一种岩土工程勘察用钻探装置及使用方法
阅读说明：本技术 一种岩土工程勘察用钻探装置及使用方法 (Drilling device for geotechnical engineering investigation and using method ) 是由 潘泽真 于 2021-08-10 设计创作，主要内容包括：本发明提出一种岩土工程勘察用钻探装置及使用方法,该装置包括基座板,基座板顶部设有移动箱,移动箱内设有检测腔以及钻探腔；检测腔内设有信息采集装置,信息采集装置包括第一切换转盘,设于第一切换转盘上的三个卷扬机,以及分别设于三个卷扬机执行端的土壤硬度信息采集部件,土壤采样部件以及气体收集部件；钻探腔内设有钻地装置,钻地装置包括升降板,设于升降板底部的自伸缩钻头卡接部件,设于自伸缩钻头卡接部件下方的第二切换转盘,设于第二切换转盘上的多个钻头部件,以及设于钻探腔内壁的钻头淋洗保护部件。本发明是一种便于选取合适钻探探头,便于根据地下气体信息对钻探探头进行保护,便于对不同深度的地质进行取样的钻探装置。(The invention provides a drilling device for geotechnical engineering investigation and a using method thereof, wherein the device comprises a base plate, the top of the base plate is provided with a movable box, and a detection cavity and a drilling cavity are arranged in the movable box; an information acquisition device is arranged in the detection cavity, and comprises a first switching turntable, three winches arranged on the first switching turntable, and a soil hardness information acquisition part, a soil sampling part and a gas collection part which are respectively arranged at the execution ends of the three winches; the drilling cavity is internally provided with an earth drilling device which comprises a lifting plate, a self-telescopic drill bit clamping part arranged at the bottom of the lifting plate, a second switching turntable arranged below the self-telescopic drill bit clamping part, a plurality of drill bit parts arranged on the second switching turntable, and a drill bit leaching protection part arranged on the inner wall of the drilling cavity. The drilling device is convenient for selecting a proper drilling probe, protecting the drilling probe according to underground gas information and sampling geology at different depths.)
技术领域
本发明涉及岩土工程
技术领域
，特别涉及一种岩土工程勘察用钻探装置及使用方法。背景技术
岩土工程是以求解岩体与土体工程问题，包括地基与基础、边坡和地下工程等问题。岩土工程勘察时往往需要进行钻探，以获取地质信息。在进行岩土工程勘察时，岩土工程勘察钻探装置便是不可缺少的工具。
现有专利(申请号为：201921482414.7)提出一种岩土工程勘察用钻探装置，该产品包括固定底板，固定底板顶端的中部固定连接有波纹管，波纹管的顶端固定连接有活动板，活动板的底部固定连接有位于波纹管内部的减震弹簧，活动板的顶部固定安装有电机，固定底板顶部的左右两端均固定连接有支撑臂，支撑臂的外部套接有防滑圈，左端支撑臂的顶部固定安装有电机控制键。该钻探装置具有体积小，重量轻，方便携带的优势。
