Устройство для отбора проб грунта

Изобретение относится к строительству и может быть использовано для отбора монолитов с забоя скважин в рыхлых грунтах, в частности в глинистых породах.Цель изобретения - повышение качества и представительности образ, цов, а также производительности устройства. 10На фиг. 1 представлено устройство для отбора проб грунта, общий вид; йа фиг. 2 - фрагмент нижней части устройства в процессе отбора грунта. 15Устройство для отбора проб грунта содержит корпус, состоящий из двух частей: наружного стакана 1 с переходником 2 и опережающей стакан грунтоприемной гильзы 3. Грунтоприемная гильза 3 выполнена разъемной по образующей и состоит иэ двух полу.гильэ 4. В нижней части каждой полу- гильзы 4 выполнен полубашмак 5, а в верхней - полуднище 6 с полустерж нем 7, Грунтоприемная гильза 3 опережает стакан 1 таким образом, что между ним и башмаком 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 9,35 имеющее снаружи бочкообразную форму, а внутри, в средней части, выступ, Наружный диаметр кольца больше на 2-3 мм, чем наружный диаметр ста кана 1 и максимальный башмака 5 гильзы 3. С помощью внутреннего выступа кольцо опирается на башмак. К выступу кольца прикреплены грунтоподрезные гибкие пластины 10, выполненные иэ пружинной стали. Нижние концы пластин заострены, Гибкие пластины 10 в зависимости от свойств отбираемых грунтов могут изготавливаться с различными продольными и.поперечными 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 задавливающем 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 котором нижние свободные концы грунтоподреэных гибких пластин через окна 11 введены внутрь грунтоприемной гильзы 3. С помощью ударного патрона устройство ударами начинают погружать в грунт. Под действием сильных ударов оно, погружаясь в грунт, башмаком 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 башмака 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 грунтоприемная гильза 3, при каждом 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 иэ внутренней полости последней, освобождая проход в нее для грунта. Причем выход грунтоподрезных 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 подреэных пластин 10 из гильзы 3 грунт свободно проходит во внутреннюю по 142703830 лость гильзы Э до конца отбора монолита. При продолжении забивки устройства в грунт в некоторый момент времени выступ кольца 9 упрется в5 нижний торец стакана 1. В результа - те этого кольцо 9 начнет перемещаться вниз вместе с устройством, сминая грунт, который находится впереди него, и расширяя ствол скважины до размера своего поперечного сечения, Лри 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 тре ния, направленная в сторону, противоположную движению устройства, и кольцо тормозится, оставаясь на месте, в то время,как стакан с грунтоприемной гильзой 3 поднимаются, В результате этого грунтоподрезные пластины 10 по скосам в окнах заходят внутрь заполненной грунтом гильзы 3, внедряются в него, частично подрезают его, ослабляя его поперечное се 35 чение. Вследствие этого уменьшается необходимое усилие на разрыв поперечного сечения монолита в плоскости вхо,да пластин 10, При дальнейшем извлечении устройства монолит в ослаблен ной плоскости отрывается, удерживаясь в грунтоприемной гильзе на пластинах 10 до извлечения на дневную поверхность. На поверхности устройство разбирают и образец грунта извлекаютдля дальнейшей работы с ним. Приэтом за счет того, что гильза состоитиз двух половин и пластины не сдавливают его, образец сохраняет своисвойства, не повреждается при извлечении. Формула изобретенияУстройство для отбора проб грунта, содержащее корпус, выполненный из наружной и внутренней цилиндрических частей, кольцо с упругими пластинами на внутренней поверхности, режущий башмак, установленный на внутренней цилиндрической части корпуса, и переходник, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения качества и представительности образцов, а.также производительности устройства, внутренняя цилиндрическая часть корпуса выполнена в виде разъемных по образующей двух полугильэ с .полубашмаками в нижней части и снабжена расположенными на ее верхнем торце полуднищами и полустержнями с соосными отверстиями для крепления, а полугильзы выполнены с расположенными над полубашмаками окнами со скошенными внутрь нижними кромками, при этом кольцо выполнено с внешней бочкообразной поверхностью и выступом на внутренней поверхности, опирающимся на башмак, и установлено с возможностью перемещения вдоль внешней поверхности внутренней цилиндрической части корпуса до упора в торец его наружной части, причем минимальный внешний диаметр кольца превышает внешний диаметр наружной части корпуса и максимальный диаметр башмака, а переходник снабжен болтом для креппения полугильз.1427038 Составитель Г.ВеселовТехред Л.Олейник Корректор Н,Король Редактор А.Огар Заказ 4832/29 Тираж 637 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва Ж, Раушская наб., д, 4/5