一種高頻振動軟土取樣系統技術方案

一種高頻振動軟土取樣系統，包括水上平臺裝置、機臺底座、機具提引裝置和取樣機具。其特征在于：平臺中心有一方孔連通水面，方口上端安裝機臺底座，鋁合金框架固設在波紋板下端面上，多個充氣袋固設在鋁合金框架的下端面上。組成機具提引裝置的提引架套設在機臺底座立管的外端，滑輪裝設在提引架的上端且和提引架鉸接，在提引架的外壁上固設有支板，絞盤和支板鉸接。在鉆桿的下端連接有水口管，在水口管的管壁上開設有斜面開口，水口管頂部為封死結構。水口管下端連接有取樣鉆桿，在取樣鉆桿內插入有取樣管，取樣鉆桿下端連接有管靴，在管靴內裝設有取樣卡簧。本系統結構簡單，具有鉆進速度快，取得樣品完整擾動性小特點。

A high frequency vibration soft soil sampling system

A high frequency vibration soft soil sampling system, which includes a water platform device, a platform base, a machine tool lifting device and a sampling machine. The utility model is characterized in that the center of the platform has a square hole connected to the water surface, the upper end of the square port is equipped with a machine base, and the aluminum alloy frame is fixed on the lower end surface of the corrugated plate, and a plurality of inflatable bags are fixed on the lower end surface of the aluminum alloy frame. The lifting frame of the device for lifting and guiding the machine is sleeved on the outer end of the stand riser, the pulley is mounted on the upper end of the lifting rack and articulated with the lifting rack, and the supporting wall is fixedly supported on the outer wall of the lifting frame, and the winch and the supporting plate are articulated. The lower end of the drill pipe is connected with a water nozzle, and a slant opening is opened on the pipe wall of the nozzle, and the top of the nozzle is a dead structure. The lower end of the water inlet pipe is connected with a sampling drill pipe, and a sampling tube is inserted into the sampling drill pipe. The lower end of the sampling drill pipe is connected with a tube boot, and a sampling clip spring is installed in the pipe shoe. The system has the characteristics of simple structure, fast drilling speed and small complete disturbance.

【技術實現步驟摘要】
一種高頻振動軟土取樣系統
本專利技術涉及使用鉆探機具在水上平臺鉆取水底地層領域，特別涉及一種高頻振動軟土取樣系統。
技術介紹
