1.本發(fā)明涉及巖土工程勘察取土采樣設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種三重管單動(dòng)壓力補(bǔ)償式回轉(zhuǎn)取土器及取土方法。

背景技術(shù)：

2.鉆探取樣是工程地質(zhì)勘察重要環(huán)節(jié)之一，樣品質(zhì)量直接影響試驗(yàn)指標(biāo)，對(duì)工程設(shè)計(jì)具有重要影響。原狀土的取樣質(zhì)量主要受取土器及取樣操作影響。目前市場(chǎng)上常見(jiàn)的取土器有1、薄壁、厚壁貫入式取土器；2、丹尼森、皮切爾雙管單動(dòng)回轉(zhuǎn)取土器；3、雙管雙動(dòng)回轉(zhuǎn)取土器等多種類(lèi)型，按照規(guī)范要求只有薄壁取土器和回轉(zhuǎn)取土器可取得原狀不擾動(dòng)土樣，由于薄壁取土器、回轉(zhuǎn)取土器都需要配備許多取土筒，試驗(yàn)室卸土樣需要使用推土器，并且卸土過(guò)程中對(duì)土樣有一定擾動(dòng)，另外，薄壁取土器僅適用較軟地層，回轉(zhuǎn)取土器雖軟硬土層均適用，但取樣效率較低，所以在實(shí)際鉆探取樣中大都采用厚壁貫入式取土器或其他方法。為此，急需研發(fā)一種既能保證取樣質(zhì)量，又較目前取樣效率高的取土器。

3.經(jīng)公開(kāi)文件檢索，發(fā)現(xiàn)與本技術(shù)方案最相關(guān)的如下專(zhuān)利：

4.cn101037859b公開(kāi)了一種雙管單動(dòng)活門(mén)式取芯取土器，是巖土工程勘察用來(lái)采取建筑場(chǎng)地地基土全斷面土芯和原狀土樣的一種工具，屬于重管單動(dòng)回轉(zhuǎn)壓入取土器，其內(nèi)管由容納土芯的巖芯管和半開(kāi)襯管、襯筒及彈簧活門(mén)裝置組成，彈簧活門(mén)裝置由活門(mén)座、彈簧翻板和活絡(luò)管靴組成，外管接頭設(shè)計(jì)有與鉆桿接通的沖洗液通道和與控制連軸通道的逆止球閥及與接頭垂直的排泄孔。這種取芯取土器適用粘性土、粉土和粉細(xì)砂，取芯取樣一個(gè)鉆進(jìn)回次同時(shí)完成，并具有防止土芯、土樣脫落的功能，能準(zhǔn)確控制鉆進(jìn)進(jìn)尺，巖芯采取率達(dá)到規(guī)范規(guī)定的有關(guān)要求(粘性土不小于80％，砂性土不小于65％)，而且取土質(zhì)量?jī)?yōu)于常規(guī)(厚壁)取土器，鉆進(jìn)效率明顯高于目前常用的取芯取樣鉆探工藝。

5.但是，上述現(xiàn)有技術(shù)還存在以下不足和缺陷，首先，在硬土地層取樣時(shí)，土樣不易進(jìn)入管靴，導(dǎo)致鉆頭被懸空，不能很好切削土層，取樣效率不高；其次，采用活門(mén)設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝卸不方便。為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷或者進(jìn)一步提高現(xiàn)有技術(shù)的取樣效率，本發(fā)明提供一種三重管單動(dòng)壓力補(bǔ)償式回轉(zhuǎn)取土器。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

6.針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種三重管單動(dòng)壓力補(bǔ)償式回轉(zhuǎn)取土器及取土方法。

7.本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種三重管單動(dòng)壓力補(bǔ)償式回轉(zhuǎn)取土器，包括鉆桿接頭，且隨鉆桿接頭做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的外管，所述外管包括外管上段和外管下段，其中所述外管上段螺紋連接鉆桿接頭，外管上段的下端螺紋連接外管下段的上端，外管下段的下端螺紋連接有鉆頭；其特征在于：還包括設(shè)置在外管內(nèi)相對(duì)于與外管做直線運(yùn)動(dòng)的內(nèi)管取土機(jī)構(gòu)，所述外管上段內(nèi)設(shè)有連接鉆桿接頭的進(jìn)給壓力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)；所述外管和內(nèi)管取土機(jī)構(gòu)及進(jìn)給壓力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)之間形成連通的過(guò)水通道；所述進(jìn)給壓力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)包括安裝在鉆桿連接頭中心的連

