Устройство для отбора проб грунта Советский патент 1988 года по МПК E02D1/04 G01N1/08 

ю

м

о со

00

Изобретение.относится к строительству и может, быть использовано для отбора монолитов с забоя скважин в рыхлых грунтах, в частности в глинистых породах. Цель изобретения - повьппение качества и представительности образцов, а также производительности устройства. Устройство содержит корпус, представляющий собой стакан 1, в котором установлена грунтоприем- ная гильза 3, выполненная из двух половин, разьемньк по образующей. Стакан имеет переходник 2, а гильза - режущий башмак, образованный двумя полубашмаками. На гильзе свободно установлено кольцо 9, выступом на внутренней поверхности опирающееся на башмак. Наружный диаметр кольца превышает наружный диаметр корпуса и максимальньй башмака. К выступу кольца прикреплены грунтоподрезные гибкие пластины 10, проходящие через окна 11 внутрь грунтоприемной гильзы. В процессе работы кольцо выполняет роль расширителя скважины и привод а для перемещения грунто- подрезных пластин. 2 ил. а S (Л

. Изобретение относится к строительству и может быть использовано для отбора монолитов с забоя скважин в рыхлых грунтах, в частности в глинистых породах о

Цель изобретения - повышение качества и представительности образ- . цов, а также производительности устройства.

На фиг. 1 представлено устройство для отбора проб грунта, общий вид; йа фиг 2 - фрагмент нижней части устройства в процессе отбора грунта.

i Устройство для отбора проб грунта содержит корпус, состоящий из двух частей: наружного стакана 1 с переходником 2 и опережающей стакан

грунтоприемной гильзы 3. Грунтоприем-2о Р° оно, погружаясь в грунт, башма25

30

35

ная гильза 3 выполнена разъемной по образующей и состоит из двух полу- ; гильз 4. В нижней части каждой полугильзы 4 выполнен полубашмак 5, а в верхней - полуднище 6 с полустержнем 7. Грунтоприемная гильза 3 опережает стакан 1 таким образом, что между ним и бащмаком образован вертикальный зазор а. Для закрепления грунтоприемной гильзы 3 в стакане 1 в переходнике 2 и полустержнях 7 выполнены соосно отверстия под крепежный болт 8. На грунтоприемной гильзе 3 между стаканом 1 и башмаком 5 установлено с возможностью свободного перемещения вдоль нее кольцо 9, имеющее снаружи бочкообразную форму, а внутри, в средней части, выступ. Наружный диаметр кольца больше на 2-3 мм, чем наружный диаметр стакана 1 и максимальный башмака 5 гильзы 3. С помощью внутреннего выступа кольцо опирается на башмак. К выступу кольца прикреплены грунто- подрезные гибкие пластины 10, выполненные из пружинной стали. Нижние концы пластин заострены. Гибкие пластины 10 в зависимости от свойств отбираемых грунтов могут изготавливаться с различными продольными и. попереч- ными размерами. В грунтоприемных полугильзах 4 непосредственно над башмаком выполнены прямоугольные окна 11 со скосом внутрь их нижней части, служащие для прохода внутрь гильзы 3 грунтоподрезных пластин 10. В зависимости от способа погружения устройства в грунт переходник 2 соединяют или с колонной штанг (при задавли40

45

55

ком вырезает столбик грунта (монолит который беспрепятственно заходит в нижнюю свободную часть грунтоприемной гильзы 3. Другая часть грунта находящегося в начале погружения устройства в плоскости изменяющегос сечения тела башмака 5, сминается и направляется вдоль наружной конус ной заточки бащмака в зазор между стенкой скважины и корпусом. При дальнейшем погружении устройства кольцо 9 своим нижним торцом достигает начального забоя отбора моноли та и упирается, в него. С этого момента, имея упор, кольцо 9 остается неподвижным, в то время, как все устройство, в том числе и грунтопри емная гильза 3, при следующе ударе продолжает заглубляться в грунт. Вследствие этого кольцо при ближается к нижнему торцу стакана 1 а грунтоподрезные пластины 10, соединенные с кольцом 9, после каждого удара и движения гильзы 3 вниз отно сительно забоя выходят из внутренней полости последней, освобождая проход в нее для грунта. Причем выход грун- топодрезных пластин 10 из грунтопри емной гильзы 3 осуществляется несколько раньше, чем грунт монолита заполнит грунтоприемную гильзу 3 до нижнего уровня окон 11. Начало и конец выхода грунтоподрезных пластин 10 из грунтоприемной гильзы 3 определяются продольными размерами высту па кольца 9, которые подбираются при проектировании. После выхода подрез ных пластин 10 из гильзы 3 грунт свободно проходит во внутреннюю по

Бающем способе погружения), или с ударным патроном, присоединенным к рабочему канату (при забивном способе погружения).

Устройство для отбора проб грунта работает следующим образом.

