[发明专利]一种含水松散地层维持土体全貌的取芯装置、方法及应用

说明书

本发明涉及一种含水松散地层维持土体全貌的取芯装置、方法及应用，它解决了现有技术中土体取芯困难且样本不完整的问题，具有保证取样稳定性的效果。装置部分包括：外管总成及内管总成；外管总成包括外套筒，外套筒下端通过管靴接头与旋切机构连接；内管总成包括内管筒，内管筒位于外套筒内部，内管筒顶部与双管接头下部连接，双管接头侧部与外套筒固定连接；所述双管接头上端通过异径接头与压杆接头相连接，异径接头下部通过弹簧与球头连接，依靠弹簧的弹力控制球头与排水孔的相对距离来调节内管筒的密闭性；所述内管筒内侧下端设置有多个扇形封门。

技术领域

本发明涉及地质勘探技术领域，特别是涉及一种含水松散地层维持土体全貌的取芯装置、方法及应用。

背景技术

近年来，随着城市化建设和地下空间开发的蓬勃发展，在复杂地质环境中的工程建设越来越多，地质勘察工作正发挥着越来越重要的作用。工程地质勘查的主要目的是查明建筑工程场地周围的工程水文地质、地质构造、地层地貌、岩土材料性状等情况，为工程设计与安全施工提供依据。

目前，常规的钻探取芯设备在整体性较好的岩层或胶结性较强的土层中取芯率较高，在松散地层、碎裂岩层或软弱夹层，尤其是富水松散地层中往往存在取芯率低、样芯原状结构不完整等问题，其缺点主要表现在以下过程：

1、在钻杆提钻过程中，所取样芯较为松散，容易破损滑漏，尤其在地下水较为丰富、土体毛细孔发育的地层，取芯仪提钻时往往会致使裂隙水冲散土体不能成芯，样芯随水流滑出造成漏芯、掉芯等问题；

2、在样芯从取芯管转移至岩芯箱过程中，即使不采用重物锤击取芯管，样芯在转移时受取芯管摩擦作用，也会发生一定结构扰动，且受到风化、光照、蒸发的影响，样芯的组分会发生一定变化；

3、在运输过程，样芯在岩芯箱中受到颠簸震荡，其原始结构将进一步发生损伤，含水砂性土样芯容易发生松散坍落，甚至会发生液化现象。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提供了一种含水松散地层维持土体全貌的取芯装置。本装置通过设计全新的结构，使其可以在尽量减少地层应力扰动的情况下获取土芯样本，并能够防止样本掉落。

为了达成上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种含水松散地层维持土体全貌的取芯装置，包括：

外管总成及内管总成；

外管总成包括外套筒，外套筒下端通过管靴接头与旋切机构连接；

内管总成包括内管筒，内管筒位于外套筒内部，内管筒顶部与双管接头下部连接，双管接头侧部与外套筒固定连接；

所述双管接头上端通过异径接头与压杆接头相连接，异径接头下部通过弹簧与球头连接，依靠弹簧的弹力控制球头与排水孔的相对距离来调节内管筒的密闭性；

所述内管筒内侧下端设置有多个扇形封门。

所述外管总成中的外管筒为圆筒形薄壁结构，外管筒的作用是承受周围地层水土压力、保护内管总成结构及样芯稳定、辅助控制装置整体的下压。

所述内管筒根据功能可分为余土区、取土区和扰动区，其中，余土区位于内管筒的最上部，用于存放清孔不利剩余的废土以保证取土区中土样的质量；取土区位于内管筒的中部，用于存放所取的结构性完整的土样；扰动区位于内管筒的底部，该区域用于存放受扇形封门闭合封闭引起的土芯扰动段，扰动区长度为从内管筒底端至扇形封门上部1～1.5倍内管筒内径位置。