接軸；所述連接軸上套裝有滾珠壓蓋、滾珠保持架、支撐座，其中所述滾珠壓蓋通過(guò)緊固件固定連接鉆桿連接頭的下端面，滾珠保持架通過(guò)緊固件連接支撐座的上端面；上述滾珠壓蓋的下表面設(shè)有環(huán)狀波形凸起，對(duì)應(yīng)環(huán)狀波形凸起位置所述滾珠保持架上設(shè)有通孔，所述通孔內(nèi)嵌裝有滾珠，滾珠的下端支撐設(shè)置在支撐座的滾珠槽內(nèi)；在支撐座的外側(cè)設(shè)有滑動(dòng)導(dǎo)向套，所述滑動(dòng)導(dǎo)向套的上端螺紋連接滾珠壓蓋；滑動(dòng)導(dǎo)向套和支撐座的外圓之間設(shè)有旋轉(zhuǎn)密封構(gòu)件，保證在旋轉(zhuǎn)、上下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中具有良好的密封性；所述支撐座的下端螺紋連接有花鍵套，所述花鍵套與過(guò)渡連接套的上端花鍵配合，花鍵套的下端外部螺紋連接有過(guò)渡連接套限位座，所述過(guò)渡連接套限位座的下端與過(guò)渡連接套滑動(dòng)配合；所述連接軸的下端延伸出支撐座，且在連接軸上安裝使?jié)L珠保持與環(huán)狀波形凸起貼合的彈性回轉(zhuǎn)支撐組件，彈性回轉(zhuǎn)支撐組件保證波形凸起與滾珠的有效配合；在所述花鍵套內(nèi)安裝有自適應(yīng)彈簧，所述自適應(yīng)彈簧的上端抵接支撐座下端面，自適應(yīng)彈簧的下端抵接過(guò)渡連接套的上端面，它的作用是隨著地層的軟硬自動(dòng)調(diào)節(jié)活絡(luò)管靴超前鉆頭的超前量，利于快速鉆進(jìn)取得土樣。

8.所述鉆桿接頭上設(shè)有與過(guò)水通道連通的給水孔；所述進(jìn)給壓力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的下端通過(guò)過(guò)渡連接套螺紋連接內(nèi)管取土機(jī)構(gòu)的內(nèi)管上接頭；內(nèi)管上接頭下端內(nèi)螺紋連接內(nèi)管取土機(jī)構(gòu)的內(nèi)管；所述內(nèi)管上接頭的上端設(shè)有容積室，在容積室底部的閥座上設(shè)有閥球。

9.優(yōu)選的，所述內(nèi)管取土機(jī)構(gòu)的內(nèi)管為對(duì)開(kāi)式內(nèi)管，所述內(nèi)管取土機(jī)構(gòu)還包括設(shè)置在內(nèi)管內(nèi)的襯管，襯管采用開(kāi)縫式襯管，還有安裝在內(nèi)管下端的內(nèi)管下接頭和活絡(luò)管靴。

10.優(yōu)選的，過(guò)渡連接套限位座與過(guò)渡連接套之間設(shè)有密封圈。

11.優(yōu)選的，所述彈性回轉(zhuǎn)支撐組件包括通過(guò)鎖緊螺母安裝在連接軸下端的回轉(zhuǎn)壓力軸承，所述回轉(zhuǎn)壓力軸承座上安裝有回轉(zhuǎn)壓力支撐套，所述回轉(zhuǎn)壓力支撐套的外圓臺(tái)肩上套裝有支撐彈簧，所述支撐彈簧的上端面抵接支撐座下端面。

12.優(yōu)選的，所述內(nèi)管下接頭包括內(nèi)管連接段和預(yù)緊段，所述內(nèi)管連接段螺紋連接內(nèi)管，在內(nèi)管下接頭的內(nèi)管連接段和預(yù)緊段連接處設(shè)有定位臺(tái)和第一預(yù)緊導(dǎo)引錐面，定位臺(tái)用于襯管的下限位；在內(nèi)管的下端內(nèi)管下接頭的預(yù)緊段內(nèi)安裝活絡(luò)管靴；所述活絡(luò)管靴的上端口沿圓周方向設(shè)有環(huán)形預(yù)緊臺(tái)，環(huán)形預(yù)緊臺(tái)上設(shè)有與預(yù)緊段內(nèi)第一預(yù)緊導(dǎo)引錐面配合的第二預(yù)緊導(dǎo)引錐面；所述環(huán)形預(yù)緊臺(tái)上沿圓周方向設(shè)有預(yù)緊缺口。

13.優(yōu)選的，內(nèi)管下接頭的下端部外圓呈錐形結(jié)構(gòu)。

14.優(yōu)選的，所述鉆頭采用內(nèi)肋骨鉆頭。

15.優(yōu)選的，在容積室的側(cè)壁設(shè)有向過(guò)水通道泄放容積室壓力的泥漿出口。

16.優(yōu)選的，所述過(guò)渡連接套的上部螺紋連接有用于自適應(yīng)彈簧導(dǎo)向及限位的導(dǎo)向套。

17.上述三重管單動(dòng)壓力補(bǔ)償式回轉(zhuǎn)取土器的取土方法，其特征在于包括如下步驟：

18.步驟1：取樣前，應(yīng)保證鉆機(jī)平穩(wěn)、鉆具垂直、鉆進(jìn)時(shí)回轉(zhuǎn)穩(wěn)定無(wú)明顯晃動(dòng)；取土器各部件的連接穩(wěn)固、球閥性能良好；

19.步驟2：根據(jù)不同深度地層特點(diǎn)，控制鉆壓、回轉(zhuǎn)速度、沖洗液量等，保證取土器內(nèi)管取土機(jī)構(gòu)正常工作，保證管靴超前鉆頭量不大于30mm～40mm；選擇合理的轉(zhuǎn)速，保證進(jìn)給壓力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)對(duì)取土器的壓力補(bǔ)償平穩(wěn)；

20.步驟3：取樣達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，停止鉆進(jìn)，緩慢提拉取土器，使閥球密封閥座，因真