然而，上述装置中，不便于根据土壤硬度信息选取合适的钻探探头，不便于根据地下气体信息对钻探探头进行保护，不便于对不同深度的地质进行取样。
发明内容
基于此，本发明的目的在于提出一种岩土工程勘察用钻探装置及使用方法，用以解决上述背景技术中提出的技术问题。
本发明提出一种岩土工程勘察用钻探装置，包括基座板，所述基座板底部设有多个驱动轮以及支撑驱动缸，所述基座板的顶部设有工作通孔，所述基座板的顶部设有移动箱，所述移动箱两侧对称设有固定在基座板上的移动驱动部件，所述移动箱内通过隔板左右分为检测腔以及钻探腔，所述移动驱动部件用于将检测腔以及钻探腔中的一个移动至工作通孔正上方；
所述检测腔内设有信息采集装置，所述信息采集装置包括设于所述检测腔内的第一切换转盘，设于所述移动箱顶部且用于驱动第一切换转盘转动的第一步进电机，设于所述第一切换转盘上且执行端贯穿第一切换转盘的三个卷扬机，以及分别设于三个所述卷扬机执行端的土壤硬度信息采集部件，土壤采样部件以及气体收集部件；
所述钻探腔内设有钻地装置，所述钻地装置包括滑动连接所述钻探腔内壁的升降板，设于所述升降板底部的自伸缩钻头卡接部件，设于所述移动箱外壁的第二步进电机，设于所述第二步进电机执行端且位于所述自伸缩钻头卡接部件下部的第二切换转盘，设于所述第二切换转盘上的多个钻头部件，以及设于所述钻探腔内壁且位于所述第二切换转盘下方的钻头淋洗保护部件。
优选的，所述移动驱动部件包括设于所述基座板上的滑轨，滑动连接所述滑轨内壁的滑块，设于所述基座板上且位于所述滑轨一端的驱动电机，以及设于所述驱动电机执行端且丝母连接所述滑块的第一丝杆，所述滑块连接移动箱外壁。在本优选的实施例中，通过移动驱动部件实现移动箱的稳定移动。
优选的，所述土壤硬度信息采集部件包括设于其中一个卷扬机执行端的外罩管，设于所述外罩管底部的锥形重锤块，设于所述外罩管内壁顶部的第一液压缸，设于所述第一液压缸执行端的压力传感器，以及设于所述压力传感器底部的针杆，所述针杆贯穿锥形重锤块。在本优选的实施例中，通过土壤硬度信息采集部件便于收集土地的硬度信息。
优选的，所述土壤采样部件包括设于其中一个卷扬机执行端的连接板，设于所述连接板底部的漏斗承接盒，设于所述连接板底部的伸缩缸，设于所述伸缩缸执行端的L形进料板，设于所述L形进料板侧壁的第一传动电机，以及设于所述第一传动电机执行端的绞龙。本优选的实施例中，通过土壤采样部件便于对钻探孔内不同深度的土质进行采集。
优选的，所述气体收集部件包括设于其中一个卷扬机执行端的收集盒，设于所述收集盒内的弹性气囊，设于所述收集盒外壁且执行端贯穿收集盒连接弹性气囊的电动缸，以及设于所述弹性气囊内的气体检测传感器，所述弹性气囊连通穿设收集盒的进气管以及排气管，所述进气管以及排气管上分别设有进气单向阀以及排气单向阀。本优选的实施例中，通过气体收集部件便于对钻探孔内的气体进行收集。
优选的，所述移动箱顶部设有升降驱动部件，所述升降驱动部件包括对称设于所述移动箱顶部的第二传动电机，以及一端连接第二传动电机执行端、另一端转动连接钻探腔内壁底部的第二丝杆，所述第二丝杆丝母连接升降板。本优选的实施例中，通过升降驱动部件实现升降板的稳定升降。
优选的，所述自伸缩钻头卡接部件包括设于所述升降板底部的外套管，设于所述外套管内壁顶部的第二液压缸，设于所述第二液压缸执行端的防自转卡接管，以及设于所述防自转卡接管内壁顶部的电磁块。本优选的实施例中，通过自伸缩钻头卡接部件便于连接钻头部件，以进行钻探。
优选的，所述钻头部件包括卡接所述第二切换转盘的固定箱，以及设于所述固定箱内的第三传动电机，所述第三传动电机执行端贯穿固定箱连接钻地头。本优选的实施例中，通过钻头部件实现钻地。
优选的，所述钻头淋洗保护部件包括设于所述钻探腔内壁的淋洗环，以及连通所述淋洗环且沿延伸至移动箱外部的进料管。本优选的实施例中，通过钻头淋洗保护部件便于对钻头淋洗保护液。
本发明还提出一种岩土工程勘察用钻探装置的使用方法，具体包括以下步骤：
步骤一：利用土壤硬度信息采集部件进行硬度信息收集，PLC控制器接收硬度信息并触发第二步进电机带动第二切换转盘转动，以将对应的钻头部件切换至自伸缩钻头卡接部件正下方，自伸缩钻头卡接部件连接钻头部件后即可进行钻探；
步骤二：钻探单位深度后，形成钻孔一，钻地装置复位，土壤硬度信息采集部件可对钻孔一底部进行进检测，以切换合适的钻头部件，同时土壤采样部件进行土壤取样，气体收集部件进行地下气体信息数据采集，PLC控制器接收地下气体信息数据，并在地下气体信息数据异常时触发钻头淋洗保护部件；