對于江河湖泊（或水庫）淺水層軟土的取樣，利用大型勘察船顯得不經濟，而且重型鉆探設備鉆取水底表層軟土極易擾動。此種情況下，如能在水底軟土取樣中使用輕型、可拆卸的輕便水上平臺裝置，利用高頻振動作為取樣動力，有助于取得很好的技術效果和節省工程投資，實現在該領域的技術突破。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是針對水底軟土取樣，提供一種高頻振動軟土取樣系統。該系統是一種現場組裝結構，通過現場組裝形成完整水底軟土取樣系統裝置，具有鉆進速度快、噪音小、無污染，取得樣品完整擾動性小等優點。采用的技術方案是：一種高頻振動軟土取樣系統，包括水上平臺裝置、機臺底座、機具提引裝置和取樣機具，其特征在于：水上平臺裝置包括多個充氣袋、波紋板、鋁合金框架；波紋板水平設置，鋁合金框架固設在波紋板下端面上，多個充氣袋固設在鋁合金框架的下端面上，在波紋板的中心處開設有方孔，在鋁合金框架的四角裝設有四個錨耳，每個錨耳通過錨繩連接有錨具，在鋁合金框架的一側裝設有尾掛機。機臺底座包括兩個工字鋼、提引架底座、引導管底座、立管和引導管；兩個工字鋼平行固設在波紋板的上端面上并且分別位于方孔的兩端，引導管底座固設在兩個工字鋼的上端面上，并且位于方孔的上方在引導管底座上開設有管孔，引導管插入管孔內且和管孔固定連接。在提引架底座上開設有引導管安裝孔，立管豎直固設在提引架底座的上端面上，引導管穿過引導管安裝孔，提引架底座固設在引導管底座的上端面上，在引導管的上端裝設有卡盤夾。機具提引裝置包括提引架、絞盤、滑輪、鋼絲繩和卷揚手柄；提引架套設在立管的外端，滑輪裝設在提引架的上端且和提引架鉸接，在提引架的外壁上固設有支板，絞盤裝設在支板上且和支板鉸接，卷揚手柄固設在絞盤的側壁中心處，鋼絲繩一端纏繞在絞盤上，另一端繞過滑輪裝設有鉆具提引器或振動裝置。取樣機具包括鉆桿、水口管、取樣鉆桿和管靴；鉆桿豎直插入引導管內，水口管裝設在鉆桿的下端并且螺紋連接，在水口管的管壁上開設有斜面水口，水口管上端為封死結構死堵。取樣鉆桿裝設在水口管的下端并且螺紋連接，在取樣鉆桿內插入有取樣管，取樣鉆桿和取樣管的長度相同。管靴裝設在取樣鉆桿的下端并且螺紋連接。管靴上部為圓柱形，下部為錐形，呈一體結構，內設通孔與取樣鉆桿相通。管靴內部中間部位設有變徑臺，在管靴內裝設有取樣卡簧，取樣卡簧坐在變徑臺上，并與管靴之間留有間隙。取樣卡簧由環狀的卡環和固定在卡環上的多個簧片構成并且為一體結構，整體呈向上錐形。在鉆桿的上端與已與鋼絲繩連接的鉆具提引器相連，或通過法蘭盤與振動裝置的下端相連。上述振動裝置包括發動機、撓性軸和高頻振動頭，發動機的殼體裝設在波紋板上，發動機的動力輸出軸通過撓性軸和高頻振動頭的動力輸入軸連接。高頻振動頭的外壁上固設有振動頭手柄，在高頻振動頭的外壁上端固設有掛鉤。掛鉤和鋼絲繩連接。高頻振動頭通過法蘭盤和鉆桿連接。高頻振動裝置用于為取樣機具提供振動力。在波紋板的上端面的四周豎直固設有多根立柱，在相鄰兩根立柱之間裝設有護欄。上述鋁合金框架包括多個橫向撐、多個縱向撐、多個斜向撐和多個掛孔板；多個橫向撐水平均勻固設在波紋板的下端面上，多個縱向撐垂直設置在兩個相鄰橫向撐之間，多個斜向撐分別固設在橫向撐和縱向撐之間，多個掛孔板分別固設在縱向撐上，且位于多個充氣袋的兩端。橫向撐、縱向撐、斜向撐間通過連接角固定。位于每個充氣袋兩端的兩個掛孔板通過其上孔眼連接捆扎帶，捆扎帶將充氣袋與鋁合金框架縱向撐緊固在一起。尾掛機裝設在鋁合金框架一側的橫向撐上。方孔尺寸為0.3m×0.3m。高頻振動軟土取樣系統裝置的水底軟土取樣方法，其特征包含以下步驟：第一、根據設計軟土取樣長度，決定取樣管長度，并將其安放在取樣鉆桿內。將取樣卡簧安放在管靴中。第二、將取樣機具的水口管、取樣鉆桿及管靴在平臺安裝好，頂端與已與鋼絲繩連接的鉆具提引器相連。通過卷揚手柄控制絞盤下放鋼絲繩，使取樣機具經方孔上引導管放入水下。第三、用卡盤夾夾緊取樣機具上部，撘放在引導管底座上端，鉆具提引器從取樣機具上卸下。在取樣機具上連接鉆桿，鉆桿上端連接已與鋼絲繩連接的鉆具提引器，繼續下放取樣機具。第四、重復步驟第三，直至取樣機具最底端的管靴接觸水底土層后，將鉆具提引器從鉆桿卸下。完成取樣機具下放至水底操作。第五、將高頻振動頭通過法蘭盤與鉆桿相連，撓性軸一端與高頻振動頭相連，一端與發動機相連。發動機通過撓性軸向高頻振動頭提供高頻聲波振動力。第六、取樣機具經高頻振動，底端的管靴及取樣鉆桿進入軟土層中，軟土經管靴內腔貫入管靴內取樣卡簧中，再進入取樣鉆桿內的取樣管中。第七、軟土貫入過程中，取樣管內的水，在進入管內的軟土頂托下通過其上水口管的水口排出，使軟土順利進入取樣管頂端。第八、取樣機具提起過程中，在取樣軟土重力作用下，簧片彎曲，逆止取樣軟土倒流，使取樣軟土完整保留在取樣管內。第九、高頻振動頭從鉆桿上卸下，鉆具提引器與鉆桿相連，將取樣機具提起逐節拆卸，直至取樣管從取樣鉆桿中取出，兩端用密封蓋封閉，完成軟土取樣。其優點在于：（1）采用充氣橡膠袋作為漂浮體，重量輕，浮力大，可拆卸折疊運輸。鋁合金框架作為平臺主體結構，強度高不變形，與充氣橡膠袋捆綁式連接簡單牢固。形成整體平臺穩固而重量輕，尾部掛機提供動力，行駛方便，無需其它船只拖拽。