空作用使土樣停留在取土器內(nèi)管中；同時(shí)因土樣帶動(dòng)活絡(luò)管靴下拉，導(dǎo)致內(nèi)管下接頭卡緊活絡(luò)管靴中的土樣；

21.步驟4：將取土器提出鉆孔口后，固定外管上段，將外管下段及鉆頭整體拆卸下來(lái)，露出內(nèi)管取土機(jī)構(gòu)；

22.步驟5：固定內(nèi)管，拆下內(nèi)管下接頭，用切土鋼絲鋸沿內(nèi)管下端面切割土樣，將活絡(luò)管靴中的土推出；

23.步驟6；固定內(nèi)管上接頭，拆下半對(duì)開(kāi)內(nèi)管，將內(nèi)管沿軸向?qū)﹂_(kāi)，露出襯管，用切土鋼絲鋸沿襯管上端邊沿分割土樣；

24.步驟7：用襯管蓋，蓋住襯管的兩端，粘貼土樣標(biāo)簽，用膠帶粘住襯管縫隙，然后將襯管及時(shí)蠟封，待送土工試驗(yàn)室化驗(yàn)；

25.步驟8：清理對(duì)開(kāi)內(nèi)管、管靴、內(nèi)管上、下接頭的余土、泥漿，檢查內(nèi)管上接頭球閥的性能及管靴刃口狀況，一切正常后進(jìn)行重新組裝；

26.步驟9：固定內(nèi)管上接頭，將對(duì)開(kāi)內(nèi)管合在一起，安裝在內(nèi)管上接頭上；

27.步驟10：將一新的襯管，從內(nèi)管下端口插入內(nèi)管的襯管卡槽；

28.步驟11：固定內(nèi)管，先將活絡(luò)管靴套裝在內(nèi)管下接頭上，然后將內(nèi)管下接頭與內(nèi)管連接；

29.步驟12：固定外管上段，將外管下段及鉆頭連接體和外管上段相連接，至此，取土器組裝完成，待下次取樣。

30.和現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和技術(shù)效果是：

31.本發(fā)明的一種三重管單動(dòng)壓力補(bǔ)償式回轉(zhuǎn)取土器，具有現(xiàn)有三重管單動(dòng)取樣器的功能，通過(guò)增加進(jìn)給壓力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，可根據(jù)土層軟硬程度，自動(dòng)調(diào)節(jié)管靴超前鉆頭的超前長(zhǎng)度的同時(shí)，進(jìn)給壓力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)在回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)過(guò)程中循環(huán)往復(fù)給予管靴軸向推進(jìn)力，增強(qiáng)管靴切土能力；進(jìn)給壓力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單耐用、密封性好等優(yōu)點(diǎn)，可有效提高取樣質(zhì)量和效率。

32.本發(fā)明的三重管單動(dòng)壓力補(bǔ)償式回轉(zhuǎn)取土器，由鉆桿接頭連接鉆桿為外管提供旋轉(zhuǎn)動(dòng)力，并帶動(dòng)鉆頭旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)；由進(jìn)給壓力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)以“凸輪原理”向內(nèi)管取土機(jī)構(gòu)循環(huán)施加軸向壓力，便于土樣進(jìn)入內(nèi)管，提高取樣效率；由進(jìn)給壓力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)為內(nèi)管取土機(jī)構(gòu)施加軸向的彈性力，一方面避免活絡(luò)管靴與土體發(fā)生硬性接觸，利于鉆頭切削土體，另一方面可使活絡(luò)管靴以變化的軸向頂力壓入土體，進(jìn)一步提高取樣效率；最后內(nèi)管上接頭用于排出內(nèi)管內(nèi)的殘余沖洗液，一方面可避免內(nèi)管取土機(jī)構(gòu)內(nèi)形成“壓簧”而阻礙土樣進(jìn)入，另一方面，當(dāng)土樣進(jìn)入內(nèi)管取土機(jī)構(gòu)后，內(nèi)管內(nèi)的沖洗液頂開(kāi)內(nèi)管上接頭里的閥球由內(nèi)管上接頭的泥漿出口排出，閥球復(fù)位后可在內(nèi)管取土機(jī)構(gòu)內(nèi)部形成負(fù)壓，有效避免土樣由活絡(luò)管靴向外脫落。

33.本發(fā)明的一種三重管單動(dòng)壓力補(bǔ)償式回轉(zhuǎn)取土器，內(nèi)管取土機(jī)構(gòu)可根據(jù)土層的軟硬自動(dòng)調(diào)節(jié)管靴超前鉆頭的長(zhǎng)度，并采用由內(nèi)管下接頭將活絡(luò)管靴和厚壁半合管有機(jī)結(jié)合，防止掉樣，保證取土器面積比在10％以下，同時(shí)在厚壁半合管(即內(nèi)管)內(nèi)嵌裝開(kāi)縫襯管(即取樣筒)，省去試驗(yàn)室用推土器卸土樣環(huán)節(jié)，減少土樣擾動(dòng)。

34.另外，在內(nèi)管下接頭的內(nèi)管連接段和預(yù)緊段連接處設(shè)有定位臺(tái)和第一預(yù)緊導(dǎo)引錐面；在內(nèi)管的下端內(nèi)管下接頭的預(yù)緊段內(nèi)安裝活絡(luò)管靴；所述活絡(luò)管靴的上端口沿圓周方