Устройство, например, при ударно- канатном бурении вместе с ударным патроном на канате опускают на забой скважины. При этом кольцо 9 находится на грунтоприемной гильзе 3 в своем нижнем положении (фиг.1), при кото- ром нижние свободные концы грунтопод- резных гибких пластин через окна 11 введены внутрь грунтоприемной гильзы 3. С помощью ударного патрона устройство ударами начинают погружать в грунт. Под действием сильных удао Р° оно, погружаясь в грунт, башма5

0

5

0

5

5

ком вырезает столбик грунта (монолит), который беспрепятственно заходит в нижнюю свободную часть грунтоприемной гильзы 3. Другая часть грунта, находящегося в начале погружения устройства в плоскости изменяющегося сечения тела башмака 5, сминается и направляется вдоль наружной конусной заточки бащмака в зазор между стенкой скважины и корпусом. При дальнейшем погружении устройства кольцо 9 своим нижним торцом достигает начального забоя отбора монолита и упирается, в него. С этого момента, имея упор, кольцо 9 остается неподвижным, в то время, как все устройство, в том числе и грунтопри- емная гильза 3, при следующем ударе продолжает заглубляться в грунт. Вследствие этого кольцо приближается к нижнему торцу стакана 1, а грунтоподрезные пластины 10, соединенные с кольцом 9, после каждого удара и движения гильзы 3 вниз относительно забоя выходят из внутренней полости последней, освобождая проход в нее для грунта. Причем выход грун- топодрезных пластин 10 из грунтоприемной гильзы 3 осуществляется несколько раньше, чем грунт монолита заполнит грунтоприемную гильзу 3 до нижнего уровня окон 11. Начало и конец выхода грунтоподрезных пластин 10 из грунтоприемной гильзы 3 определяются продольными размерами выступа кольца 9, которые подбираются при проектировании. После выхода подрезных пластин 10 из гильзы 3 грунт свободно проходит во внутреннюю полость гильзы 3 до конца отбора монолита. При продолжении забивки устройства в грунт в некоторый момент времени выступ ко:тьца 9 упрется в нижний торец стакана 1. В результате этого кольцо 9 начнет перемещаться вниз вместе с устройством, сминая грунт, который находится впереди него, и расширяя ствол скважины до размера своего поперечного сечения. -При этом в месте его прохода стенки скважины будут иметь волнистый профиль, что характерно для ударного погружения в мягкие глинистые грунты различных наконечников переменного сечения.

После окончания рейса отбора монолита устройство с помощью лебедки, например, бурового станка начинают извлекать сначала из грунта, а потом из скважины. При извлечении устройства из грунта на кольцо 9 из-за соприкосновения его со стенками скважины начинает действовать сила трения, направленная в сторону, противоположную движению устройства, и кольцо тормозится, оставаясь на месте, в то время как стакан с грунто- приемной гильзой 3 поднимаются. В результате этого грунтоподрезные пластины 10 по скосам в окнах заходя внутрь заполненной грунтом гильзы 3, внедряются в него, частично подрезают его, ослабляя его поперечное сечение. Вследствие этого уменьшается необходимое усилие на разрыв поперечного сечения монолита в плоскости вх ,да пластин 10. При дальнейшем извлечении устройства монолит в ослабленной плоскости отрывается, удерживаясь в грунтоприемной гильзе на пласт нах 10 до извлечения на дневную поверхность. На поверхности устройство

разбирают и образец грунта извлекают для дальнейшей работы с ним. При этом за счет того, что гильза состоит из двух половин и пластины не сдавливают его, образец сохраняет свои свойства, не повреждается при извлечении .

0 Формула изобретения

Устройство для отбора проб грунта, содержащее корпус, выполненный из наружной и внутренней цилиндрических частей, кольцо с упругими пластинами

15 на внутренней поверхности, режущий башмак, установленный на внутренней цилиндрической части корпуса, и переходник, отличающееся тем, что, с целью повышения качества и

0 представительности образцов, а.также производительности устройства, внутренняя цилиндрическая часть корпуса выполнена в виде разъемных по образующей двух полугильз с .полубашмаками

25 в нижней части и снабжена расположенными на ее верхнем торце полуднищами и полустержнями с соосными отверстиями для крепления, а полугильзы вьшол- нены с расположенными над полубашма0 ками окнами со скошенными внутрь

нижними кромками, при этом кольцо выполнено с внешней бочкообразной поверхностью и выступом на внутренней поверхности, опирающимся на башмак,

jg и установлено с возможностью перемещения вдоль внешней поверхности внутренней цилиндрической части корпуса до упора в торец его наружной , части, причем минимальный внешний

0 диаметр кольца превьшает внешний диаметр наружной части корпуса и макси- мальньм диаметр башмака, а переходник снабжен болтом для крепления полугильз.

Фиг.2