本發(fā)明涉及不破壞鉆孔邊界土結(jié)構(gòu)的鉆孔設(shè)備，具體的說是筒套式不擾動邊界土鉆孔設(shè)備。

背景技術(shù)：

目前，市場上的鉆土鉆頭在取土?xí)r，會造成鉆孔邊界土結(jié)構(gòu)的擾動破壞，導(dǎo)致無法現(xiàn)場對較深的原狀土進行測試。

本發(fā)明的內(nèi)容

針對現(xiàn)有鉆土鉆頭的不足，本發(fā)明提出了筒套式不擾動邊界土鉆孔設(shè)備及其使用方法，這種鉆頭鉆孔時能不擾動破壞鉆孔邊界土的結(jié)構(gòu)，并在鉆孔后能配合安裝土壤測試儀器，是先進的現(xiàn)場原狀土特性測試的專用輔助設(shè)備。

本發(fā)明解決技術(shù)問題采用了如下的技術(shù)方案：本發(fā)明的筒套式不擾動邊界土鉆孔設(shè)備，包括了異步聯(lián)動鉆機、螺旋鉆頭和圓筒鉆頭。所述的異步聯(lián)動鉆機的頂盤為等腰三角形狀，以及其底盤為矩形狀，這頂盤的底面與底盤的頂面平行。在所述頂盤底面的三個角處各自連接有圓形的立柱，其中的兩根立柱的底端連接于所述底盤頂面的前邊緣，另一根立柱的底端連接于所述底盤頂面后部的中心線上，三根所述的立柱均與頂盤底面或底盤頂面相垂直。在三根所述的立柱上活動安置有聯(lián)動器a和聯(lián)動器b，這聯(lián)動器a位于聯(lián)動器b的上方，這聯(lián)動器a和聯(lián)動器b均為等腰三角形盒的形狀，在這聯(lián)動器a和聯(lián)動器b的三只角上均有穿所述立柱的豎向通孔。在所述聯(lián)動器a與聯(lián)動器b的三個側(cè)面上各自有上下貫通的凹槽，在每根所述的凹槽內(nèi)均安置有一根連接桿，這些連接桿的底端分別鉸接于所述聯(lián)動器b的底部，這些連接桿的頂部均有螺紋。當在所述聯(lián)動器a頂面擰緊這些連接桿上的元寶螺栓帽，這些連接桿把所述的聯(lián)動器a、聯(lián)動器b合攏并緊固，聯(lián)動器a與聯(lián)動器b能同步在三根所述立柱上移動；當松開這些元寶螺栓帽，并從聯(lián)動器a、聯(lián)動器b的凹槽中向外掰開所有所述的連接桿，把所述的聯(lián)動器a、聯(lián)動器b松開分離，聯(lián)動器a、聯(lián)動器b能單獨在三根所述立柱上移動。在所述頂盤頂面的中心有螺桿座，在這螺桿座內(nèi)安置有螺桿，這螺桿穿過所述頂盤的中心孔與聯(lián)動器a頂蓋中心的螺桿接頭連接。轉(zhuǎn)動所述螺桿座上的轉(zhuǎn)盤，所述的聯(lián)動器a或聯(lián)動器a和聯(lián)動器b隨著所述螺桿的升降而升降。在所述底盤的中心有圓通孔，在這圓通孔的孔壁上等距分布有三只定位珠。在所述頂盤的右側(cè)面上安置有控制操作板，在所述螺桿座內(nèi)安置有軸套式角位移傳感器a，在后部的所述立柱上有豎向的齒條，在所述底盤的頂面上有水準泡，在所述底盤底面的四個角處各有一只定位齒。

