[0001] 本发明涉及检测装置技术领域，具体涉及一种水文地质工程勘察取样设备及其使用方法。

[0002] 水文地质工程勘察是指为查明一个地区的水文地质条件而进行的水文地质调查研究工作。旨在掌握地下水和地表水的成因、分布及其运动规律，为合理开采利用水资源，正确进行打桩工程的设计和施工提供依据。

[0003] 土壤取样器是一种常用的勘察取样设备，在外加动力的作用下，将取样器插入地下，利用取样器的内腔对土层进行取样，形成圆柱形的土壤样芯，但取样器底部的土壤容易掉落，致使取样器取样完整性较差，多土层之间结构的保持效果较差。

[0004] 授权公告号为CN220304875U的中国专利公开了一种土壤检测取样装置，通过两个夹板相互靠拢夹紧样品后，再将取样管抽出，这种操作方式在夹板的力量下将夹紧样芯，从而增大样芯与夹板之间的摩擦力，进而降低样品掉落的风险，有效确保了取样的成功率。但是该专利由于缺乏对样芯的管控，在电机通过驱动机构带动取样管及夹板转动和移动的过程中，会将电机产生的振动力直接传递至取样管和夹板上，进而使得直接与取样管和夹板接触的样芯同样受到电机产生的振动力的作用，进而容易使取样筒内的样芯产生土层混杂、转移等状况，致使取得的样芯失真，影响检测结果。

[0021] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0022] 本发明的一种水文地质工程勘察取样设备的实施例，如图1至图14所示。

[0023] 一种水文地质工程勘察取样设备，包括安装架100、钻筒200、保护膜300和保持组件400。安装架100能够沿第一方向移动地设置，第一方向为竖直方向，钻筒200安装于安装架100上，钻筒200能够相对于安装架100绕第一方向转动且能够随安装架100在第一方向上移动。保护膜300为筒状结构且具有弹性，保护膜300沿第一方向上的两端均为开口状，且保护膜300始终具有沿第二方向向内收缩的趋势，第二方向为钻筒200径向方向，沿第二方向靠近钻筒200中心轴线一侧为内，沿第二方向远离钻筒200中心轴线一侧为外。

[0024] 保持组件400包括多个保持杆410，多个保持杆410均沿第一方向设置，多个保持杆410在钻筒200内绕第一方向间隔设置且能够相对钻筒200沿第一方向移动。

[0025] 水文地质工程勘察取样设备具有第一状态和第二状态，处于第一状态时，保护膜300套于多个保持杆410外，钻筒200套于保护膜300外，保护膜300沿第二方向向内产生形变；处于第二状态时，多个保持杆410套于保护膜300外，钻筒200套于多个保持杆410外，保护膜300沿第二方向向外恢复形变。多个保持杆410在钻筒200内沿第一方向移动能够使水文地质工程勘察取样设备从第一状态切换至第二状态。

[0026] 本实施例通过设置安装架100、钻筒200、保护膜300和保持组件400配合，在取样时，使钻筒200绕第一方向转动，同时操作人员手持安装架100，并驱动安装架100沿第一方向向靠近土壤一侧移动，安装架100移动将带动钻筒200同步移动，使钻筒200边绕第一方向转动边沿第一方向向下移动对土壤进行钻取，此时水文地质工程勘察取样设备处于第一状态，保护膜300沿第二方向向内产生形变，参见附图13所示，由于此时保护膜300套于多个保持杆410外，因此在保护膜300沿第二方向向内产生形变的过程中，保护膜300将在两个间隔设置的保持杆410之间向内凸起，即保护膜300朝向钻筒200中心轴线一侧凸起，并通过多个保持杆410隔开，在钻筒200边转动边向下移动对土壤进行钻取的过程中，利用凸起的保护膜300直接与样芯接触，避免样芯与钻筒200直接接触，可以在一定程度上减小钻筒200转动和移动过程中振动作用对样芯带来的影响，减少钻筒200内样芯产生土层混杂、转移等状况，提高了取样的准确性。

[0027] 在取样完成后，保持杆410在第一方向上向远离地面一侧移动，使水文地质工程勘察取样设备从第一状态切换至第二状态，在水文地质工程勘察取样设备的第二状态下，保护膜300复位，参见附图14所示，且由于多个保持杆410不再对保护膜300进行支撑，因此保护膜300整体将向内收缩包裹样芯，在保护膜300完全包裹样芯后，使保持杆410在第一方向上向靠近地面一侧移动，由于保护膜300收缩并将样芯包裹，此时将保持杆410插装在保护膜300外即可。即本实施例在对土壤取样时，先利用保护膜300与样芯接触，减小了钻筒200产生的振动力及其他外力的对样芯产生影响，在取样完成后，继续利用保护膜300将样芯进行包裹，保持样芯的完整性，使得样芯钻取完成后能够维持现状，降低样芯失真的概率。

[0028] 具体地，安装架100上设置有电机110，电机110的输出轴上固定设置有第一齿轮111，钻筒200上同轴设置有第二齿轮201，第一齿轮111与第二齿轮201啮合。或者将第一齿轮111和第二齿轮201均替换为摩擦轮。