向設(shè)有環(huán)形預(yù)緊臺(tái)，環(huán)形預(yù)緊臺(tái)上設(shè)有與預(yù)緊段內(nèi)第一預(yù)緊導(dǎo)引錐面配合的第二預(yù)緊導(dǎo)引錐面；所述環(huán)形預(yù)緊臺(tái)上沿圓周方向設(shè)有預(yù)緊缺口；在上提取土器時(shí)自動(dòng)卡緊土樣，防止樣品脫落。在所述鉆頭的內(nèi)壁沿圓周方向設(shè)有破碎塊，能有效保證活絡(luò)管靴的限位及導(dǎo)向，提高鉆進(jìn)和排漿效率。

附圖說(shuō)明

35.圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

36.圖2是圖1的俯視圖；

37.圖3是圖1半剖圖；

38.圖4是去掉外管結(jié)構(gòu)示意圖；

39.圖5是進(jìn)給壓力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)立體分解圖；

40.圖6是滾珠壓蓋結(jié)構(gòu)示意圖；

41.圖7是內(nèi)管下接頭結(jié)構(gòu)示意圖；

42.圖8是活絡(luò)管靴結(jié)構(gòu)示意圖；

43.圖9是泥漿出口上置結(jié)構(gòu)示意圖。

44.圖中、1、鉆桿接頭；1-1、給水孔；2、外管；2-1、外管上段；2-2、外管下段；3、鉆頭；3-1、破碎塊；4、內(nèi)管取土機(jī)構(gòu)；4-0、內(nèi)管上接頭；4-01、容積室；4-1、內(nèi)管；4-2、襯管；5、內(nèi)管下接頭；5-1、內(nèi)管連接段；5-2、預(yù)緊段；5-3、定位臺(tái)；5-4、第一預(yù)緊導(dǎo)引錐面；6、活絡(luò)管靴；6-1、環(huán)形預(yù)緊臺(tái)；6-2、第二預(yù)緊導(dǎo)引錐；6-3、預(yù)緊缺口；7、過(guò)水通道；8、進(jìn)給壓力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)；8-1、連接軸；8-2、滾珠壓蓋；8-20、環(huán)狀波形凸起；8-3、滾珠保持架；8-30、通孔；8-4、支撐座；8-40、支撐板；8-41、滑動(dòng)導(dǎo)向套；8-5、滾珠；8-6、旋轉(zhuǎn)密封構(gòu)件；8-7、花鍵套；8-9、過(guò)渡連接套限位座；8-10、彈性回轉(zhuǎn)支撐組件；8-101、鎖緊螺母；8-102、回轉(zhuǎn)壓力軸承；8-103、回轉(zhuǎn)壓力支撐套；8-104、支撐彈簧；8-11、自適應(yīng)彈簧；8-12、密封圈；9、過(guò)渡連接套；10、閥球；11、泥漿出口；12、導(dǎo)向套。

具體實(shí)施方式

45.為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

46.請(qǐng)參閱圖1至圖8，一種三重管單動(dòng)壓力補(bǔ)償式回轉(zhuǎn)取土器，包括鉆桿接頭1，且隨鉆桿接頭做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的外管2，所述外管2包括外管上段2-1和外管下段2-2，其中所述外管上段螺紋連接鉆桿接頭，外管上段的下端螺紋連接外管下段的上端，外管下段的下端螺紋連接有鉆頭3；還包括設(shè)置在外管內(nèi)相對(duì)于與外管做直線運(yùn)動(dòng)的內(nèi)管取土機(jī)構(gòu)4，安裝在內(nèi)管上端的內(nèi)管上接頭4-0、內(nèi)管下端的內(nèi)管下接頭5和活絡(luò)管靴6；所述外管上段內(nèi)設(shè)有連接鉆桿接頭的進(jìn)給壓力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)8；所述外管和內(nèi)管及進(jìn)給壓力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)8之間形成連通的過(guò)水通道7，所述鉆桿接頭1上設(shè)有與過(guò)水通道連通的給水孔1-1；所述進(jìn)給壓力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的下端通過(guò)過(guò)渡連接套9螺紋連接內(nèi)管取土機(jī)構(gòu)的內(nèi)管上接頭4-0；內(nèi)管上接頭4-0下端內(nèi)螺紋連接內(nèi)管取土機(jī)構(gòu)的內(nèi)管4-1；所述內(nèi)管上接頭的上端設(shè)有容積室4-01，在容積室底部的閥座上設(shè)有閥球10，進(jìn)一步優(yōu)選的，在容積室的側(cè)壁設(shè)有向過(guò)水通道泄放容積室壓力的泥漿

出口11；在取樣過(guò)程中過(guò)渡連接套的容積室內(nèi)容納的泥漿通過(guò)泥漿出口排向過(guò)水通道7，實(shí)現(xiàn)側(cè)排泥漿。

47.泥漿出口11也可以是采用現(xiàn)有技術(shù)中上排方式實(shí)現(xiàn)泥漿的外排，即所述連接軸采用中空結(jié)構(gòu)，中空的連接軸與過(guò)渡連接套的容積室連通，在鉆桿連接頭上設(shè)有與中空連接軸連通的泥漿出口，實(shí)現(xiàn)上排泥漿，請(qǐng)參閱圖9。