在所述聯(lián)動器b的頂座底面上有底蓋，在這頂座的右側(cè)面上安置有電機b，這電機b轉(zhuǎn)軸上的齒輪穿過頂座右側(cè)面上的通孔，與頂座內(nèi)減速齒輪組b的主動齒輪嚙合。這減速齒輪組b的最后從動齒輪為滾圈齒輪，這滾圈齒輪的軸為圓筒軸，這圓筒軸的上端支承于所述頂座的中心通孔，這圓筒軸的下段穿過所述底蓋的中心通孔與圓筒鉆頭接頭連接。這圓筒鉆頭接頭下端連接有所述的圓筒鉆頭，這圓筒鉆頭從所述底盤的圓通孔中穿出，所述的三只定位珠活動抵于這圓筒鉆頭的外壁。在所述頂座右側(cè)面的后部安置有爬升器，這爬升器的齒輪與立柱上所述的齒條嚙合，搖動這爬升器上的搖把所述的聯(lián)動器b能上升或下降，在所述爬升器內(nèi)的搖把傳動軸上安置有軸套式角位移傳感器b。在所述聯(lián)動器a的底座上有頂蓋，在這頂蓋頂面的中心有所述的螺桿接頭。在所述底座的左側(cè)面上安置有電機a，這電機a轉(zhuǎn)軸上的齒輪穿過所述底座左側(cè)面上的通孔，與所述底座內(nèi)減速齒輪組a的主動齒輪嚙合。所述減速齒輪組a最后從動齒輪軸的上端支承于頂蓋底面的中心，這最后從動齒輪軸的下段穿過所述底座中心通孔，與所述螺旋鉆頭接頭的上部連接，這螺旋鉆頭接頭的下部穿出所述圓筒鉆頭接頭的底端，這螺旋鉆頭接頭上連接有所述的螺旋鉆頭。

所述的螺旋鉆頭的鉆桿是圓直桿，在這鉆桿的外側(cè)面上有連續(xù)、豎向等距的螺旋片。在這螺旋片的底部沿徑向有齒狀刀刃，這齒狀刀刃的齒為三角形。在所述螺旋片的周邊有向上凸起的邊棱。所述的螺旋鉆頭按順時針方向旋轉(zhuǎn)鉆孔。

所述的圓筒鉆頭的筒身為圓直筒，在這筒身的底端等距分布有若干個齒狀的刀片。所述的刀片為前高后低、兩側(cè)傾斜的梯形形狀，這刀片有前刀刃和底刀刃。在每個刀片位置的所述筒身內(nèi)壁上均有向后傾斜的出渣槽，這出渣槽與刀片等寬，這出渣槽至下一個刀片的上方結(jié)束。所述的圓筒鉆頭按順時針方向旋轉(zhuǎn)鉆孔。

所述筒套式不擾動邊界土鉆孔設(shè)備的使用方法，其使用步驟的特征在于：

（1）鏟平測試點處的地面，異步聯(lián)動鉆機就位，視水準泡把底盤調(diào)整為水平。把三根連接桿置入聯(lián)動器a和聯(lián)動器b的凹槽內(nèi)，擰緊三根連接桿上的元寶螺栓帽，把聯(lián)動器a和聯(lián)動器b合攏并緊固。轉(zhuǎn)動螺桿座上的轉(zhuǎn)盤，把聯(lián)動器a和聯(lián)動器b升至頂盤的底面處。

（2）把螺旋鉆頭放入圓筒鉆頭內(nèi)后，把螺旋鉆頭和圓筒鉆頭一起放在聯(lián)動器b的下面，先把螺旋鉆頭安裝在聯(lián)動器a的螺旋鉆頭接頭上，再把圓筒鉆頭安裝在聯(lián)動器b的圓筒鉆頭接頭上。

（3）轉(zhuǎn)動螺桿座上的轉(zhuǎn)盤，聯(lián)動器a與聯(lián)動器b同步下移，把螺旋鉆頭和圓筒鉆頭一起下降到底盤的圓通孔內(nèi)，讓三只定位珠緊抵圓筒鉆頭的外壁。

