钻探清孔装置
技术领域
本公开涉及钻探清孔技术领域，具体涉及一种钻探清孔装置。
背景技术
在工程地质钻探行业，孔内测试之前均需要进行清孔，清除孔底沉渣，使测试工作能落在原位岩土体之上。现有技术条件下，没有专用的清孔装置，主要通过提钻换用自由活塞取土器或回转式取土器，再重新下放孔底进行清孔。这种操作方法费时费力，且因孔底残渣多为松散土，上提过程中极易逃土，成功率不高，导致孔内测试不能落在原位岩土体上，使测试结果偏离实际数值，且操作不安全。
发明内容
本申请的目的是针对以上问题，提供一种钻探清孔装置。
第一方面，本申请提供一种钻探清孔装置，包括外筒，所述外筒包括第一筒体及第二筒体，所述第一筒体直径小于第二筒体直径，所述外筒内设置由第一筒体内延伸至第二筒体内的锥形的可周向伸缩的取样筒；所述取样筒远离第二筒体的端部设置自然状态下开有缝隙的封口结构，所述取样筒内部通过所述缝隙与取样筒外部相连通，所述封口结构设置为柔性材质；所述封口结构上设置卡槽，所述封口结构上通过所述卡槽卡接可滑移的限位结构；所述第二筒体内对应取样筒的外侧套设锥形束节筒，所述束节筒与限位结构之间连接有连接片；所述第二筒体靠近第一筒体的一侧通过连接绳连接下落筒，所述下落筒的直径大于所述第一筒体的直径，所述下落筒滑移至第一筒体外侧时所述限位结构的边缘与下落筒的内壁抵接接触。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述封口结构包括四个封堵部，四个所述封堵部周向连接在所述取样筒远离第二筒体的端部，四个所述封堵部围合形成所述缝隙；各个所述封堵部表面分别设置所述卡槽，所述卡槽沿与所述第一筒体轴向方向平行的方向延伸。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述限位结构包括四个外突部，各个所述外突部分别卡接在所述卡槽内，四个所述外突部远离所述取样筒的一侧通过柔性的衔接杆连接在一起。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述第一筒体侧壁上对应各个所述卡槽分别设置开口，卡接在所述卡槽内的所述外突部的边缘穿过所述开口后突出至所述第一筒体的外侧。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述取样筒包括固定筒与收缩筒，所述固定筒固定在所述第一筒体内，所述收缩筒可周向伸缩地设置在所述第二筒体内，所述收缩筒包括多片周向围合成筒状结构的瓣状片，相邻所述瓣状片之间边缘重叠，各个所述瓣状片的一端周向铰接在所述固定筒的端部。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述外筒的筒壁厚度范围为4mm-6mm。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述下落筒的筒壁厚度范围为4mm-6mm。
根据本申请实施例提供的技术方案，所述取样筒的筒壁厚度优选为1mm。
本发明的有益效果：本申请提供一种钻探清孔装置，包括外筒，所述外筒包括第一筒体及第二筒体，所述第一筒体直径小于第二筒体直径，所述外筒内设置由第一筒体内延伸至第二筒体内的锥形的可周向伸缩的取样筒；所述取样筒远离第二筒体的端部设置自然状态下开有缝隙的封口结构，所述取样筒内部通过所述缝隙与取样筒外部相连通，所述封口结构设置为柔性材质；所述封口结构上设置卡槽，所述封口结构上通过所述卡槽卡接可滑移的限位结构；所述第二筒体内对应取样筒的外侧套设锥形束节筒，所述束节筒与限位结构之间连接有连接片；所述第二筒体靠近第一筒体的一侧通过连接绳连接下落筒，所述下落筒的直径大于所述第一筒体的直径，所述下落筒滑移至第一筒体外侧时所述限位结构的边缘与下落筒的内壁抵接接触。
外筒内的取样筒在孔内贯入土体后，将下落筒下落至孔内，在下落筒下落过程中，下落筒对限位结构进行向内挤压，从而带动柔性的封口结构向中心聚拢收缩，从而将封口装置上的缝隙封堵密封，从而实现对取样筒一侧的密封。另外在下落筒下落过程中带动与下落筒内壁抵接的限位结构在卡槽上沿远离第二筒体的方向滑移，带动束节筒沿靠近第一筒体的方向移动，从而带动取样筒向中心收缩，从而达到取样筒另一侧的收紧。因此通过取样筒上部封闭，下部收紧，防止外筒在孔内上提的过程中取样筒的逃土情况。另外通过依靠下落筒以及外筒的自身重力对孔内土体进行冲击驱动，无需连接动力系统，具有节能环保的优点。
