，将开口处的开口盖打开；作为本发明所述一种用于工程地质勘察的地下水样采取装置的一种可选方案，其中：所述钻杆对称设置有滑槽，所述滑槽的内部滑动连接有滑杆，所述滑杆朝向钻杆的外侧一端开设有出口，所述滑杆的朝向钻杆的外侧一端设置有锥部。
16.作为本发明所述一种用于工程地质勘察的地下水样采取装置的一种可选方案，其中：所述滑杆的上设置有拉簧，所述拉簧的两端分别与滑槽和滑杆固定连接。
17.在上述设置下，长期以后，泥沙会堆积在钻杆的底端内侧，因为可能需要对地下水进行长期多次的采样，本发明能够对进入到钻杆内侧的泥沙进行排出，保持钻杆内侧的清洁，防止泥沙在钻杆内侧堆积，长期以往对取水口处产生影响；对泥沙进行排出时，使其中一个进水口与第一滤网连通，通过取水管对钻杆的内侧进行加压，随着钻杆内侧压力的增加，滑槽内的滑杆会逐渐向钻杆的外侧运动，当滑杆上的出口冒出滑槽后，钻杆的底端内侧、滑杆的内侧和钻杆的底端外侧会连通，在高压的作用下，钻杆底端内侧的泥沙会通过滑杆和出口排出，实现清理。
18.一种用于工程地质勘察的地下水样采取装置的使用方法，其步骤在于；步骤a；将钻杆插入到地下，插入深度深于地下水线，本发明中的取水口设置在钻杆开口的一侧，这种设置可以使开口盖对取水口起到围挡和遮挡的作用，进一步避免泥沙等物质掉落到外杆的取水处，起到增强水质的作用，并避免泥沙等物质将取水口处的滤网处堵住的作用；步骤b；转动第一转盘，第一转盘带动钻杆转动，钻杆转动时保持外杆的静止状态，钻杆与外杆产生相对运动，开口盖处的土壤会不断的被挤压夯实，使开口盖与土壤之间形成并形成上窄下宽的空穴；步骤c；转动内杆，使内杆上的进水口与所需取水高度的第一滤网对齐，对取水管施加负压，地下水能够通过开口盖处的第二滤网、钻杆的开口、第一滤网、进水口、内杆和取水管冒出实现采样；
步骤d；通过取水管对钻杆的内侧进行加压，在高压的作用下，钻杆底端内侧的泥沙会通过滑杆和出口排出，实现清理。
19.与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、该用于工程地质勘察的地下水样采取装置，本发明使用时，将钻杆插入到地下，插入深度深于地下水线，本发明能够在采样时取出较为纯净的地下水，最大程度的减少泥沙对地下水样本的干扰，本发明中的取水口不易被堵塞；取样时，本发明中的外杆能够在钻杆的内侧缓慢的进行上下运动，其中，开口盖能够一大部分嵌入到钻杆内侧，便于钻杆在地质中的下探，到达需要的深度之后，转动第一转盘，第一转盘带动钻杆转动，钻杆转动时保持外杆的静止状态，可以通过外置工具将外杆固定住，钻杆与外杆产生相对运动，在螺纹的作用下，外杆能够向下运动，随着外杆的向下运动，会通过连接杆带动开口盖向外侧运动，随着开口盖的不断向外运动，并在钻杆的转动作用下，开口盖处的土壤会不断的被挤压夯实，使开口盖与土壤之间形成并形成上窄下宽的空穴；在空穴处进行取水，能够极大的避免泥沙等物质掉落到外杆的取水处，起到增强水质的作用，并避免泥沙等物质将取水口处的滤网处堵住，其中，设置的第二滤网起到一次过滤的作用，设置的第一滤网起到二次过滤的作用；2、该用于工程地质勘察的地下水样采取装置，本发明中的取水口设置在钻杆开口的一侧，这种设置可以使开口盖对取水口起到围挡和遮挡的作用，进一步避免泥沙等物质掉落到外杆的取水处，起到增强水质的作用，并避免泥沙等物质将取水口处的滤网处堵住的作用；3、该用于工程地质勘察的地下水样采取装置，取水时，本发明能够实现对不同深度地下水的采样，本发明在钻杆和外杆上分别设置多个相应的开口和第一滤网，使用时，转动内杆，使内杆上的进水口与所需取水高度的第一滤网对齐，对取水管施加负压，地下水能够通过开口盖处的第二滤网、钻杆的开口、第一滤网、进水口、内杆和取水管冒出实现采样，为了防止之前采样时，样本在管道内之间留有残留，抽水时，可以将抽取的前段部分水进行放空，以后段水进行检测；4、该用于工程地质勘察的地下水样采取装置，若干个所述进水口在底端的投影角度不同，这种设置能够使其中一个进水口与第一滤网重合时，其余的进水口与第一滤网会错开，即取水时，仅有一个进水口进水。