（4）操作控制操作板，開啟電機a和電機b，螺旋鉆頭與圓筒鉆頭以不同的速度按順時針方向旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動螺桿上的轉(zhuǎn)盤，把聯(lián)動器a和聯(lián)動器b同步下移進行鉆孔，待螺旋鉆頭和圓筒鉆頭鉆達設(shè)計深度后停機。松開聯(lián)動器a頂面的三只元寶螺栓帽，向外掰開三根連接桿，把聯(lián)動器a與聯(lián)動器b松開。再開啟電機a轉(zhuǎn)動螺旋鉆頭，視控制操作板上軸套式角位移傳感器a的讀數(shù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)盤，由螺桿經(jīng)聯(lián)動器a慢慢提升螺旋鉆頭，同時清出渣土。待螺旋鉆頭全部提升出聯(lián)動器b并清孔后停機，卸下螺旋鉆頭。

（5）把測試土質(zhì)的傳感器等儀器設(shè)備從聯(lián)動器b的頂面放入圓筒鉆頭內(nèi)。

（6）按測試土質(zhì)的傳感器等儀器設(shè)備的操作要求，開啟電機b轉(zhuǎn)動圓筒鉆頭，并視控制操作板上軸套式角位移傳感器b的讀數(shù)，搖動爬升器上的搖把，逐段提升出圓筒鉆頭，逐段操作測試土質(zhì)的傳感器等儀器設(shè)備把測試部件抵于孔壁，直至提升出全部的圓筒鉆頭后停機。卸下圓筒鉆頭，移走異步聯(lián)動鉆機，即完成不擾動邊界土的鉆孔工作。

與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在：本發(fā)明提出的筒套式不擾動邊界土鉆孔設(shè)備，這種鉆孔設(shè)備鉆孔時能不擾動破壞鉆孔邊界土的結(jié)構(gòu)，以便在現(xiàn)場進行地下較深處原狀土的測試，并在成孔后能配合安裝土壤測試儀器，是先進的現(xiàn)場原狀土特性測試的專用輔助設(shè)備。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的左視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的正剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3為本發(fā)明的右剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4為本發(fā)明的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5為本發(fā)明的聯(lián)動器a處俯剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6為本發(fā)明的聯(lián)動器b處仰剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖7為本發(fā)明的仰剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8為本發(fā)明的螺旋鉆頭、圓筒鉆頭正剖視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9為本發(fā)明的螺旋鉆頭、圓筒鉆頭仰視結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中標號：1異步聯(lián)動鉆機、2底盤、3頂盤、4立柱、5螺桿、6螺桿座、7轉(zhuǎn)盤、8定位珠、9連接桿、10控制操作板、11軸套式角位移傳感器a、12齒條、13水準泡、14定位齒、15聯(lián)動器a、16頂蓋、17底座、18螺桿接頭、19電機a、20減速齒輪組a、21螺旋鉆頭接頭、22聯(lián)動器b、23頂座、24底蓋、25電機b、26減速齒輪組b、27圓筒軸、28圓筒鉆頭接頭、29軸套式角位移傳感器b、30爬升器、31搖把、32螺旋鉆頭、33螺旋片、34齒狀刀刃、35邊棱、36圓筒鉆頭、37刀片、38前刀刃、39底刀刃、40出渣槽、41地面。

