一种基于压力补偿的岩土勘测系统的制作方法

本发明涉及岩土勘测，尤其涉及一种基于压力补偿的岩土勘测系统。

背景技术：

1、在工程建设中，岩土的结构和性质决定了岩土的承载性能，在施工前，通过勘测取样装置对岩土进行取样和分析是必不可少的环节，通过对取样的岩土进行检测和分析，了解基层地质的性质，若不能准确勘察到位，无法揭露工程中的地质问题，则会对整个工程的工程质量有着重大的影响。

2、在工程建设中，需要通过岩土勘测系统提取岩土的样本，然后通过操作人员根据样本对岩土的性能进行分析，现有的岩土勘测系统包括钻杆、升降装置、转动装置，现有的岩土勘测系统在提取样本的时候，转动装置驱动钻杆转动，在升降装置的作用下，钻杆向下靠近岩土的表面并向下钻入岩土中，在这个过程中，样本进入钻杆内，当钻入至预设深度后，转动装置停止转动，然后升降装置驱动内部携带有样本的钻杆向上从岩土中拔出，操作人员对钻杆进行敲击，使得钻杆内的样本从钻杆的下端掉落。

3、现有的岩土勘测系统的钻杆在向上拔的时候，钻杆的下端和钻孔的底部之间容易形成负压空间，随着钻杆继续向上拔，负压空间的压力进一步降低，负压空间的压力过低会将钻杆内的样本向下吸出钻杆，从而导致样本的缺失，影响岩土的勘测。

技术实现思路

1、本发明为了解决现有的岩土勘测系统不具有压力补偿功能，样本容易被吸出的缺点，提出一种基于压力补偿的岩土勘测系统，具有压力补偿功能，样本不容易被吸出。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种基于压力补偿的岩土勘测系统，包括底座、钻杆、用于驱动钻杆上下运动的升降装置、用于驱动钻杆绕钻杆的轴线转动以钻取样本的转动装置，基于压力补偿的岩土勘测系统还包括压力补偿装置，钻杆的下端设置有第一出水口，压力补偿装置包括水箱、水泵装置，水箱内设置有水，当升降装置驱动内部携带有样本的钻杆向上运动时，水泵装置输送水箱内的水至第一出水口，第一出水口输出水至样本的下侧，以增加样本的下侧的压力，防止样本从钻杆的下端掉出。

4、通过上述设置，本技术在钻岩土进行提取样本时，在上提钻杆的时候，会向钻杆的下端输送水，以提高样本的下侧的压力，从而防止样本被吸出。具体的，将底座放置在需要提取样本的地方，转动装置驱动钻杆绕钻杆的轴线转动，升降装置驱动钻杆向下运动并钻入岩土中，样本进入钻杆。钻进至预设的深度之后，转动装置停止运行，在升降装置的作用下，钻杆慢慢上提，当钻杆向上运动时，样本在钻杆内壁的摩擦力的作用下向上运动和钻孔底部的岩土断开，样本和钻孔的底部的脱开导致样本的下侧形成负压空间，水泵装置将水箱内的水通过第一出水口排向样本的下侧，以增加样本的下侧的压力，防止样本从钻杆的下端掉出。此后随着钻杆继续向上运动，负压空间逐渐增大，水泵装置源源不断将水输入负压空间，使得负压空间内始终基本充满水，从而防止负压空间的压力过低，进而防止样本被吸出，当钻杆从岩土中拔出后，水泵装置停止运行，操作人员将样本从钻杆内取出，然后将样本送去分析。

5、作为一种实现方式，钻杆包括管体，管体的下端沿周向固定连接有若干向下延伸的钻齿，钻齿之间形成避让空间，管体的下端的外侧设置有若干开口向下的滑槽，滑槽内滑动连接有喷水板，避让空间位于喷水板的下侧，以便喷水板沿滑槽向下滑动，喷水板内设置有第一水道，第一水道的上端贯穿至喷水板的内侧并形成第一进水口，第一水道的下侧贯穿至喷水板的内侧并形成第一出水口，管体的壁的内部设置有第二水道，第二水道的下端延伸至滑槽的槽底并形成第二出水口，第二出水口设置在第一进水口和第一出水口之间，当升降装置驱动内部携带有样本的钻杆向上运动时，喷水板在岩土的摩擦力作用下和滑槽相对滑动，第一进水口运动至第二出水口，以使第一水道和第二水道连通，第一出水口运动至避让空间，水泵装置将水箱内的水通过第二水道和第一水道输送向样本的下侧。