（2）本裝置由小型汽油發動機通過撓性軸提供高頻振動聲波作為鉆進動力，不同于傳統的回轉或沖擊式鉆進，具有鉆進速度快、噪音小、無污染，取得樣品完整擾動性小等優點。（3）取樣機具設水口管，取樣過程中軟土進入取樣管頂托上方管內水及時從水口管上的水口排出，使軟土順利進入取樣管頂端。（4）取樣機具管靴內安放取樣卡簧，提起過程中，在取樣軟土重力作用下，取樣卡簧上簧片彎曲的逆止作用，使取樣軟土完整保留在取樣管內。附圖說明：圖1為水上平臺裝置平面布置圖；圖2為圖1中的B-B剖視圖；圖3為圖1中的A-A剖視圖；圖4為圖1中的連接角放大圖；圖5為圖1中的機臺底座平面圖；圖6為圖5中的D-D剖視圖；圖7為圖5中的C-C剖視圖；圖8為機具提引裝置結構圖；圖9為取樣機具與振動裝置剖面圖；圖10為圖9中的H-H剖面圖；圖11為圖9中的E-E剖面圖；圖12為圖9中的F-F剖面圖；圖13為圖9中的G-G剖面圖。具體實施方式一種高頻振動軟土取樣系統，包括水上平臺裝置、機臺底座、機具提引裝置和取樣機具，其特征在于：水上平臺裝置包括多個充氣袋1、波紋板14、鋁合金框架3；波紋板14水平設置，鋁合金框架3固設在波紋板14下端面上，多個充氣袋1固設在鋁合金框架3的下端面上，在波紋板14的中心處開設有方孔13，在鋁合金框架3的四角裝設有四個錨耳17，每個錨耳17通過錨繩18連接有錨具19，在鋁合金框架3的一側裝設有尾掛機11。機臺底座包括兩個工字鋼23、提引架底座26、引導管底座25、立管53和引導管52；兩個工字鋼23平行固設在波紋板14的上端面上并且分別位于方孔13的兩端，引導管底座25固設在兩個工字鋼23的上端面上，并且位于方孔13的上方在引導管底座25上開設有管孔10，引導管52插入管孔10內且和管孔10固定連接。在提引架底座26上開設有本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高頻振動軟土取樣系統，包括水上平臺裝置、機臺底座、機具提引裝置和取樣機具，其特征在于：水上平臺裝置包括多個充氣袋(1)、波紋板(14)、鋁合金框架(3)；波紋板(14)水平設置，鋁合金框架(3)固設在波紋板(14)下端面上，多個充氣袋(1)固設在鋁合金框架(3)的下端面上，在波紋板(14)的中心處開設有方孔(13)，在鋁合金框架(3)的四角裝設有四個錨耳(17)，每個錨耳(17)通過錨繩(18)連接有錨具(19)，在鋁合金框架(3)的一側裝設有尾掛機(11)；機臺底座包括兩個工字鋼(23)、提引架底座(26)、引導管底座(25)、立管(53)和引導管(52)；兩個工字鋼(23)平行固設在波紋板(14)的上端面上并且分別位于方孔(13)的兩端，引導管底座(25)固設在兩個工字鋼(23)的上端面上，并且位于方孔(13)的上方在引導管底座(25)上開設有管孔(10)，引導管(52)插入管孔(10)內且和管孔(10)固定連接；在提引架底座(26)上開設有引導管安裝孔(15)，立管(53)豎直固設在提引架底座(26)的上端面上，引導管(52)穿過引導管安裝孔(15)，提引架底座(26)固設在引導管底座(25)的上端面上，在引導管(52)的上端裝設有卡盤夾(27)；機具提引裝置包括提引架(34)、絞盤(32)、滑輪(31)、鋼絲繩(30)和卷揚手柄(33)；提引架(34)套設在立管(53)的外端，滑輪(31)裝設在提引架(34)的上端且和提引架(34)鉸接，在提引架(34)的外壁上固設有支板(47)，絞盤(32)裝設在支板(47)上且和支板(47)鉸接，卷揚手柄(33)固設在絞盤(32)的側壁中心處，鋼絲繩(30)一端纏繞在絞盤(32)上，另一端繞過滑輪(31)裝設有鉆具提引器(29)或振動裝置；取樣機具包括鉆桿(39)、水口管(45)、取樣鉆桿(35)和管靴(41)；鉆桿(39)豎直插入引導管(52)內，水口管(45)裝設在鉆桿(39)的下端并且螺紋連接，在水口管(45)的管壁上開設有斜面水口(54)，水口管(45)上端為封死結構死堵(40)；取樣鉆桿(35)裝設在水口管(45)的下端并且螺紋連接，在取樣鉆桿(35)內插入有取樣管(44)，取樣鉆桿(35)和取樣管(44)的長度相同；管靴(41)裝設在取樣鉆桿(35)的下端并且螺紋連接；管靴(41)上部為圓柱形，下部為錐形，呈一體結構，內設通孔(28)與取樣鉆桿(35)相通；管靴(41)內部中間部位設有變徑臺(42)，在管靴(41)內裝設有取樣卡簧(43)，取樣卡簧(43)坐在變徑臺(42)上，并與管靴(41)之間留有間隙(51)；?取樣卡簧(43)由環狀的卡環(49)和固定在卡環(49)上的多個簧片(50)構成并且為一體結構，整體呈向上錐形；在鉆桿(39)的上端與已與鋼絲繩(30)連接的鉆具提引器(29)相連，或通過法蘭盤(46)與振動裝置的下端相連。...