具體實施方式

參見圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6和圖7，本實施例中的筒套式不擾動邊界土鉆孔設(shè)備，包括了異步聯(lián)動鉆機1、螺旋鉆頭32和圓筒鉆頭36。所述的異步聯(lián)動鉆機1的頂盤3為等腰三角形狀，以及其底盤2為矩形狀，這頂盤3的底面與底盤2的頂面平行。在所述頂盤3底面的三個角處各自連接有圓形的立柱4，其中的兩根立柱4的底端連接于所述底盤2頂面的前邊緣，另一根立柱4的底端連接于所述底盤2頂面后部的中心線上，三根所述的立柱4均與頂盤3底面或底盤2頂面相垂直。在三根所述的立柱4上活動安置有聯(lián)動器a15和聯(lián)動器b22，這聯(lián)動器a15位于聯(lián)動器b22的上方，這聯(lián)動器a15和聯(lián)動器b22均為等腰三角形盒的形狀，在這聯(lián)動器a15和聯(lián)動器b22的三只角上均有穿所述立柱4的豎向通孔。在所述聯(lián)動器a15與聯(lián)動器b22的三個側(cè)面上各自有上下貫通的凹槽，在每根所述的凹槽內(nèi)均安置有一根連接桿9，這些連接桿9的底端分別鉸接于所述聯(lián)動器b22的底部，這些連接桿9的頂部均有螺紋。當在所述聯(lián)動器a15頂面擰緊這些連接桿9上的元寶螺栓帽，這些連接桿9把所述的聯(lián)動器a15、聯(lián)動器b22合攏并緊固，聯(lián)動器a15與聯(lián)動器b22能同步在三根所述立柱4上移動；當松開這些元寶螺栓帽，并從聯(lián)動器a15、聯(lián)動器b22的凹槽中向外掰開所有所述的連接桿9，把所述的聯(lián)動器a15、聯(lián)動器b22松開分離，聯(lián)動器a15、聯(lián)動器b22能單獨在三根所述立柱4上移動。在所述頂盤3頂面的中心有螺桿座6，在這螺桿座6內(nèi)安置有螺桿5，這螺桿5穿過所述頂盤3的中心孔與聯(lián)動器a15頂蓋16中心的螺桿接頭18連接。轉(zhuǎn)動所述螺桿座6上的轉(zhuǎn)盤7，所述的聯(lián)動器a15或聯(lián)動器a15和聯(lián)動器b22隨著所述螺桿5的升降而升降。在所述底盤2的中心有圓通孔，在這圓通孔的孔壁上等距分布有三只定位珠8。在所述頂盤3的右側(cè)面上安置有控制操作板10，在所述螺桿座6內(nèi)安置有軸套式角位移傳感器a11，在后部的所述立柱4上有豎向的齒條12，在所述底盤2的頂面上有水準泡13，在所述底盤2底面的四個角處各有一只定位齒14。在所述聯(lián)動器b22的頂座23底面上有底蓋24，在這頂座23的右側(cè)面上安置有電機b25，這電機b25轉(zhuǎn)軸上的齒輪穿過頂座23右側(cè)面上的通孔，與頂座23內(nèi)減速齒輪組b26的主動齒輪嚙合。這減速齒輪組b26的最后從動齒輪為滾圈齒輪，這滾圈齒輪的軸為圓筒軸27，這圓筒軸27的上端支承于所述頂座23的中心通孔，這圓筒軸27的下段穿過所述底蓋24的中心通孔與圓筒鉆頭接頭28連接。這圓筒鉆頭接頭28下端連接有所述的圓筒鉆頭36，這圓筒鉆頭36從所述底盤2的圓通孔中穿出，所述的三只定位珠8活動抵于這圓筒鉆頭36的外壁。在所述頂座23右側(cè)面的后部安置有爬升器30，這爬升器30的齒輪與立柱4上所述的齒條12嚙合，搖動這爬升器30上的搖把31所述的聯(lián)動器b22能上升或下降，在所述爬升器30內(nèi)的搖把傳動軸上安置有軸套式角位移傳感器b29。在所述聯(lián)動器a15的底座17上有頂蓋16，在這頂蓋16頂面的中心有所述的螺桿接頭18。在所述底座17的左側(cè)面上安置有電機a19，這電機a19轉(zhuǎn)軸上的齒輪穿過所述底座17左側(cè)面上的通孔，與所述底座17內(nèi)減速齒輪組a20的主動齒輪嚙合。所述減速齒輪組a20最后從動齒輪軸的上端支承于頂蓋16底面的中心，這最后從動齒輪軸的下段穿過所述底座17中心通孔，與所述螺旋鉆頭接頭21的上部連接，這螺旋鉆頭接頭21的下部穿出所述圓筒鉆頭接頭28的底端，這螺旋鉆頭接頭21上連接有所述的螺旋鉆頭32。