6、通过上述设置，本技术使用的初始时，喷水板抵接在滑槽的上端，且整体位于滑槽内，从而防止在钻进的时候，岩土将喷水板破坏，喷水板的外侧和管体的外壁齐平，从而防止喷水板阻碍钻杆钻进，喷水板和滑槽之间存在一定的阻尼，从而喷水板不会在重力的作用下下滑，将底座放置在需要提取样本的地方，转动装置驱动钻杆绕钻杆的轴线转动，升降装置驱动钻杆向下运动并钻入岩土中，钻齿的设置方便对岩土进行切割，进而便于钻杆向下钻进，继而方便样本进入管体。钻进至预设的深度之后，转动装置停止运行，在升降装置的作用下，钻杆慢慢上提，在岩土和喷水板之间的摩擦力的作用下，当钻杆向上运动时，喷水板和岩土之间基本保持静止，滑槽向上运动，喷水板和滑槽之间相对滑动，喷水板的下端进入避让空间，而第一出水口运动至避让空间，以便第一出水口输出的水排向样本的下侧，第一进水口和第二出水口连通，此时，样本在管体内壁的摩擦力的作用下向上运动和钻孔底部的岩土断开，样本和钻孔的底部的脱开导致样本的下侧形成负压空间，水泵装置将水箱内的水通过第二水道、第二出水口、第一进水口、第一出水口排向样本的下侧，以增加样本的下侧的压力，防止样本从钻杆的下端掉出。此后随着钻杆继续向上运动，钻杆带动喷水板克服岩土的摩擦力向上运动，负压空间逐渐增大，水泵装置源源不断将水输入负压空间，使得负压空间内始终基本充满水，从而防止负压空间的压力过低，进而防止样本被吸出，当钻杆从岩土中拔出后，水泵装置停止运行，操作人员将样本从钻杆内取出，然后将样本送去分析。

7、进一步的，底座的上侧固定连接有顶板，升降装置包括设置在顶板上的第一电机，第一电机连接有沿竖向延伸的丝杆，顶板和底座之间设置有升降座，丝杆穿过升降座并和升降座螺纹连接，管体穿过升降座并和升降座转动连接，管体在升降座上轴向固定。

8、通过上述设置，实现了钻杆的升降，具体的，当管体在升降座上轴向固定的时候，升降座和管体将同步上下运动，当第一电机带动丝杆转动时，丝杆和升降座相对转动，升降座将沿丝杆的轴线向上或向下运动，此时，升降座将带动管体向上或向下运动。

9、进一步的，管体的外侧固定连接有环形凸起，升降座内设置有环形凹槽，环形凸起转动连接在环形凹槽内，环形凸起和环形凹槽的上侧之间设置有第一推力轴承，环形凸起和环形凹槽的下侧之间设置有第二推力轴承。其中，第一推力轴承和第二推力轴承均套设置在管体上。通过上述设置，实现管体在升降座上的轴向固定，另外，减小了管体的转动阻力。

10、进一步的，转动装置包括设置在升降座上的第二电机，管体的外侧固定连接有齿轮环，第二电机连接有驱动齿轮，驱动齿轮和齿轮环啮合。通过上述设置，实现了钻杆的转动，具体的，第二电机通过驱动齿轮和齿轮环带动钻杆转动。