[0029] 进一步地，安装架100上开设有第一环槽101，钻筒200上同轴设置有环形凸起202，环形凸起202转动安装于第一环槽101内。

[0030] 具体地，保护膜300采用橡胶弹性薄膜制成。

[0031] 在使用时，利用电机110启动带动第一齿轮111转动，第一齿轮111转动将带动与其啮合的钻筒200上的第二齿轮201转动，进而实现钻筒200绕第一方向上的转动，且通过设置环形凸起202和第一环槽101配合，限制钻筒200相对于安装架100在第一方向移动，即，钻筒200能够随安装架100在第一方向上同步移动，且钻筒200能够相对于安装架100绕第一方向转动。

[0032] 在本实施例中，保持组件400还包括保持环420，保持环420为环状结构并与钻筒200同轴设置，保持环420能够相对于钻筒200转动并与钻筒200同步移动。水文地质工程勘察取样设备处于第一状态时，多个保持杆410均插装于保持环420内，水文地质工程勘察取样设备处于第二状态时，多个保持杆410均与保持环420脱离。

[0033] 具体地，钻筒200内开设有第二环槽204，保持环420转动安装于第二环槽204内，使保持环420与钻筒200能够相对转动并同步移动。保持环420上开设有多个插孔421，每个保持杆410与一个插孔421对应设置，且每个保持杆410能够插接于其对应设置的一个插孔421内。

[0034] 在本实施例中，保持组件400还包括抽拉架430，抽拉架430安装于安装架100上，抽拉架430能够相对于安装架100沿第一方向移动，多个保持杆410均安装于抽拉架430上，随抽拉架430同步移动。

[0035] 具体地，抽拉架430上设置有拉手431。在使用时，操作人员可以手动拉动拉手431，进而带动抽拉架430相对于安装架100沿第一方向移动，并利用抽拉架430带动保持杆410沿第一方向移动。

[0036] 在本实施例中，抽拉架430内设置有伸缩缸432，伸缩缸432的输出端沿第一方向设置，且伸缩缸432的输出端设置有安装板433，保持杆410沿第一方向上的一端与安装板433之间通过转动杆440可转动地连接，保持杆410沿第一方向上的另一端插装于保持环420内，保持杆410能够绕第二方向转动地安装于抽拉架430上，且伸缩缸432在水文地质工程勘察取样设备处于第二状态时启动。

[0037] 具体地，保持杆410上设置有转动块411，抽拉架430上开设有用于与转动块411配合的转动槽434，使保持杆410能够在抽拉架430上绕第二方向转动。

[0038] 本实施例通过设置伸缩缸432，在水文地质工程勘察取样设备的第二状态，可以驱动伸缩缸432启动，伸缩缸432启动将驱动安装板433在第一方向上移动，安装板433在第一方向上移动能够带动转动杆440转动，进而通过转动杆440带动保持杆410在抽拉架430上绕第二方向转动，进而使保持杆410以转动块411为支点转动，由于此时保护膜300收缩并将样芯包裹，通过设置使保持杆410沿第一方向远离抽拉架430的一端向内转动，可以在一定程度上对保护膜300进行夹持，进而对钻筒200内的保护膜300进行进一步地保护，方便样芯的取出，且能够进一步地防止样芯掉落。

[0039] 在本实施例中，抽拉架430上设置有施压机构500，施压机构500能够使保护膜300改变形态。施压机构500包括气泵和多个气管510，气泵设置于抽拉架430上，每个保持杆410上均设置有一个气管510，当水文地质工程勘察取样设备处于第一状态时，保护膜300与钻筒200之间限定出气腔，气管510的一端连接气泵，另一端伸入气腔内。

[0040] 本实施例通过设置气泵和气管510配合，当水文地质工程勘察取样设备处于第一状态时，启动气泵利用气管510向保护膜300与钻筒200之间的气腔内供气，进而使保护膜300沿第二方向向内产生形变，参见附图13所示。

[0041] 具体地，保持杆410包括第一杆段、第二杆段和第三杆段，第一杆段和第三杆段均沿第一方向设置，第三杆段位于第一杆段沿第一方向远离抽拉架430的一侧，且第三杆段位于第一杆段沿第二方向远离钻筒200中心轴线的一侧。第二杆段沿第二方向设置，第一杆段沿第一方向上的两端分别与转动杆440和第二杆段的一端相连，第三杆段沿第一方向上的两端分别与第二杆段的另一端和保持环420相连。气管510安装于第二杆段和第三杆段的连接处。

[0042] 在本实施例中，安装架100上开设有安装槽102，安装槽102为圆形，抽拉架430能够沿第一方向移动地安装于安装槽102内。抽拉架430上设置有滑动键435，滑动键435沿第一方向设置，安装架100上开设有用于与滑动键435配合的键槽104，使抽拉架430能够相对于安装架100在第一方向上移动。

[0043] 进一步地，安装槽102内设置有多个减震块103，多个减震块103在安装槽102内绕第一方向均布，减震块103能够沿第二方向伸缩地设置，减震块103为弹簧伸缩块。