參見圖8和圖9，所述的螺旋鉆頭32的鉆桿是圓直桿，在這鉆桿的外側(cè)面上有連續(xù)、豎向等距的螺旋片33。在這螺旋片33的底部沿徑向有齒狀刀刃34，這齒狀刀刃34的齒為三角形。在所述螺旋片33的周邊有向上凸起的邊棱35。所述的螺旋鉆頭32按順時針方向旋轉(zhuǎn)鉆孔。所述的圓筒鉆頭36的筒身為圓直筒，在這筒身的底端等距分布有若干個齒狀的刀片37。所述的刀片37為前高后低、兩側(cè)傾斜的梯形形狀，這刀片37有前刀刃38和底刀刃39。在每個刀片37位置的所述筒身內(nèi)壁上均有向后傾斜的出渣槽40，這出渣槽40與刀片37等寬，這出渣槽40至下一個刀片37的上方結(jié)束。所述的圓筒鉆頭36按順時針方向旋轉(zhuǎn)鉆孔。

所述筒套式不擾動邊界土鉆孔設(shè)備的使用方法，其使用步驟的特征在于：

（1）鏟平測試點處的地面41，異步聯(lián)動鉆機1就位，視水準泡13把底盤2調(diào)整為水平。把三根連接桿9置入聯(lián)動器a15和聯(lián)動器b22的凹槽內(nèi)，擰緊三根連接桿9上的元寶螺栓帽，把聯(lián)動器a15和聯(lián)動器b22合攏并緊固。轉(zhuǎn)動螺桿座6上的轉(zhuǎn)盤7，把聯(lián)動器a15和聯(lián)動器b22升至頂盤3的底面處。

（2）把螺旋鉆頭32放入圓筒鉆頭36內(nèi)后，把螺旋鉆頭32和圓筒鉆頭36一起放在聯(lián)動器b22的下面，先把螺旋鉆頭32安裝在聯(lián)動器a15的螺旋鉆頭接頭21上，再把圓筒鉆頭36安裝在聯(lián)動器b22的圓筒鉆頭接頭28上。

（3）轉(zhuǎn)動螺桿座6上的轉(zhuǎn)盤7，聯(lián)動器a15與聯(lián)動器b22同步下移，把螺旋鉆頭32和圓筒鉆頭36一起下降到底盤2的圓通孔內(nèi)，讓三只定位珠8緊抵圓筒鉆頭36的外壁。

（4）操作控制操作板10，開啟電機a19和電機b25，螺旋鉆頭32與圓筒鉆頭36以不同的速度按順時針方向旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動螺桿5上的轉(zhuǎn)盤7，把聯(lián)動器a15和聯(lián)動器b22同步下移進行鉆孔，待螺旋鉆頭32和圓筒鉆頭36鉆達設(shè)計深度后停機。松開聯(lián)動器a15頂面的三只元寶螺栓帽，向外掰開三根連接桿9，把聯(lián)動器a15與聯(lián)動器b22松開。再開啟電機a19轉(zhuǎn)動螺旋鉆頭32，視控制操作板10上軸套式角位移傳感器a11的讀數(shù)轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)盤7，由螺桿5經(jīng)聯(lián)動器a15慢慢提升螺旋鉆頭32，同時清出渣土。待螺旋鉆頭18全部提升出聯(lián)動器b22并清孔后停機，卸下螺旋鉆頭32。

（5）把測試土質(zhì)的傳感器等儀器設(shè)備從聯(lián)動器b22的頂面放入圓筒鉆頭36內(nèi)。

（6）按測試土質(zhì)的傳感器等儀器設(shè)備的操作要求，開啟電機b25轉(zhuǎn)動圓筒鉆頭36，并視控制操作板10上軸套式角位移傳感器b29的讀數(shù)，搖動爬升器30上的搖把31，逐段提升出圓筒鉆頭36，逐段操作測試土質(zhì)的傳感器等儀器設(shè)備把測試部件抵于孔壁，直至提升出全部的圓筒鉆頭36后停機。卸下圓筒鉆頭36，移走異步聯(lián)動鉆機1，即完成不擾動邊界土的鉆孔工作。