48.本發(fā)明通過(guò)增加進(jìn)給壓力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，可根據(jù)土層軟硬程度，自動(dòng)調(diào)節(jié)活絡(luò)管靴超前鉆頭的長(zhǎng)度，利于鉆進(jìn)取土；進(jìn)給壓力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)在回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)過(guò)程中利用環(huán)形凸面給予內(nèi)管取土機(jī)構(gòu)軸向，且往復(fù)循環(huán)的推進(jìn)力，進(jìn)而提高了取樣效率；各個(gè)零部件組裝后取樣過(guò)程中氣液壓力平衡，保證取樣成功且土樣不脫落。

49.進(jìn)一步優(yōu)選的，所述內(nèi)管取土機(jī)構(gòu)4包括內(nèi)管上接頭4-0、與其螺紋連接的對(duì)開(kāi)式內(nèi)管4-1，嵌裝在內(nèi)管的內(nèi)的襯管4-2，襯管采用開(kāi)縫式襯管，即沿襯管軸線方向設(shè)有一條開(kāi)縫。

50.進(jìn)一步優(yōu)選的，所述進(jìn)給壓力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)8包括安裝在鉆桿連接頭中心的連接軸8-1；所述連接軸上套裝有滾珠壓蓋8-2、滾珠保持架8-3、支撐座8-4，其中所述滾珠壓蓋8-2通過(guò)緊固件固定連接鉆桿連接頭的下端面，滾珠保持架通過(guò)緊固件連接支撐座8-4的上端面；上述滾珠壓蓋的下表面設(shè)有環(huán)狀波形凸起8-20，對(duì)應(yīng)環(huán)狀波形凸起位置所述滾珠保持架上設(shè)有通孔8-30，所述通孔內(nèi)嵌裝有滾珠8-5；滾珠的下端支撐設(shè)置在支撐座8-4的滾珠槽8-40內(nèi)；在支撐座的外側(cè)設(shè)有滑動(dòng)導(dǎo)向套8-41，所述滑動(dòng)導(dǎo)向套的上端螺紋連接滾珠壓蓋8-2；滑動(dòng)導(dǎo)向套和支撐座的外圓之間設(shè)有旋轉(zhuǎn)密封構(gòu)件8-6，保證在旋轉(zhuǎn)、上下運(yùn)動(dòng)過(guò)程中具有良好的密封；所述支撐座8-4的下端螺紋連接有花鍵套8-7，所述花鍵套與過(guò)渡連接套9的上端花鍵配合，花鍵套的下端外部螺紋連接有過(guò)渡連接套限位座8-9，所述過(guò)渡連接套限位座的下端與過(guò)渡連接套滑動(dòng)配合；所述連接軸的下端延伸出支撐座，且在連接軸8-1上安裝使?jié)L珠保持與環(huán)狀波形凸起貼合的彈性回轉(zhuǎn)支撐組件8-10，彈性回轉(zhuǎn)支撐組件保證波形凸起與滾珠的有效配合，在所述花鍵套內(nèi)安裝有自適應(yīng)彈簧8-11，所述自適應(yīng)彈簧的上端抵接支撐座下端面，自適應(yīng)彈簧的下端抵接過(guò)渡連接套9的上端面。自適應(yīng)彈簧一方面?zhèn)鬟f壓力，另外一方面，根據(jù)地層的軟硬，自動(dòng)調(diào)節(jié)管靴超前鉆頭的長(zhǎng)度，避免土樣擾動(dòng)，提高鉆進(jìn)取樣效率。

51.進(jìn)一步優(yōu)選的，過(guò)渡連接套限位座8-9與過(guò)渡連接套9之間設(shè)有密封圈8-12，保證在軸向移動(dòng)過(guò)程中雜質(zhì)不進(jìn)入進(jìn)給壓力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)內(nèi)部，延長(zhǎng)進(jìn)給壓力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)內(nèi)部零部件的使用壽命。

52.進(jìn)一步優(yōu)選的，所述彈性回轉(zhuǎn)支撐組件8-10包括通過(guò)鎖緊螺母8-101安裝在連接軸下端的回轉(zhuǎn)壓力軸承8-102，所述回轉(zhuǎn)壓力軸承座上安裝有回轉(zhuǎn)壓力支撐套8-103，所述回轉(zhuǎn)壓力支撐套的外圓臺(tái)肩上套裝有支撐彈簧8-104，所述支撐彈簧的上端面抵接支撐座下端面。這樣在鉆桿接頭1帶動(dòng)連接軸8-1旋轉(zhuǎn)時(shí)，保證在套裝在連接軸8-1回轉(zhuǎn)壓力軸承8-102上端的回轉(zhuǎn)壓力支撐套8-103、支撐彈簧8-104、支撐座8-4不轉(zhuǎn)動(dòng)。

53.進(jìn)一步優(yōu)選的，所述內(nèi)管下接頭5包括內(nèi)管連接段5-1和預(yù)緊段5-2，所述內(nèi)管連接段螺紋連接內(nèi)管4-1，在內(nèi)管下接頭的內(nèi)管連接段和預(yù)緊段連接處設(shè)有定位臺(tái)5-3和第一預(yù)緊導(dǎo)引錐面5-4，定位臺(tái)5-3用于襯管4-2的下限位；在內(nèi)管的下端內(nèi)管下接頭的預(yù)緊段內(nèi)安裝活絡(luò)管靴6；所述活絡(luò)管靴的上端口沿圓周方向設(shè)有環(huán)形預(yù)緊臺(tái)6-1，環(huán)形預(yù)緊臺(tái)上設(shè)有