11、进一步的，管体的中部固定连接有隔板，隔板将管体内的空间分成位于隔板的上侧的蓄水空间和位于隔板的下侧的取样空间，水泵装置包括滑动连接在蓄水空间内的活塞、固定连接在活塞的上侧的活塞杆，活塞杆的上端和顶板转动连接，管体的上端固定连接有端板，活塞杆穿过端板并和端板滑动连接，活塞和端板之间形成润滑用水腔，活塞和隔板之间形成补偿用水腔，润滑用水腔通过第一水管和水箱连接，第一水管上设置有朝向补偿用水腔的第一单向阀，补偿用水腔通过第二水管和水箱连接，第二水管设置有朝向补偿用水腔的第二单向阀，补偿用水腔和润滑用水腔均和第二水道连通，润滑用水腔和第二水道之间设置有朝向润滑用水腔的外侧的第三单向阀，补偿用水腔和第二水道之间设置有朝向补偿用水腔外的第四单向阀，喷水板还设置有贯穿喷水板的内外两侧的第三水道，第三水道的内端和第二出水口连通，当钻杆向下运动时，端板向下运动，润滑用水腔体积减小，补偿用水腔的体积变大，润滑用水腔内的水经过第二水道、第三水道而向喷水板的外侧喷出，以减小钻杆的转动阻力，水箱内的水经过第二水管和第二单向阀进入补偿用水腔。通过上述设置，实现钻进时自动润滑和钻杆上提时自动补偿压力。

12、进一步的，第三水道的外端向上倾斜，第三水道的外端的上侧设置有斜面，以扩大第三水道的外端的口子，以防第三水道堵塞。

13、进一步的，管体的上端套设置有第一集水套，管体的中部套设置有第二集水套，第一集水套和第二集水套均和管体转动连接，第一集水套通过第一连杆和升降座固定连接，第二集水套通过第二连杆和升降座固定连接，第一集水套的内侧设置有第一环形水槽，第一集水套的一侧固定连接有第一接头，第一水管和第一接头连接，管体的上端设置有第一过孔，水箱通过第一水管、第一接头、第一环形水槽、第一过孔和润滑用水腔连接。

14、第二集水套的内侧设置有第二环形水槽，第二集水套的一侧固定连接有第二接头，第二接头和第二水管连接，隔板内设置有第二过孔，第二过孔和第二环形水槽连通，水箱通过第二水管、第二接头、第二环形水槽、第二过孔和补偿用水腔连接。通过上述设置，实现了水箱和润滑用水腔之间的稳定连接，也实现了水箱和补偿用水腔之间的稳定连接。

15、进一步的，滑槽沿宽度方向的相对两侧设置有导向槽，导向槽沿竖向延伸，喷水板的相对两侧固定连接有导向条，导向条滑动连接在导向槽内。通过上述设置，使得喷水板能稳定的沿滑槽滑动，且喷水板的内侧贴合在滑槽的槽底，从而防止岩土进入喷水板和滑槽的槽底之间，也可以防止喷水板和滑槽的槽底之间漏水。

16、进一步的，滑槽的槽底设置有限位孔，喷水板的内侧固定连接有限位凸起，当限位凸起和限位孔的下侧抵接时，第一进水口和第二出水口连通。通过上述设置，实现了喷水板的限位，限定了喷水板滑动的范围。当钻杆上提的时候，当限位凸起抵接在限位孔的下侧的时候，喷水板和滑槽之间自动停止相对滑动，第一进水口和第二出水口之间连通。

17、进一步的，顶板的下侧固定连接有三通，三通包括输入端、第一输出端、第二输出端，输入端连接有水泵，第一输出端通过第三水管和水箱连接，活塞杆设置为方管，方管的上端通过旋转接头和第二输出端连接，活塞的下侧固定连接有插头，活塞内设置有第一水洗通道，第一水洗通道的上端和方管的下端连通，第一水洗通道的下端贯穿至插头的下端，第一水洗通道的下端固定连接有向内延伸的翻边，第一水洗通道内设置有第一挡水件，第一水洗通道内设置有用于将第一挡水件下压在翻边上的第一弹簧，插头的下端设置有水槽，隔板的上侧设置有插槽，插槽的横截面和插头适配，插槽的槽底固定连接有用于推动第一挡水件的顶针，插槽内滑动连接有第二挡水件，顶针穿过第二挡水件并和第二挡水件滑动连接，插槽的槽底通过第二弹簧和第二挡水件连接，隔板内设置有第二水洗通道，第二水洗通道的下端贯穿至隔板的下侧，第二水洗通道和取样空间连通，第二水洗通道的上端延伸至插槽的内壁并设置在第二挡水件的下侧，当活塞和隔板抵接时，插头插入插槽内，顶针推动第一挡水件，方管通过第一水洗通道、水槽、第二水洗通道和取样空间连通。通过上述设置，方便样本取出，另外，也方便了滑槽的清理，另外，也方便了水箱的补水。