Устройство для отбора образцов грунта Советский патент 1993 года по МПК E21B25/00 

Изобретение относится к горному делу, а более конкретно - к техническим средствам для отбора образцов песчано-глини- стых грунтов из буровых скважин при инженерно-геологических изысканиях.

Известен обуривающий грунтонос института ТОМСКГИПРОТРАНС (см. Ребрик Б,М. Справочник по бурению инженерно-геологических скважин, М.: Недра, 1983, с.

238, рис. 10.9), в котором отрыв и удержание образца грунта при подъеме из скважины

осуществляются с помощью опорного уступаТ расположенного внутри коронки, и вакуумного разрежения, которые не всегда срабатывают, что нередко, приводит к выпа- данию образца и повреждению структуры грунта.

Известен также грунтонос, состоящий из переходника и разъемного цилиндрического корпуса, наружная и внутренняя поверхности которого оснащены равными по углу захода и шагу резьбами (см. авт.ев, № 665235, кл. G 01 N 1/04, 1976).

Существенным недостатком этого устройства является то, что оно не содержит приспособления, обеспечивающего постоянную осевую подачу за один оборот, равную шагу внутренней резьбы. Баз такого приспособления при отборе образца из рыхлого грунта подача может превысить шаг резьбы, а это приведет к уплотнению грунта и нарушению структуры образца, что сделает его не пригодным для лабораторных исследований. В плотных грунтах подача за один оборот может быть меньше шага резвбы, при этом витки резьбы будут срезать гребешки грунта на боковой поверхности образца, в результате чего при подъеме грунтоноса ничем не удерживаемый образец может остаться на забое скважины,

Кроме того, выполнение внутренней резьбы по всей длине цилиндрического корпуса и постоянство его внутреннего диаметра существенно увеличивают поверхность грунтоноса, контактирующую с образцом грунта. При отборе образца из налипающего глинистого грунта в результате сцепления этой поверхности с образцом может произойти его скручивание и самопроизвольный отрыв от забоя, что также нарушает структуру и целостность образца грунта.

Цель изобретения - повышение надежности отбора и сохранение естественной структуры образца грунта.

Достигается указанная цель тем, что в стройстве для отбора образцов грунта, содержащем грунтоотборник с трубчатым кор- пусом и режущим наконечником, выполненным с внутренней геликоидальной лопастью колонну штанг и механизм

заглубления в виде вращателя с цилиндрами подачи и направляющей рамы, механизм заглубления снабжен винтовой парой в виде полого винта с зажимным патроном, вза- 5 имодействующим с колонной штанг, и гайки с хомутами, связанными с направляющей рамой, причем шаг и направление резьбы винтовой пары выполнены одинаковыми с шагом и направлением резьбы геликоидаль0 ной лопасти режущего наконечника и резьбы для присоединения его к трубчатому корпусу.

На фиг. 1 изображен общий вид устройства; на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

5 Устройство включает в себя грунтоотборник, состоящий из трубчатого корпуса 1, режущего наконечника 2 с внутренней геликоидальной лопастью 3 и переходника 4 с выпускным клапаном 5, колонну штанг 6,

0 вращатель 7 с цилиндрами перемещения 8, раму 9 с винтовыми анкерами 10, и винтовую пару, состоящую из полого винта 11 с зажимным патроном 12 и гайки 13 с хомутами 14,

5Следует отметить, что некоторые из упомянутых элементов (вращатель, цилиндры перемещения, рама, колонная штанг)содержатся в выпускаемых серийно буровых установках типа УТБ-1ВС, так что при

0 подкомплектовании остальными элементами устройства упомянутые буровые установки могут применяться для отбора образцов грунта с помощью предлагаемого устройства.

5 Устройство работает следующим образом.

В скважину опускают на колонне штанг 4 грунтоотборник, закрепляют на колонне штанг зажимной патрон 12 полого винта 11,

0 а гайку 13 с помощью хомутов 14 крепят к направляющей раме 9, винтовые анкера 10 предварительно заглубляют в грунт. Колонну штанг 4 присоединяют к вращателю 7 и включают его. При вращении колонны вин5 товая пара обеспечивает постоянную подачу грунтоотборника с шагом, равным шагу геликоидальной лопасти,

Поступающий в грунтоотборник образец грунта вытесняет находящуюся в нем воду (или воздух) через выпускной клапан 5.

0 Внутренний диаметр режущего наконечника 2 выполняют несколько меньшим, чем внутренний диаметр трубчатого корпуса 1 (Он От), так что образец поступает в корпус с зазором. После заглубления грунтоотбор0 ника на заданную глубину вращатель 7 отключают, от рамы 9 открепляют хомуты 14 гайки 13 и с помощью цилиндров перемещения 8 отрывают грунтоотборник от забоя, при этом происходит отделение образца

грунта, подрезанного и удерживаемого геликоидальной лопастью 3. Подъем грунтоот- борника производится цилиндрами перемещения 8 (или лебедкой буровой установки, на черт, не показана). У поднятого из скважины пробоотборника отвинчивают режущий наконечник, при этом геликоидальная лопасть перемещается по винтовой бородке, образованной на поверхности образца при заглублении пробоотборника, не производя деформацию образца. Затем образец грунта извлекают из трубчатого корпуса, обрезают, парафинируют и направляют на лабораторные исследования.

За счет обеспечения постоянной подачи грунтоотборника, равной шагу геликои- дальной лопасти исключаются случаи недопустимой деформации и оставление на забое образца грунта, а относительно не- большая площадь контакта элементов пробоотборника с отбираемым образцом грунта и наличие зазора между образцом и внутренней стенкой корпусной трубы уменьшают возможность налипания и скру-

чивания образца. Все это повышает надежность отбора и сохранения естественной структуры образцов разнообразных песча- но-глинистых грунтов.

Формула изобретения Устройство для отбора образцов грунта, содержащее грунтоотборник с трубчатым корпусом и режущим наконечником, выполненным с внутренней геликоидальной лопастью, колонну штанг и механизм заглубления в виде вращателя с цилиндрами подачи и направляющей рамы, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности отбора и сохранения естественной структуры образца грунта, механизм заглубления снабжен винтовой парой в виде полого винта с зажимным патроном, взаимодействующим с колонной штанг и гайки с хомутами, связанными с направляющей рамой, причем шаг и направление резьбы винтовой пары выполнены одинаковыми с шагом и направлением резьбы геликоидальной лопасти режущего наконечника и резьбы для присоединения его к трубчатому корпусу.

Использование: отбор образцов песча- но-глинистых грунтов из буровых скважин при инженерно-геологических изысканиях. Сущность изобретения: устройство для отбора образцов грунта включает грунтоот- борник с трубчатым корпусом 1 и режущим наконечником 2. оснащенным внутренней геликоидальной лопастью 3, колонну штанг 6 и механизм заглубления, выполненный в виде вращателя 7 с цилиндрами подачи 8 и направляющей рамой 9. Механизм заглубления снабжен винтовой парой, состоящей из полого винта 11 с зажимным патроном 12, взаимодействующим с колонной штанг 6, и гайки 13 с хомутами 14, взаимодействующими с направляющей рамой, причем шаг и направление резьбь винтовой пары выполнены такими же. как шаг и направление геликоидальной лопасти режущего наконечниками и резьбы для присоединения этого наконечника к трубчатому корпусу 1. 2 ил. S S е

4-А

Фиг. Z