與預(yù)緊段內(nèi)第一預(yù)緊導(dǎo)引錐面5-4配合的第二預(yù)緊導(dǎo)引錐面6-2；所述環(huán)形預(yù)緊臺(tái)上沿圓周方向設(shè)有預(yù)緊缺口6-3；所述預(yù)緊缺口向下延伸，延伸長(zhǎng)度一般為10～15mm，在上提取土器時(shí)內(nèi)管下接頭自動(dòng)卡緊活絡(luò)管靴的上邊緣，使其向內(nèi)收縮，進(jìn)而卡緊土樣，防止土樣脫落。

54.進(jìn)一步優(yōu)選的，內(nèi)管下接頭的下端部外圓呈錐形結(jié)構(gòu)，其目的用于配合內(nèi)肋骨鉆頭，形成限位和同軸導(dǎo)向的作用。

55.進(jìn)一步優(yōu)選的，所述鉆頭3采用內(nèi)肋骨鉆頭，其內(nèi)肋骨的作用是：一是防止在未受力狀態(tài)內(nèi)管滑出；二是對(duì)活絡(luò)管靴起導(dǎo)向作用；三是切削內(nèi)外管間的環(huán)狀土體，四是利于形成泥漿通道。

56.進(jìn)一步優(yōu)選的，所述過(guò)渡連接套的上部螺紋連接有導(dǎo)向套12，一方面具有限位的作用，另外還具有導(dǎo)向的作用，防止自適應(yīng)彈簧在受壓后發(fā)生側(cè)向變形，保證滾珠壓蓋的下表面環(huán)狀波形凸起與滾珠的有效配合。

57.本發(fā)明的使用方法如下，步驟1：取樣前，應(yīng)保證鉆機(jī)平穩(wěn)、鉆具垂直、鉆進(jìn)時(shí)回轉(zhuǎn)穩(wěn)定無(wú)明顯晃動(dòng)；取土器應(yīng)檢查各部件的連接穩(wěn)固、氣密性良好；

58.步驟2：根據(jù)不同深度地層特點(diǎn)，控制鉆壓、回轉(zhuǎn)速度、沖洗液量等，保證取土器內(nèi)管取土機(jī)構(gòu)正常工作，保證活絡(luò)管靴超前量為不大于30mm～40mm；選擇合理的轉(zhuǎn)速，保證進(jìn)給壓力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)對(duì)取土器的壓力補(bǔ)償平穩(wěn)；

59.步驟3：取樣達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，停止鉆進(jìn)，緩慢提拉取土器，使球閥密封閥座，因真空作用使土樣停留在取土器內(nèi)管中；同時(shí)因土樣帶動(dòng)活絡(luò)管靴下拉，導(dǎo)致內(nèi)管下接頭卡緊活絡(luò)管靴中的土樣；

60.步驟4：將取土器提出鉆孔口后，固定外管上段，將外管下段及鉆頭整體拆卸下來(lái)，露出內(nèi)管取土機(jī)構(gòu)；

61.步驟5：固定內(nèi)管，拆下內(nèi)管下接頭，用切土鋼絲鋸沿內(nèi)管下端面切割土樣，將活絡(luò)管靴中的土推出；

62.步驟6；固定內(nèi)管上接頭，拆下半對(duì)開(kāi)內(nèi)管，將內(nèi)管沿軸向?qū)﹂_(kāi)，露出襯管，用切土鋼絲鋸沿襯管上端邊沿分割土樣；

63.步驟7：用襯管蓋，蓋住襯管的兩端，粘貼土樣標(biāo)簽，用膠帶粘住襯管縫隙，然后將襯管及時(shí)蠟封，待送土工試驗(yàn)室化驗(yàn)；

64.步驟8：清理對(duì)開(kāi)內(nèi)管、活絡(luò)管靴、內(nèi)管上、下接頭的余土、泥漿，檢查內(nèi)管上接頭球閥的性能及管靴刃口狀況，一切正常后進(jìn)行重新組裝；

