本申請(qǐng)涉及巖土工程勘察技術(shù)領(lǐng)域的一種淺層取土器鉆頭及其取土方法。

背景技術(shù)：

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，基礎(chǔ)建設(shè)的加快，巖土工程勘察工作中，針對(duì)淺層的取土勘察越來(lái)越多，尤其是試驗(yàn)需求、淺層固化工程的勘察等等，機(jī)械鉆機(jī)由于其使用費(fèi)用較高，且在淺層鉆孔中，效率較低，取芯率不高，尤其是軟土地基。為了能夠進(jìn)行便捷的淺層取土工作，目前市面上也相繼出現(xiàn)各種汽動(dòng)和電動(dòng)的動(dòng)土土鉆取土器，但由于其鉆頭采用常規(guī)鉆頭，設(shè)計(jì)不夠合理，使得在軟土地基上，很難保證較高的取芯率。2016年9月28-29日，我們?cè)囼?yàn)人員針對(duì)計(jì)劃進(jìn)行淺層真空排水的軟土場(chǎng)地，利用市面上的電動(dòng)動(dòng)力土鉆取土器進(jìn)行取土作業(yè)，原計(jì)劃取土2m，現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)多個(gè)點(diǎn)取土，表面0.5m的土可取出，但大于0.5m深度的土均沒(méi)有取出。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本申請(qǐng)的目的就是提供一種新型淺層取土器鉆頭及其取土方法，通過(guò)使用本發(fā)明的新型淺層取土器鉆頭及其取土方法，可以輕松取出深度在2-3m的淺層土體，取芯率均在90%以上，尤其是在軟土地區(qū)，相比傳統(tǒng)的淺層取土器鉆頭，它適用性更好，取芯率更高。

為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，本申請(qǐng)是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種淺層取土器鉆頭，包括鉆頭本體及鉆桿接頭，所述鉆桿接頭一端與鉆桿連接，另一端與鉆頭本體連接，所述鉆頭本體一端開(kāi)口，另一端封口，封口端上連接所述鉆桿接頭，所述開(kāi)口端上設(shè)有用于切削土體的切削部，鉆頭本體內(nèi)部設(shè)有用于盛土的空腔，在鉆頭本體的封口端上設(shè)有至少一個(gè)與鉆頭本體內(nèi)部空腔相連通的排氣部件，所述排氣部件與鉆頭本體之間可拆卸連接；每個(gè)所述排氣部件均包括：排氣通道、設(shè)于排氣通道內(nèi)的橡膠活塞，所述排氣通道內(nèi)位于橡膠活塞的底部設(shè)有用于支撐所述橡膠活塞在排氣通道內(nèi)上、下移動(dòng)的彈性支撐體，排氣通道內(nèi)位于橡膠活塞的上方設(shè)有用于對(duì)橡膠活塞進(jìn)行限位的阻塞塊，阻塞塊上開(kāi)有通氣孔。

所述排氣部件為螺桿，所述螺桿具有多邊形結(jié)構(gòu)的非螺紋端，用于與扳手連接；螺桿內(nèi)部沿螺桿軸向設(shè)有貫穿整個(gè)螺桿的所述排氣通道；所述鉆頭本體封口端上設(shè)有用于與所述螺桿螺紋配合的內(nèi)螺紋孔。

所述螺桿螺紋端的底部開(kāi)有與排氣通道相連通的第一排氣孔，所述多邊形非螺紋端上開(kāi)有與排氣通道相連通的第二排氣孔。

所述第一排氣孔和第二排氣孔均為多個(gè)。

所述彈性支撐體包括彈簧、以及設(shè)置在彈簧外部的彈簧護(hù)筒。

所述切削部包括隔土環(huán)，所述隔土環(huán)呈環(huán)狀凸出于所述鉆頭本體的外壁。

所述第一排氣孔及第二排氣孔中均設(shè)有防堵紗網(wǎng)。

本發(fā)明還公開(kāi)了所述淺層取土器鉆頭的取土方法，包括以下幾個(gè)步驟：

第一步：將動(dòng)力裝置與鉆桿接頭連接，將鉆頭垂直地面，啟動(dòng)動(dòng)力裝置，將鉆頭均速打入土中，打入深度不能超過(guò)鉆頭的最大取土長(zhǎng)度；

第二步：利用三腳架和定滑輪將鉆頭提起，提起過(guò)程保持垂直，防止造成洞壁土體的坍塌；

第三步：提出鉆頭后，平放地面，將排氣部件從鉆頭本體上拆卸下來(lái)，并將打氣筒出氣頭插入鉆頭本體，使打氣筒出氣頭與鉆頭本體內(nèi)部盛土腔相連通，緩慢打氣，使鉆頭本體內(nèi)土體擠出。