【技術特征摘要】
1.一種高頻振動軟土取樣系統，包括水上平臺裝置、機臺底座、機具提引裝置和取樣機具，其特征在于：水上平臺裝置包括多個充氣袋(1)、波紋板(14)、鋁合金框架(3)；波紋板(14)水平設置，鋁合金框架(3)固設在波紋板(14)下端面上，多個充氣袋(1)固設在鋁合金框架(3)的下端面上，在波紋板(14)的中心處開設有方孔(13)，在鋁合金框架(3)的四角裝設有四個錨耳(17)，每個錨耳(17)通過錨繩(18)連接有錨具(19)，在鋁合金框架(3)的一側裝設有尾掛機(11)；機臺底座包括兩個工字鋼(23)、提引架底座(26)、引導管底座(25)、立管(53)和引導管(52)；兩個工字鋼(23)平行固設在波紋板(14)的上端面上并且分別位于方孔(13)的兩端，引導管底座(25)固設在兩個工字鋼(23)的上端面上，并且位于方孔(13)的上方在引導管底座(25)上開設有管孔(10)，引導管(52)插入管孔(10)內且和管孔(10)固定連接；在提引架底座(26)上開設有引導管安裝孔(15)，立管(53)豎直固設在提引架底座(26)的上端面上，引導管(52)穿過引導管安裝孔(15)，提引架底座(26)固設在引導管底座(25)的上端面上，在引導管(52)的上端裝設有卡盤夾(27)；機具提引裝置包括提引架(34)、絞盤(32)、滑輪(31)、鋼絲繩(30)和卷揚手柄(33)；提引架(34)套設在立管(53)的外端，滑輪(31)裝設在提引架(34)的上端且和提引架(34)鉸接，在提引架(34)的外壁上固設有支板(47)，絞盤(32)裝設在支板(47)上且和支板(47)鉸接，卷揚手柄(33)固設在絞盤(32)的側壁中心處，鋼絲繩(30)一端纏繞在絞盤(32)上，另一端繞過滑輪(31)裝設有鉆具提引器(29)或振動裝置；取樣機具包括鉆桿(39)、水口管(45)、取樣鉆桿(35)和管靴(41)；鉆桿(39)豎直插入引導管(52)內，水口管(45)裝設在鉆桿(39)的下端并且螺紋連接，在水口管(45)的管壁上開設有斜面水口(54)，水口管(45)上端為封死結構死堵(40)；取樣鉆桿(35)裝設在水口管(45)的下端并且螺紋連接，在取樣鉆桿(35)內插入有取樣管(44)，取樣鉆桿(35)和取樣管(44)的長度相同；管靴(41)裝設在取樣鉆桿(35)的下端并且螺紋連接；管靴(41)上部為圓柱形，下部為錐形，呈一體結構，內設通孔(28)與取樣鉆桿(35)相通；管靴(41)內部中間部位設有變徑臺(42)，在管靴(41)內裝設有取樣卡簧(43)，取樣卡簧(43)坐在變徑臺(42)上，并與管靴(41)之間留有間隙(51)；取樣卡簧(43)由環狀的卡環(49)和固定在卡環(49)上的多個簧片(50)構成并且為一體結構，整體呈向上錐形；在鉆桿(39)的上端與已與鋼絲繩(30)連接的鉆具提引器(29)相連，或通過法蘭盤(46)與振動裝置的下端相連。2.根據權利要求1所述的一種高頻振動軟土取樣系統，其特征在于...

【專利技術屬性】
技術研發人員：崔雙利，潘紹財，于國豐，曲磊，汪玉君，劉元峰，孔繁友，齊奇，王琳，劉成剛，王莉，張垚，楊小宸，孟旭，李書博，
申請(專利權)人：遼寧省水利水電科學研究院，
類型：發明
國別省市：遼寧,21