步骤三：自伸缩钻头卡接部件带动钻头部件继续对钻孔一进行钻探，此时钻头淋洗保护部件对钻头部件进行保护液淋洗，钻探单位深度后钻地装置复位，可重复进行硬度信息收集与气体信息数据收集。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明提出的岩土工程勘察用钻探装置，通过土壤硬度信息采集部件以及第二切换转盘，便于根据土壤硬度信息选取合适的钻探探头；通过气体收集部件以及钻头淋洗保护部件，便于根据地下气体信息对钻探探头进行保护；通过土壤采样部件便于对不同深度的地质进行取样；
通过移动驱动部件实现移动箱的稳定移动，通过土壤硬度信息采集部件便于收集土地的硬度信息，通过土壤采样部件便于对钻探孔内不同深度的土质进行采集，通过气体收集部件便于对钻探孔内的气体进行收集，通过升降驱动部件实现升降板的稳定升降，通过自伸缩钻头卡接部件便于连接钻头部件，以进行钻探，通过钻头部件实现钻地，通过钻头淋洗保护部件便于对钻头淋洗保护液。
本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，或者，部分特征和优点可以从说明书推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本发明的上述技术即可得知。
为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。
附图说明
图1为本发明提出的岩土工程勘察用钻探装置的整体结构轴测图；
图2为本发明提出的岩土工程勘察用钻探装置的整体结构爆炸图；
图3为本发明提出的岩土工程勘察用钻探装置中信息采集装置的结构爆炸图；
图4为本发明提出的岩土工程勘察用钻探装置中钻地装置的结构爆炸图；
图5为本发明提出的岩土工程勘察用钻探装置的整体结构俯视图；
图6为本发明提出的岩土工程勘察用钻探装置中信息采集装置的结构剖视图；
图7为本发明提出的岩土工程勘察用钻探装置中钻地装置的结构剖视图；
图8为本发明提出的岩土工程勘察用钻探装置中气体收集部件的结构剖视图。
主要符号说明：
10、基座板；11、驱动轮；12、支撑驱动缸；13、工作通孔；14、移动箱；15、移动驱动部件；151、滑轨；152、滑块；153、驱动电机；154、第一丝杆；16、检测腔；17、钻探腔；20、信息采集装置；21、第一切换转盘；22、第一步进电机；23、卷扬机；24、土壤硬度信息采集部件；241、外罩管；242、锥形重锤块；243、第一液压缸；244、压力传感器；245、针杆；25、土壤采样部件；251、连接板；252、漏斗承接盒；253、伸缩缸；254、L形进料板；255、第一传动电机；256、绞龙；26、气体收集部件；261、收集盒；262、弹性气囊；263、电动缸；264、气体检测传感器；265、进气管；2651、进气单向阀；266、排气管；2661、排气单向阀；30、钻地装置；31、升降板；32、自伸缩钻头卡接部件；321、外套管；322、第二液压缸；323、防自转卡接管；324、电磁块；33、第二步进电机；34、第二切换转盘；35、钻头部件；351、固定箱；352、第三传动电机；353、钻地头；36、钻头淋洗保护部件；361、淋洗环；362、进料管；37、升降驱动部件；371、第二传动电机；372、第二丝杆。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
请参阅图1至图8，本发明提出一种岩土工程勘察用钻探装置，包括基座板10，在基座板10的底部设有多个驱动轮11以及支撑驱动缸12。
在基座板10的顶部设有工作通孔13，基座板10顶部设有移动箱14。在移动箱14的两侧对称设有固定在基座板10上的移动驱动部件15，移动箱14内通过隔板左右分为检测腔16以及钻探腔17。其中，移动驱动部件15用于将检测腔16以及钻探腔17中的一个移动至工作通孔13正上方。
上述的移动驱动部件15包括设于基座板10上的滑轨151，滑动连接滑轨151内壁的滑块152，设于基座板10上且位于滑轨151一端的驱动电机153，以及设于驱动电机153执行端且丝母连接滑块152的第一丝杆154，滑块152连接移动箱14外壁。
需要说明的是，在本实施例中，通过驱动轮11将装置整体移动至待钻探位置，支撑驱动缸12进行支撑。通过移动驱动部件15将检测腔16移动至工作通孔13正上方，通过第一步进电机22驱动第一切换转盘21转动，以将土壤硬度信息采集部件24切换至工作部位。此外，土壤硬度信息采集部件24在卷扬机23的驱动下接触地面，进行硬度信息收集，PLC控制器接收硬度信息收集并触发第二步进电机33带动第二切换转盘34转动，以将对应的钻头部件35切换至自伸缩钻头卡接部件32正下方。此时，移动驱动部件15将钻探腔17移动至工作通孔13正上方，自伸缩钻头卡接部件32连接钻头部件35后即可进行钻探。