附图说明
图1为本申请第一种实施例的结构示意图；
图2为本申请第一种实施例中封口结构与限位结构的轴侧示意图；
图3为本申请第一种实施例中封口结构与限位结构的侧视示意图；
图4为本申请第一种实施例中收缩筒的瓣状片的侧视示意图；
图中所述文字标注表示为：100、外筒；110、第一筒体；120、第二筒体；200、取样筒；210、固定筒；220、收缩筒；221、瓣状片；300、封口结构；310、卡槽；320、封堵部；330、缝隙；400、限位结构；410、外突部；420、衔接杆；500、束节筒；600、连接片；700、下落筒。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图对本申请进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本申请的保护范围有任何的限制作用。
如图1所示为本申请的第一种实施例的示意图，包括外筒100，所述外筒100包括第一筒体110及第二筒体120，所述第一筒体110直径小于第二筒体120直径，所述外筒100内设置由第一筒体110内延伸至第二筒体120内的锥形的可周向伸缩的取样筒200。本实施例中第一筒体110伸入孔内取样筒200贯入孔底土体。
在一优选实施方式中，所述取样筒200包括固定筒210与收缩筒220，所述固定筒210固定在所述第一筒体110内，所述收缩筒220可周向伸缩地设置在所述第二筒体120内，所述收缩筒220包括多片周向围合成筒状结构的瓣状片221，相邻所述瓣状片221之间边缘重叠，各个所述瓣状片221的一端周向铰接在所述固定筒210的端部。本实施方式中，如图4所示，各个瓣状片221组成花瓣状收缩筒220，由于各个瓣状片221铰接在固定筒210的端部因此各个瓣状片221可相对于固定筒210移动，而且由于相邻瓣状片221之间边缘重叠因此通过调整相邻瓣状片221之间的重叠的面积来调整收缩筒220的直径大小。本实施方式中设置收缩筒220一方面方便土体贯入收缩筒220内，另一方面，由于收缩筒220的筒径可以调节，因此容易造成收缩筒220内的土体松散逃土。
所述取样筒200远离第二筒体120的端部设置自然状态下开有缝隙330的封口结构300，所述取样筒200内部通过所述缝隙330与取样筒200外部相连通，所述封口结构300设置为柔性材质；所述封口结构300上设置卡槽310，所述封口结构300上通过所述卡槽310卡接可滑移的限位结构400。本实施例中，封口结构300为柔性材质，在自然状态下也即不受力状态下与取样筒200内部相连通，土体通过缝隙330进入取样筒200内。当取样筒200取土完毕，当取样筒200抽离孔体时，取样筒200内的土体容易通过缝隙330逸出取样筒200，因此通过限位结构400可使封口结构300变形进而使得缝隙330消失，也即对取样筒200的一端进行密封、封堵防止逃土。
所述第二筒体120内对应取样筒200的外侧套设锥形束节筒500，所述束节筒500与限位结构400之间连接有连接片600。本实施例中，将束节筒500设置为与限位结构400之间的联动结构，使得束节筒500在第二筒体120内随着限位结构400的移动而移动。
所述第二筒体120靠近第一筒体110的一侧通过连接绳连接下落筒700，所述下落筒700的直径大于所述第一筒体110的直径，所述下落筒700滑移至第一筒体110外侧时所述限位结构400的边缘与下落筒700的内壁抵接接触。本实施例中由于下落筒700壁厚较厚，质量较大在下落过程中对限位结构400进行挤压并带动限位结构400进行移动，因此可对限位结构400起到动力驱动的作用。本实施例中，下落筒700通过钢丝绳代替钻杆下放限位装置，简化操作流程，减少操作时间，提高装置实用性。
在一优选实施方式中，如图2及图3所示，所述封口结构300包括四个封堵部320，四个所述封堵部320周向连接在所述取样筒200远离第二筒体120的端部，四个所述封堵部320围合形成所述缝隙330；各个所述封堵部320表面分别设置所述卡槽310，所述卡槽310沿与所述第一筒体110轴向方向平行的方向延伸。本优选方式中，四个封堵部320相互独立，分别连接在取样筒200的端部，四个封堵部320在围合的圆周中部形成纵横交错的两条缝隙330，取样筒200内部通过缝隙330连通取样筒200外部。由于四个封堵部320的柔性材质，因此可通过限位结构400将四个封堵部320同时向中心挤压使得四个封堵部320相互挤压接触从而使得缝隙330消失，取样筒200对应封口装置的端部与外界隔离。