20.5、该用于工程地质勘察的地下水样采取装置，本发明还可以使开口盖的长度略高于开口的长度，这种设置下，在空穴形成的过程中，空穴的底端形成凹槽，凹槽的出现可以为一些散落的泥沙提供储存空间，进一步防止泥沙靠近钻杆上的开口；6、该用于工程地质勘察的地下水样采取装置，设置的支撑板起到支撑和连接的作用，工作时，启动本发明中的电机，电机的启动带动齿轮的转动，齿轮的转动带动齿环的转动，齿环转动使第一转盘随之转动，第一转盘的转动使钻杆实现转动，同时的，使外杆能够跟随钻杆的转动出现向上或向下的运动，限位杆一端设置在限位槽的内侧滑动连接，限位杆起到对第二转盘进行限位的作用，防止第二转盘跟随第一转盘转动而转动，使外杆向下运动，将开口处的开口盖打开；7、该用于工程地质勘察的地下水样采取装置，长期以后，泥沙会堆积在钻杆的底端内侧，因为可能需要对地下水进行长期多次的采样，本发明能够对进入到钻杆内侧的泥
沙进行排出，保持钻杆内侧的清洁，防止泥沙在钻杆内侧堆积，长期以往对取水口处产生影响；对泥沙进行排出时，使其中一个进水口与第一滤网连通，通过取水管对钻杆的内侧进行加压，随着钻杆内侧压力的增加，滑槽内的滑杆会逐渐向钻杆的外侧运动，当滑杆上的出口冒出滑槽后，钻杆的底端内侧、滑杆的内侧和钻杆的底端外侧会连通，在高压的作用下，钻杆底端内侧的泥沙会通过滑杆和出口排出，实现清理。
附图说明
21.图1为本发明的外观整体安装结构示意图；图2为本发明的开口盖打开时外观整体结构示意图图3为本发明的正视剖视整体结构示意图；图4为本发明的开口盖打开时的正视剖视整体结构示意图；图5为本发明在地下中开口盖打开时的结构示意图；图6为本发明开口盖的进一步安装结构示意图；图7为本发明图4的a处结构示意图；图8为本发明图1的进一步的安装结构示意图；图9为本发明中内杆与外杆连接处的安装结构示意图；图10为本发明图8的b处结构示意图；图11为本发明图3的进一步的安装结构示意图；图12为本发明图11的c处结构示意图；图13为本发明中滑杆处安装结构示意图。
22.图中：1、钻杆；2、钻头；3、连接盘；4、外杆；5、第一滤网；6、连接杆；7、开口盖；8、第二滤网；9、第一转盘；10、第二转盘；11、螺纹；12、内杆；13、取水管；14、空穴；15、凹槽；16、支撑板；17、滑槽；18、电机；19、支撑柱；20、进水口；21、齿轮；22、齿环；23、限位杆；24、限位槽；25、限位柱；26、滑杆；27、拉簧；28、出口；29、锥部。
具体实施方式
23.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
24.实施例1
25.请参阅图1-5，本发明提供一种技术方案：一种用于工程地质勘察的地下水样采取装置，包括钻杆1和钻杆1底端的钻头2，上述钻杆1上开设有开口，上述开口处通过铰链转动连接有开口盖7，上述开口盖7以顶端为轴能够向内或向外转动，上述开口盖7向内转动时能够嵌入到钻杆1的内侧，上述开口盖7向外并转动时能够与地下土质之间形成空穴14，上述开口盖7的外侧与开口之间固定设置有可伸缩的第二滤网8；上述内杆12的顶端连通有取水管13。