钻探单位深度后，形成钻孔一，钻地装置30复位，土壤硬度信息采集部件24可对钻孔一底部进行进检测，以切换合适的钻头部件35。与此同时，土壤采样部件25可进行土壤取样，气体收集部件26可进行地下气体信息数据采集，PLC控制器接收地下气体信息数据，并在地下气体信息数据异常时触发钻头淋洗保护部件36。
自伸缩钻头卡接部件32带动钻头部件35继续对钻孔一进行钻探，此时钻头淋洗保护部件36对钻头部件35进行保护液淋洗，钻探单位深度后钻地装置30复位，可重复进行硬度信息收集、气体信息数据收集，以便于钻头部件35的切换以及保护。
进一步的，移动驱动部件15工作时，驱动电机153执行端带动第一丝杆154转动，第一丝杆154带动滑块152移动，滑块152带动移动箱14移动。
在检测腔16内设有信息采集装置20，信息采集装置20包括设于检测腔16内的第一切换转盘21，设于移动箱14顶部且用于驱动第一切换转盘21转动的第一步进电机22，设于第一切换转盘21上且执行端贯穿第一切换转盘21的三个卷扬机23，以及分别设于三个卷扬机23执行端的土壤硬度信息采集部件24，土壤采样部件25以及气体收集部件26。
具体的，土壤硬度信息采集部件24包括设于其中一个卷扬机23执行端的外罩管241，设于外罩管241底部的锥形重锤块242，设于外罩管241内壁顶部的第一液压缸243，设于第一液压缸243执行端的压力传感器244，以及设于压力传感器244底部的针杆245。其中，针杆245贯穿锥形重锤块242。
此外，上述的土壤采样部件25包括设于其中一个卷扬机23执行端的连接板251，设于连接板251底部的漏斗承接盒252，设于连接板251底部的伸缩缸253，设于伸缩缸253执行端的L形进料板254，设于L形进料板254侧壁的第一传动电机255，以及设于第一传动电机255执行端的绞龙256。
气体收集部件26包括设于其中一个卷扬机23执行端的收集盒261，设于收集盒261内的弹性气囊262，设于收集盒261外壁且执行端贯穿收集盒261连接弹性气囊262的电动缸263，以及设于弹性气囊262内的气体检测传感器264。其中，弹性气囊262连通穿设收集盒261的进气管265以及排气管266，进气管265以及排气管266上分别设有进气单向阀2651以及排气单向阀2661。
需要说明的是，在本实施例中，第一步进电机22带动第一切换转盘21转动，以将土壤硬度信息采集部件24，土壤采样部件25以及气体收集部件26中的一个切换至工作位置，卷扬机23便于将装置放下，以进行工作。
进一步的，土壤硬度信息采集部件24工作时，锥形重锤块242接触地面，第一液压缸243带动针杆245插入地面，压力传感器244将压力数据传输至PLC控制器，PLC控制器计算分析后获取硬度信息。
进一步的，土壤采样部件25工作时，伸缩缸253带动L形进料板254移动至接触探测钻孔孔壁，第一传动电机255带动绞龙256转动，绞龙256转动以将土样样本经L形进料板254移入漏斗承接盒252，以完成取样。
进一步的，气体收集部件26工作时，电动缸263拉动弹性气囊262，弹性气囊262扩张，地下气体经进气管265进入弹性气囊262，气体检测传感器264获取地下气体信息数据。
此外，钻探腔17内设有钻地装置30。具体的，钻地装置30包括滑动连接钻探腔17内壁的升降板31，设于升降板31底部的自伸缩钻头卡接部件32，设于移动箱14外壁的第二步进电机33，设于第二步进电机33执行端且位于自伸缩钻头卡接部件32下部的第二切换转盘34，设于第二切换转盘34上的多个钻头部件35，以及设于钻探腔17内壁且位于第二切换转盘34下方的钻头淋洗保护部件36。
在本实施例中，在移动箱14的顶部设有升降驱动部件37。具体的，升降驱动部件37包括对称设于移动箱14顶部的第二传动电机371，以及一端连接第二传动电机371执行端、另一端转动连接钻探腔17内壁底部的第二丝杆372，第二丝杆372丝母连接升降板31。
自伸缩钻头卡接部件32包括设于升降板31底部的外套管321，设于外套管321内壁顶部的第二液压缸322，设于第二液压缸322执行端的防自转卡接管323，以及设于防自转卡接管323内壁顶部的电磁块324。
钻头部件35包括卡接第二切换转盘34的固定箱351，以及设于固定箱351内的第三传动电机352，第三传动电机352执行端贯穿固定箱351连接钻地头353。此外，钻头淋洗保护部件36包括设于钻探腔17内壁的淋洗环361，以及连通淋洗环361且延伸至移动箱14外部的进料管362。