異步聯(lián)動鉆機1的作用是安置聯(lián)動器a15、聯(lián)動器b22、螺旋鉆頭32、圓筒鉆頭36進行不擾動邊界土的鉆孔；底盤2的作用是在其頂面安置三根立柱4和水準泡13，以及在其中心通孔內(nèi)安置三只定位珠8；頂盤3的作用是固定三根立柱4，以及安置螺桿座6；立柱4的作用是活動安置聯(lián)動器a15、聯(lián)動器b22，作為聯(lián)動器a15、聯(lián)動器b22的滑軌，以及安置齒條12；螺桿5的作用是提升或降落聯(lián)動器a15或聯(lián)動器a15和聯(lián)動器b22；螺桿座6的作用是安置螺桿5、轉(zhuǎn)盤7和軸套式角位移傳感器a11；轉(zhuǎn)盤7的作用是操控螺桿5的升降；定位珠8的作用是給圓筒鉆頭36定位，減小圓筒鉆頭36的振動；連接桿9的作用是連接聯(lián)動器a15與聯(lián)動器b22；控制操作板10的作用是操作電機a19和電機b25使螺旋鉆頭32、圓筒鉆頭36進行鉆孔，顯示軸套式角位移傳感器a11和軸套式角位移傳感器b29的傳感數(shù)據(jù)；軸套式角位移傳感器a11的作用是測試螺桿5的升降量；齒條12的作用是搖動爬升器30的搖把31讓聯(lián)動器b22沿立柱4爬升；水準泡13的作用是把底盤2調(diào)為水平的參照物；定位齒14的作用是增加底盤2與地面41的摩擦力，抵御螺旋鉆頭32、圓筒鉆頭36鉆孔的扭矩；聯(lián)動器a15的作用是連接螺桿5，安置和傳動螺旋鉆頭32；頂蓋16的作用是安置連接桿9和螺桿接頭18；底座17的作用是安置連接桿9、電機a19、減速齒輪組a20和螺桿鉆頭接頭21；螺桿接頭18的作用是把螺桿5與頂蓋16連接；電機a19的作用是為螺旋鉆頭32提供動力；減速齒輪組a20的作用是控制螺旋鉆頭32轉(zhuǎn)速；螺旋鉆頭接頭21的作用是把聯(lián)動器a15與螺旋鉆頭32連接；聯(lián)動器b22的作用是安置和傳動圓筒鉆頭36，以及安置爬升器30；頂座23的作用是安置連接桿9、電機b25、減速齒輪組b26和圓筒軸27；底蓋24的作用是安置圓筒軸27；電機b25的作用是為圓筒鉆頭36提供動力；減速齒輪組b26的作用是控制圓筒鉆頭36的轉(zhuǎn)速；圓筒軸27的作用是連接圓筒鉆頭接頭28，其內(nèi)孔通過螺旋鉆頭接頭21；圓筒鉆頭接頭28的作用是把聯(lián)動器b22的圓筒軸27與圓筒鉆頭36連接；軸套式角位移傳感器b29的作用是測試圓筒鉆頭36的升降量；爬升器30的作用是升降圓筒鉆頭36；搖把31的作用是搖動爬升器30爬升或降落；螺旋鉆頭32的作用是鉆取圓筒鉆頭36內(nèi)部部分的土和提出渣土；螺旋片33的作用是提升渣土；齒狀刀刃34的作用是減小擾動地切削土；邊棱35的作用是為提升的渣土導(dǎo)向；圓筒鉆頭36的作用是鉆取鉆孔邊緣的土，并保護鉆孔壁；刀片37的作用是圓筒鉆頭36切削鉆孔邊緣的土；前刀刃38的作用是減小擾動地切削鉆孔邊緣的土；底刀刃39的作用是減小擾動地切削鉆孔邊緣的土；出渣槽40的作用是順利出渣，減小對孔壁邊界土的擾動；地面41是被測試的土地。