26.本发明使用时，将钻杆1插入到地下，插入深度深于地下水线，本发明能够在采样时取出较为纯净的地下水，最大程度的减少泥沙对地下水样本的干扰，本发明中的取水口
不易被堵塞；取样时，本发明中的外杆4能够在钻杆1的内侧缓慢的进行上下运动，其中，开口盖7能够一大部分嵌入到钻杆1内侧，便于钻杆1在地质中的下探，到达需要的深度之后，转动第一转盘9，第一转盘9带动钻杆1转动，钻杆1转动时保持外杆4的静止状态，可以通过外置工具将外杆4固定住，钻杆1与外杆4产生相对运动，在螺纹11的作用下，外杆4能够向下运动，随着外杆4的向下运动，会通过连接杆6带动开口盖7向外侧运动，随着开口盖7的不断向外运动，并在钻杆1的转动作用下，开口盖7处的土壤会不断的被挤压夯实，使开口盖7与土壤之间形成并形成上窄下宽的空穴14；在空穴14处进行取水，能够极大的避免泥沙等物质掉落到外杆4的取水处，起到增强水质的作用，并避免泥沙等物质将取水口处的滤网处堵住，其中，设置的第二滤网8起到一次过滤的作用，设置的第一滤网5起到二次过滤的作用；本发明中的取水口设置在钻杆1开口的一侧，这种设置可以使开口盖7对取水口起到围挡和遮挡的作用，进一步避免泥沙等物质掉落到外杆4的取水处，起到增强水质的作用，并避免泥沙等物质将取水口处的滤网处堵住的作用；具体的，上述钻杆1的内侧固定连接有连接盘3，上述连接盘3的内侧与外杆4的外侧滑动连接，上述外杆4与开口盖7之间设置有连接杆6，上述连接杆6的两端通过铰链分别与外杆4和开口盖7转动连接。
27.在上述设置下，本发明一方面可以通过连接盘3对钻杆1的内侧进行密封，一方面可以通过连接盘3对外杆4进行限位，增加外杆4上下运动时的稳定性；具体的，上述外杆4的上端外侧固定设置有螺纹11，上述钻杆1的顶端固定连接有第一转盘9，上述第一转盘9的内侧与螺纹11的外侧螺旋连接，上述外杆4的顶端固定连接有第二转盘10，上述第二转盘10的内侧与内杆12滑动连接。
28.在上述设置下，螺纹11的设置使得第一转盘9与外杆4能够产生上下的相对运动，第二转盘10用于操作外杆4保持静止；具体的，上述钻杆1底端内侧固定设置有限位柱25，上述限位柱25的内侧与外杆4的外侧滑动连接。
29.在上述设置下，本发明中的限位柱25的设置外杆4进行限位，使外杆4能够在钻杆1内侧进行稳定的运动。
30.实施例2
31.本实施例为实施例1的进一步改进，请参阅图1-10，上述钻杆1的内侧转动设置有能够上下运动外杆4，上述外杆4的内侧滑动连接有内杆12，上述外杆4上设置有第一滤网5，上述内杆12上开设有若干个进水口20，若干个上述进水口20在底端的投影角度不同，上述第一滤网5的位置与开口相对应，上述进水口20能够通过转动与相应的第一滤网5重合；取水时，本发明能够实现对不同深度地下水的采样，本发明在钻杆1和外杆4上分别设置多个相应的开口和第一滤网5，使用时，转动内杆12，使内杆12上的进水口20与所需取水高度的第一滤网5对齐，对取水管13施加负压，地下水能够通过开口盖7处的第二滤网8、钻杆1的开口、第一滤网5、进水口20、内杆和取水管13冒出实现采样，为了防止之前采样时，样本在管道内之间留有残留，抽水时，可以将抽取的前段部分水进行放空，以后段水进行检测；若干个上述进水口20在底端的投影角度不同，这种设置能够使其中一个进水口20
与第一滤网5重合时，其余的进水口20与第一滤网5会错开，即取水时，仅有一个进水口进水。
32.实施例3
33.本实施例为实施例1的进一步改进，请参阅图1-10，上述开口盖7的长度略高于开口的长度，钻杆1转动时，上述空穴14的底端形成凹槽15。