需要说明的是，在本实施例中，自伸缩钻头卡接部件32连接钻头部件35时，第二传动电机371带动第二丝杆372转动，第二丝杆372带动升降板31下降，此时防自转卡接管323卡接固定箱351，电磁块324磁吸固定箱351，第三传动电机352带动钻地头353转动，以进行钻地，第二液压缸322可带动钻头部件35继续下移，以增加钻探深度。
进一步的，钻头淋洗保护部件36工作时，可通过进料管362向淋洗环361内注入保护液，保护液对自伸缩钻头卡接部件32以及钻头部件35外壁进行保护。
根据以上实施例还将提供一种岩土工程勘察用钻探装置的使用方法，包括以下步骤：
步骤一：利用土壤硬度信息采集部件24进行硬度信息收集，PLC控制器接收硬度信息并触发第二步进电机33带动第二切换转盘34转动，以将对应的钻头部件35切换至自伸缩钻头卡接部件32正下方，自伸缩钻头卡接部件32连接钻头部件35后即可进行钻探；
步骤二：钻探单位深度后，形成钻孔一，钻地装置30复位，土壤硬度信息采集部件24可对钻孔一底部进行进检测，以切换合适的钻头部件35，同时土壤采样部件25可进行土壤取样，气体收集部件26可进行地下气体信息数据采集，PLC控制器接收地下气体信息数据，并在地下气体信息数据异常时触发钻头淋洗保护部件36；
步骤三：自伸缩钻头卡接部件32带动钻头部件35继续对钻孔一进行钻探，此时钻头淋洗保护部件36对钻头部件35进行保护液淋洗，钻探单位深度后钻地装置30复位，可重复进行硬度信息收集、气体信息数据收集，以便于钻头部件35的切换以及保护。
本发明的具体流程如下：
PLC控制器型号为“OSM-RPLC”，压力传感器244型号为“NF-103B”，气体检测传感器264型号为“TCS208F”。
通过驱动轮11将装置整体移动至待钻探位置，支撑驱动缸12进行支撑，通过移动驱动部件15将检测腔16移动至工作通孔13正上方，通过第一步进电机22驱动第一切换转盘21转动，以将土壤硬度信息采集部件24切换至工作部位，土壤硬度信息采集部件24在卷扬机23的驱动下接触地面，进行硬度信息收集，PLC控制器接收硬度信息收集并触发第二步进电机33带动第二切换转盘34转动，以将对应的钻头部件35切换至自伸缩钻头卡接部件32正下方，此时移动驱动部件15将钻探腔17移动至工作通孔13正上方，自伸缩钻头卡接部件32连接钻头部件35后即可进行钻探；
钻探单位深度后，形成钻孔一，钻地装置30复位，土壤硬度信息采集部件24可对钻孔一底部进行进检测，以切换合适的钻头部件35，同时土壤采样部件25可进行土壤取样，气体收集部件26可进行地下气体信息数据采集，PLC控制器接收地下气体信息数据，并在地下气体信息数据异常时触发钻头淋洗保护部件36；
自伸缩钻头卡接部件32带动钻头部件35继续对钻孔一进行钻探，此时钻头淋洗保护部件36对钻头部件35进行保护液淋洗，钻探单位深度后钻地装置30复位，可重复进行硬度信息收集、气体信息数据收集，以便于钻头部件35的切换以及保护；
移动驱动部件15工作时，驱动电机153执行端带动第一丝杆154转动，第一丝杆154带动滑块152移动，滑块152带动移动箱14移动；
第一步进电机22带动第一切换转盘21转动，以将土壤硬度信息采集部件24，土壤采样部件25以及气体收集部件26中的一个切换至工作位置，卷扬机23便于将装置放下，以进行工作；
土壤硬度信息采集部件24工作时，锥形重锤块242接触底面，第一液压缸243带动针杆245插入底面，压力传感器244将压力数据传输至PLC控制器，PLC控制器计算分析后获取硬度信息；
土壤采样部件25工作时，伸缩缸253带动L形进料板254移动至接触探测钻孔孔壁，第一传动电机255带动绞龙256转动，绞龙256转动以将土样样本经L形进料板254移入漏斗承接盒252，以完成取样；
气体收集部件26工作时，电动缸263拉动弹性气囊262，弹性气囊262扩张，地下气体经进气管265进入弹性气囊262，气体检测传感器264获取地下气体信息数据；
自伸缩钻头卡接部件32连接钻头部件35时，第二传动电机371带动第二丝杆372转动，第二丝杆372带动升降板31下降，此时防自转卡接管323卡接固定箱351，电磁块324磁吸固定箱351，第三传动电机352带动钻地头353转动，以进行钻地，第二液压缸322可带动钻头部件35继续下移，以增加钻探深度；
钻头淋洗保护部件36工作时，可通过进料管362向淋洗环361内注入保护液，保护液对自伸缩钻头卡接部件32以及钻头部件35外壁进行保护。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
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