65.步驟9固定內(nèi)管上接頭，將對(duì)開(kāi)內(nèi)管合在一起，安裝在內(nèi)管上接頭上；

66.步驟10：將一新的襯管，從內(nèi)管下端口插入內(nèi)管的襯管卡槽；

67.步驟11：固定內(nèi)管，先將活絡(luò)管靴套裝在內(nèi)管下接頭上，然后將內(nèi)管下接頭與內(nèi)管連接；

68.步驟12：固定外管上段，將外管下段及鉆頭連接體和外管上段相連接，至此，取土器組裝完成，待下次取樣。

69.以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。技術(shù)特征：

1.一種三重管單動(dòng)壓力補(bǔ)償式回轉(zhuǎn)取土器，包括鉆桿接頭，且隨鉆桿接頭做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的外管，所述外管包括外管上段和外管下段，其中所述外管上段螺紋連接鉆桿接頭，外管上段的下端螺紋連接外管下段的上端，外管下段的下端螺紋連接有鉆頭；其特征在于：還包括設(shè)置在外管內(nèi)相對(duì)于與外管做直線運(yùn)動(dòng)的內(nèi)管取土機(jī)構(gòu)，所述外管上段內(nèi)設(shè)有連接鉆桿接頭的進(jìn)給壓力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，所述外管和內(nèi)管取土機(jī)構(gòu)及進(jìn)給壓力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)之間形成連通的過(guò)水通道；所述進(jìn)給壓力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)包括安裝在鉆桿連接頭中心的連接軸；所述連接軸上套裝有滾珠壓蓋、滾珠保持架、支撐座，其中所述滾珠壓蓋通過(guò)緊固件固定連接鉆桿連接頭的下端面，滾珠保持架通過(guò)緊固件連接支撐座的上端面；上述滾珠壓蓋的下表面設(shè)有環(huán)狀波形凸起，對(duì)應(yīng)環(huán)狀波形凸起位置所述滾珠保持架上設(shè)有通孔，所述通孔內(nèi)嵌裝有滾珠；滾珠的下端支撐設(shè)置在支撐座的滾珠槽內(nèi)；在支撐座的外側(cè)設(shè)有滑動(dòng)導(dǎo)向套，所述滑動(dòng)導(dǎo)向套的上端螺紋連接滾珠壓蓋；滑動(dòng)導(dǎo)向套和支撐座的外圓之間設(shè)有旋轉(zhuǎn)密封構(gòu)件；所述支撐座的下端螺紋連接有花鍵套，所述花鍵套與過(guò)渡連接套的上端花鍵配合，花鍵套的下端外部螺紋連接有過(guò)渡連接套限位座，所述過(guò)渡連接套限位座的下端與過(guò)渡連接套滑動(dòng)配合；所述連接軸的下端延伸出支撐座，且在連接軸上安裝使?jié)L珠保持與環(huán)狀波形凸起貼合的彈性回轉(zhuǎn)支撐組件，彈性回轉(zhuǎn)支撐組件保證波形凸起與滾珠的有效配合，在所述花鍵套內(nèi)安裝有自適應(yīng)彈簧，所述自適應(yīng)彈簧的上端抵接支撐座下端面，自適應(yīng)彈簧的下端抵接過(guò)渡連接套的上端面；所述鉆桿接頭上設(shè)有與過(guò)水通道連通的給水孔；所述進(jìn)給壓力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)的下端通過(guò)過(guò)渡連接套螺紋連接內(nèi)管取土機(jī)構(gòu)的內(nèi)管上接頭；內(nèi)管上接頭下端內(nèi)螺紋連接內(nèi)管取土機(jī)構(gòu)的內(nèi)管；所述內(nèi)管上接頭的上端設(shè)有容積室，在容積室底部的閥座上設(shè)有閥球。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三重管單動(dòng)壓力補(bǔ)償式回轉(zhuǎn)取土器，其特征在于：所述內(nèi)管取土機(jī)構(gòu)的內(nèi)管為對(duì)開(kāi)式內(nèi)管，所述內(nèi)管取土機(jī)構(gòu)還包括嵌裝在內(nèi)管的襯管，襯管采用開(kāi)縫式襯管，及安裝在內(nèi)管下端的內(nèi)管下接頭和活絡(luò)管靴。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三重管單動(dòng)壓力補(bǔ)償式回轉(zhuǎn)取土器，其特征在于：過(guò)渡連接套限位座與過(guò)渡連接套之間設(shè)有密封圈。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三重管單動(dòng)壓力補(bǔ)償式回轉(zhuǎn)取土器，其特征在于：所述彈性回轉(zhuǎn)支撐組件包括通過(guò)鎖緊螺母安裝在連接軸下端的回轉(zhuǎn)壓力軸承，所述回轉(zhuǎn)壓力軸承座上安裝有回轉(zhuǎn)壓力支撐套，所述回轉(zhuǎn)壓力支撐套的外圓臺(tái)肩上套裝有支撐彈簧，所述支撐彈簧的上端面抵接支撐座下端面。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三重管單動(dòng)壓力補(bǔ)償式回轉(zhuǎn)取土器，其特征在于：所述內(nèi)管下接頭包括內(nèi)管連接段和預(yù)緊段，所述內(nèi)管連接段螺紋連接內(nèi)管下端，在內(nèi)管下接頭的內(nèi)管連接段和預(yù)緊段連接處設(shè)有定位臺(tái)和第一預(yù)緊導(dǎo)引錐面，定位臺(tái)用于襯管的下限位；在內(nèi)管的下端內(nèi)管下接頭的預(yù)緊段內(nèi)安裝活絡(luò)管靴；所述活絡(luò)管靴的上端口沿圓周方向設(shè)有環(huán)形預(yù)緊臺(tái)，環(huán)形預(yù)緊臺(tái)上設(shè)有與預(yù)緊段內(nèi)第一預(yù)緊導(dǎo)引錐面配合的第二預(yù)緊導(dǎo)引錐面；所述環(huán)形預(yù)緊臺(tái)上沿圓周方向設(shè)有預(yù)緊缺口。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三重管單動(dòng)壓力補(bǔ)償式回轉(zhuǎn)取土器，其特征在于：內(nèi)管下接頭的下端部外圓呈錐形結(jié)構(gòu)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三重管單動(dòng)壓力補(bǔ)償式回轉(zhuǎn)取土器，其特征在于：所述鉆頭采