本申請(qǐng)采用上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)：

第一、本申請(qǐng)所述的新型淺層取土器鉆頭包括鉆桿接頭、排氣部件、鉆頭本體和隔土環(huán)。通過(guò)排氣部件只排氣不進(jìn)氣的特點(diǎn)，隔土環(huán)將鉆頭本體周圍土體與鉆頭本體之間隔出一定的間隙，可使大氣較快進(jìn)入孔底，在鉆頭本體內(nèi)土柱上、下面形成氣壓差，在大氣壓的作用下，土柱能夠輕易的隨鉆頭本體一起提出，此外其間隙可有效減小孔徑收縮對(duì)后續(xù)深部鉆孔的影響，從而很好的解決了傳統(tǒng)淺層取土器鉆頭取芯率不高，效率較低，適應(yīng)性不好的缺點(diǎn)，尤其是在軟土地基上，本新型淺層取土器鉆頭更是具有優(yōu)越的適應(yīng)性。

第二、相對(duì)于傳統(tǒng)使用水沖出土體的方法，本申請(qǐng)取土方法采用氣沖出，能夠避免影響土體含水率、更易成型，可以更大程度的保持土體原狀特性。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明淺層取土器鉆頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為排氣部件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為多邊形結(jié)構(gòu)非螺紋端第二排氣孔的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為螺桿底部第一排氣孔的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明取土方法的步驟圖；

圖中：1-鉆桿接頭；2-排氣部件；3-鉆頭本體；4-隔土環(huán)；5-多邊形結(jié)構(gòu)的非螺紋端；6-螺桿；7-彈簧；8-彈簧護(hù)筒；9-第一排氣孔；（10，14）-防堵紗網(wǎng)；11-排氣通道；12-橡膠活塞；13-第二排氣孔；15-阻塞塊；16-通氣孔；17-三腳架；18-定滑輪；19-打氣筒。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，一種新型淺層取土器鉆頭，主要包括有：鉆桿接頭1、排氣部件2、鉆頭本體3、隔土環(huán)4，所述排氣部件位于鉆肩處，由多邊形結(jié)構(gòu)的非螺紋端和螺桿組成，通過(guò)在鉆肩預(yù)留螺紋孔與鉆頭連接；所述隔土環(huán)4是位于鉆頭本體底部切削部處，俯視圖呈環(huán)狀凸出鉆頭本體的器壁，剖面圖呈倒立的直角三角形凸出鉆頭本體的器壁，與鉆頭本體的器壁連為一體。

如圖2所示，排氣部件2的內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括彈簧7、彈簧護(hù)筒8、第一排氣孔9、排氣通道11、橡膠活塞12、第二排氣孔13、阻塞塊15和通氣孔16，當(dāng)鉆頭在動(dòng)力裝置作用下向下壓入土中時(shí)，鉆頭本體器壁內(nèi)的氣體受壓，通過(guò)排氣通道11，頂開(kāi)排氣部件2內(nèi)的橡膠活塞12，向外排氣，同時(shí)橡膠活塞12上部的阻塞塊15可以防止活塞脫離原來(lái)位置，通氣孔16是為了防止橡膠活塞12被吸在阻塞塊15上；

當(dāng)向上提鉆頭取土?xí)r，外部氣體不能通過(guò)排氣部件2進(jìn)入鉆頭本體器壁內(nèi)部，故在鉆頭內(nèi)土柱上下面形成氣壓差，在大氣壓的作用下，土柱能夠輕易的隨鉆頭提出。

如圖3-4所示，分別為排氣部件2的上、下面結(jié)構(gòu)示意圖，多邊形結(jié)構(gòu)的非螺紋端5為六邊形結(jié)構(gòu)，第二排氣孔13分別等間距呈環(huán)形分布在六邊形結(jié)構(gòu)的非螺紋端上，第一排氣孔9直徑較第二排氣孔大，按照內(nèi)外排氣孔總面積相等的原則確定排氣孔的直徑，為了防止土體堵塞了排氣孔，排氣孔上設(shè)置防堵紗網(wǎng)。

如圖5所示，一種淺層取土器鉆頭的取土方法，可按如下步驟實(shí)現(xiàn)：

第一步：；將排氣部件2的螺桿上纏上密封帶，然后將其擰入鉆肩上預(yù)留的螺紋孔；

第二步：將動(dòng)力裝置與鉆桿接頭1連接，將鉆頭垂直地面，啟動(dòng)動(dòng)力裝置，將鉆頭均速打入土中，打入深度不能超過(guò)鉆頭的最大取土長(zhǎng)度；

第三步：利用三腳架17和定滑輪18將鉆頭提起，提起過(guò)程保持垂直，防止造成洞壁土體的坍塌；

第四步：提出鉆頭后，平放地面，將排氣部件2從鉆頭本體上擰下，插入打氣筒19出氣頭，緩慢打氣，使鉆頭內(nèi)土體擠出。