34.在上述设置下，本发明还可以使开口盖7的长度略高于开口的长度，这种设置下，在空穴14形成的过程中，空穴14的底端形成凹槽15，凹槽15的出现可以为一些散落的泥沙提供储存空间，进一步防止泥沙靠近钻杆1上的开口。
35.实施例4
36.本实施例为实施例1的进一步改进，请参阅图1-10，上述钻杆1的顶端外侧固定连接有支撑板16，上述支撑板16上固定连接有支撑柱19，上述支撑柱19上固定连接有电机18，上述电机18的输出端固定连接有齿轮21，上述第一转盘9的上侧固定设置有齿环22，上述齿环22与齿轮21相啮合。
37.具体的，上述第二转盘10上开设有限位槽24，上述电机18上固定设置有限位杆23，上述限位杆23一端设置在限位槽24的内侧滑动连接。
38.在上述设置下，设置的支撑板16起到支撑和连接的作用，工作时，启动本发明中的电机18，电机18的启动带动齿轮21的转动，齿轮21的转动带动齿环22的转动，齿环22转动使第一转盘9随之转动，第一转盘9的转动使钻杆1实现转动，同时的，使外杆14能够跟随钻杆1的转动出现向上或向下的运动，限位杆23一端设置在限位槽24的内侧滑动连接，限位杆23起到对第二转盘10进行限位的作用，防止第二转盘10跟随第一转盘9转动而转动，使外杆4向下运动，将开口处的开口盖7打开。
39.实施例5
40.本实施例为实施例1的进一步改进，请参阅图1-13，上述钻杆1对称设置有滑槽17，上述滑槽17的内部滑动连接有滑杆26，上述滑杆26朝向钻杆1的外侧一端开设有出口28，上述滑杆26的朝向钻杆1的外侧一端设置有锥部29。
41.具体的，上述滑杆26的上设置有拉簧27，上述拉簧27的两端分别与滑槽17和滑杆26固定连接。
42.在上述设置下，长期以后，泥沙会堆积在钻杆1的底端内侧，因为可能需要对地下水进行长期多次的采样，本发明能够对进入到钻杆1内侧的泥沙进行排出，保持钻杆1内侧的清洁，防止泥沙在钻杆1内侧堆积，长期以往对取水口处产生影响；对泥沙进行排出时，使其中一个进水口20与第一滤网5连通，通过取水管13对钻杆1的内侧进行加压，随着钻杆1内侧压力的增加，滑槽17内的滑杆26会逐渐向钻杆1的外侧运动，当滑杆26上的出口28冒出滑槽17后，钻杆1的底端内侧、滑杆26的内侧和钻杆1的底端外侧会连通，在高压的作用下，钻杆1底端内侧的泥沙会通过滑杆26和出口28排出，实现清理。
43.本发明还公开了一种用于工程地质勘察的地下水样采取装置的使用方法，其步骤在于；步骤a；将钻杆1插入到地下，插入深度深于地下水线，本发明中的取水口设置在钻杆1开口的一侧，这种设置可以使开口盖7对取水口起到围挡和遮挡的作用，进一步避免泥沙等物质掉落到外杆4的取水处，起到增强水质的作用，并避免泥沙等物质将取水口处的滤
网处堵住的作用；步骤b；转动第一转盘9，第一转盘9带动钻杆1转动，钻杆1转动时保持外杆4的静止状态，钻杆1与外杆4产生相对运动，开口盖7处的土壤会不断的被挤压夯实，使开口盖7与土壤之间形成并形成上窄下宽的空穴14；步骤c；转动内杆12，使内杆12上的进水口20与所需取水高度的第一滤网5对齐，对取水管13施加负压，地下水能够通过开口盖7处的第二滤网8、钻杆1的开口、第一滤网5、进水口20、内杆和取水管13冒出实现采样；步骤d；通过取水管13对钻杆1的内侧进行加压，在高压的作用下，钻杆1底端内侧的泥沙会通过滑杆26和出口28排出，实现清理。
44.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。