在一优选实施方式中，如图2及图3所示，所述限位结构400包括四个外突部410，各个所述外突部410分别卡接在所述卡槽310内，四个所述外突部410远离所述取样筒200的一侧通过柔性的衔接杆420连接在一起。本优选方式中，四个外突部410分别连接在封堵部320的各个卡槽310内，并可沿卡槽310滑移，并且四个外突部410连接在一起。
在一优选实施方式中，所述第一筒体110侧壁上对应各个所述卡槽310分别设置开口，卡接在所述卡槽310内的所述外突部410的边缘穿过所述开口后突出至所述第一筒体110的外侧。本实施方式中，将封口结构300、限位结构400都封装在第一筒体110内，外突部410的凸起边缘凸出于第一筒体110的开口，方便在第一筒体110外部对限位结构400进行驱动控制。
在一优选实施方式中，所述外筒100的筒壁厚度为6mm，在其他优选实施方式中，外筒100的筒壁厚度还可以为4mm、5mm或者4mm-6mm范围内的任意值。将外筒100的筒壁厚度设置较厚是为了使得外筒100的质量较大，通过高速下落外筒100，带动取样筒200贯入孔底，保证取样筒200有效取土。
在一优选实施方式中，所述下落筒700的筒壁厚度范围为6mm，在其他优选实施方式中，下落筒700的筒壁厚度还可以为4mm、5mm或者4mm-6mm范围内的任意值。将下落筒700的筒壁厚度设置较厚是为了使得下落筒700的质量较大，使得高速下放下落筒700时对驱动限位结构400起到冲击作用。
在一优选实施方式中，所述取样筒200的筒壁厚度优选为1mm。将取样筒200设置为适宜的厚度保证取样筒200的适宜重量，可以在外筒100下落过程中随之快速下落贯入孔内。
本申请实施例的工作过程：
快速下放外筒100，使得外筒100内的取样筒200由上至下贯入孔底土体。
由于下落筒700通过钢丝绳连接在第二筒体120上，快速下放下落筒700，由于下落筒700套设在第一筒体110外侧机下落筒700的直径大于第一筒体110直径，在下落筒700由上至下下落过程中在与外突部410边缘接触时使得四个外突部410被挤压四个外突部410向中心方向聚拢，并使得抵接在下落体内筒壁上的外突部410的边缘在下落筒700向下的冲击力作用下由下落筒700的带动沿卡槽310向下移动。
在外突部410由下落筒700驱动向下滑移的过程中，由于束节筒500通过连接片600与外突部410相连接，因此束节筒500随着外突部410的下移而同步向下移动，由于束节筒500为与取样筒200外形轮廓相适配的锥形，因此束节筒500在下移的过程中对位于其内侧的取样筒200进行挤压，由于设置在第二筒体120内的取样筒200设置为可活动的花瓣状的收缩筒220，因此当束节筒500对收缩筒220进行挤压时，收缩筒220的各个瓣状片221向内挤压收缩使得收缩筒220的内径变小，从而实现对第二筒体120内的取样筒200的端部的收紧，使得收缩筒220内的原本松散的土体在收缩筒220挤压收缩的情况下进行压紧密实，实现对虚土的压密。
另外由于外突部410所在的封堵部320为柔性材质，当下落筒700接触外突部410的边缘时对各个外突部410进行向中心挤压，使得各个外突部410均被挤压进入下落筒700内，由于各个外突部410受到挤压因此对与外突部410柔性连接的封堵部320进行向内挤压使得封堵部320之间的缝隙330被挤压消失，实现对取样筒200在第一筒体110内的端部被封口结构300封闭，隔绝孔内取样筒200内的土样的水压、气压，从而使得取样筒200抽离孔中的过程中避免逃土。
将外筒100提出钻孔外，处置取样筒200内的扰动土，重复多次上述过程完成钻孔的清土操作。
本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。以上所述仅是本申请的优选实施方式，应当指出，由于文字表达的有限性，而客观上存在无限的具体结构，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进、润饰或变化，也可以将上述技术特征以适当的方式进行组合；这些改进润饰、变化或组合，或未经改进将申请的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均应视为本申请的保护范围。