用內(nèi)肋骨鉆頭。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三重管單動(dòng)壓力補(bǔ)償式回轉(zhuǎn)取土器，其特征在于：在容積室的側(cè)壁設(shè)有向過(guò)水通道泄放容積室壓力的泥漿出口。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三重管單動(dòng)壓力補(bǔ)償式回轉(zhuǎn)取土器，其特征在于：所述過(guò)渡連接套的上部螺紋連接有用于自適應(yīng)彈簧導(dǎo)向及限位的導(dǎo)向套。10.基于上述權(quán)利要求1至9任一所述三重管單動(dòng)壓力補(bǔ)償式回轉(zhuǎn)取土器的取土方法，其特征在于包括如下步驟：步驟1：取樣前，應(yīng)保證鉆機(jī)平穩(wěn)、鉆具垂直、鉆進(jìn)時(shí)回轉(zhuǎn)穩(wěn)定無(wú)明顯晃動(dòng)；取土器各部件連接穩(wěn)固，進(jìn)給壓力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)、球閥性能良好；步驟2：根據(jù)不同深度地層特點(diǎn)，控制鉆壓、回轉(zhuǎn)速度、沖洗液量等，保證取土器內(nèi)管取土機(jī)構(gòu)正常工作，保證活絡(luò)管靴超前鉆頭量不大于30mm～40mm；選擇合理的轉(zhuǎn)速，保證進(jìn)給壓力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)對(duì)取土器的壓力補(bǔ)償平穩(wěn)；步驟3：取樣達(dá)到設(shè)計(jì)深度后，停止鉆進(jìn)，緩慢提拉取土器，使閥球密封閥座，因真空作用使土樣停留在內(nèi)管取土機(jī)構(gòu)中；同時(shí)因土樣帶動(dòng)活絡(luò)管靴下拉，導(dǎo)致內(nèi)管下接頭卡緊活絡(luò)管靴中的土樣；步驟4：將取土器整體提出鉆孔口后，固定外管上段，將外管下段及鉆頭整體拆卸下來(lái)，露出內(nèi)管取土機(jī)構(gòu)；步驟5：固定內(nèi)管，拆下內(nèi)管下接頭，用切土鋼絲鋸沿內(nèi)管下端面切割土樣，將活絡(luò)管靴中的土推出；步驟6；固定內(nèi)管上接頭，拆下對(duì)開(kāi)式內(nèi)管，將內(nèi)管沿軸向?qū)﹂_(kāi)，露出襯管，用切土鋼絲鋸沿襯管上端邊沿分割土樣；步驟7：用襯管蓋，蓋住襯管的兩端，粘貼土樣標(biāo)簽，用膠帶粘住襯管縫隙，然后將襯管及時(shí)蠟封，待送土工試驗(yàn)室化驗(yàn)；步驟8：清理對(duì)開(kāi)式內(nèi)管、活絡(luò)管靴、內(nèi)管上、下接頭的余土、泥漿，檢查內(nèi)管上接頭球閥的性能及活絡(luò)管靴刃口狀況，一切正常后進(jìn)行重新組裝；步驟9：固定內(nèi)管上接頭，將對(duì)開(kāi)式內(nèi)管合在一起，安裝在內(nèi)管上接頭上；步驟10：將一新的襯管，從內(nèi)管下端口插入內(nèi)管的襯管卡槽；步驟11：固定內(nèi)管，先將活絡(luò)管靴套裝在內(nèi)管下接頭上，然后將內(nèi)管下接頭與內(nèi)管連接；步驟12：固定外管上段，將外管下段及鉆頭連接體和外管上段相連接，至此，取土器組裝完成，待下次取樣。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開(kāi)了一種三重管單動(dòng)壓力補(bǔ)償式回轉(zhuǎn)取土器及取土方法，包括依次連接的鉆桿接頭、外管和鉆頭，還包括外管內(nèi)的進(jìn)給壓力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)和做直線運(yùn)動(dòng)的內(nèi)管取土機(jī)構(gòu)；進(jìn)給壓力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)與鉆桿接頭相連接，進(jìn)給壓力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)連接內(nèi)管取土機(jī)構(gòu)；所述外管和進(jìn)給壓力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)及內(nèi)管取土機(jī)構(gòu)之間形成連通的過(guò)水通道；本發(fā)明通過(guò)進(jìn)給壓力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)根據(jù)土層軟硬程度，自動(dòng)調(diào)節(jié)內(nèi)管超前鉆頭的長(zhǎng)度；進(jìn)給壓力補(bǔ)償機(jī)構(gòu)利用凸輪原理，實(shí)現(xiàn)取土器在外管回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)過(guò)程中給予內(nèi)管取土機(jī)構(gòu)(不轉(zhuǎn)動(dòng))循環(huán)往復(fù)軸向推進(jìn)力，增強(qiáng)管靴切土能力，保證取樣質(zhì)量，提高取樣效率。提高取樣效率。提高取樣效率。

技術(shù)研發(fā)人員：陳新軍 陳則連 曹虎 崔慶國(guó) 李國(guó)和 高敬

受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2021.12.16

技術(shù)公布日：2022/3/11