[0044] 本实施例通过在安装槽102内设置减震块103，能够进一步地对整个抽拉架430进行减震，并同步对与抽拉架430连接的多个保持杆410进行减震，提高了整体的减震效果。

[0045] 或者，安装槽102内设置有多个伸缩气缸，多个伸缩气缸在安装槽102内绕第一方向均布，伸缩气缸能够沿第二方向伸缩地设置。

[0046] 通过将减震块103替换为伸缩气缸，可以在取样后从土壤中取出样芯时，在向上提拉安装架100之前，先启动伸缩缸432，使伸缩缸432往复伸缩，对抽拉架430起到晃动的作用，进而在取出样芯前，对样芯与土壤连接处起到截断的作用，方便后续样芯的取出。

[0047] 在本实施例中，保护膜300沿第一方向远离抽拉架430的一侧设置有弹性带310，弹性带310的弹性大于保护膜300的弹性，当水文地质工程勘察取样设备处于第一状态时，弹性带310卡接在保持环420上，且此时弹性带310具有向内收缩的趋势，当水文地质工程勘察取样设备处于第二状态时，弹性带310能够包覆在样芯上。

[0048] 具体地，保持环420上设置有卡接槽422，当水文地质工程勘察取样设备处于第一状态时，弹性带310卡接在卡接槽422内。

[0049] 本实施例通过进一步设置弹性带310，在水文地质工程勘察取样设备的第二状态下，保护膜300整体将向内收缩包裹样芯，同时弹性带310也随保护膜300同步向内收缩包裹样芯，且在弹性带310向内收缩时，也将对样芯与土壤连接处起到截断的作用，方便后续样芯的提取。

[0050] 在其他可能地另一个实施例中，钻筒200上设置有钻头210，钻筒200内设置有多个挤压辊220，挤压辊220能相对于钻筒200绕第一方向转动，多个挤压辊220在钻筒200内绕第一方向均布，多个挤压辊220位于保持环420沿第一方向钻筒200靠近钻头210的一侧，且多个挤压辊220位于保持环420沿第二方向靠近钻筒200中心轴线的一侧，挤压辊220具有弹性。

[0051] 具体地，钻筒200内部开设有多个限位槽203，每个挤压辊220均转动安装于一个限位槽203内。

[0052] 本实施例通过设置挤压辊220，在钻筒200钻取土壤的过程中，当土壤经过挤压辊220时，将受到挤压辊220的挤压，利用挤压辊220将土壤进行挤压，方便后续保护膜300与样芯接触取样。

[0053] 结合上述实施例，具体工作原理和工作过程为：在取样时，启动电机110和气泵，电机110启动带动第一齿轮111转动，第一齿轮111转动将带动与其啮合的钻筒200上的第二齿轮201转动，进而实现钻筒200绕第一方向上的转动，并同时操作人员手持安装架100，并驱动安装架100沿第一方向向靠近土壤一侧移动，安装架100移动将带动钻筒200同步移动，使钻筒200边绕第一方向转动边沿第一方向向下移动，并利用钻头210对土壤进行钻取，此时水文地质工程勘察取样设备处于第一状态下，气泵利用气管510向保护膜300与钻筒200之间的气腔内通气，使保护膜300在气压的作用下沿第二方向向内产生形变，由于此时保护膜300套于多个保持杆410外，因此在保护膜300沿第二方向向内产生形变的过程中，保护膜300将在两个间隔设置的保持杆410之间向内凸起，即保护膜300朝向钻筒200中心轴线一侧凸起，并通过多个保持杆410隔开，在钻筒200边转动边向下移动对土壤进行钻取的过程中，利用凸起的保护膜300与样芯直接接触，避免样芯与钻筒200直接接触，可以在一定程度上减小钻筒200转动和移动过程中振动作用对样芯带来的影响，减少钻筒200内样芯产生土层混杂、转移等状况，提高了取样的准确性。

[0054] 当钻筒200对土壤的钻取完成，关闭电机110和气泵，之后操作人员可以手动拉动拉手431，进而带动抽拉架430相对于安装架100沿第一方向移动，并利用抽拉架430带动保持杆410沿第一方向向远离地面一侧移动，使保持杆410逐渐与保护膜300脱离，由于多个保持杆410不再对保护膜300进行支撑，因此保护膜300整体将向内收缩包裹样芯，保持样芯的完整性，使得样芯钻取完成后能够维持现状，降低样芯失真的概率。同时弹性带310也随保护膜300同步向内收缩包裹样芯，且在弹性带310向内收缩时，也将对样芯与土壤连接处起到截断的作用，方便后续样芯的提取。

[0055] 在保护膜300完全包裹样芯后，操作人员再次推动抽拉架430带动保持杆410在第一方向上移动，使保持杆410在第一方向上向靠近地面一侧移动，由于保护膜300收缩并将样芯包裹，此时将保持杆410插装在保护膜300外，并不再插装回保持环420内，水文地质工程勘察取样设备从第一状态切换至第二状态。之后驱动伸缩缸432启动，伸缩缸432启动将驱动安装板433在第一方向上移动，安装板433在第一方向上移动能够带动转动杆440转动，进而通过转动杆440带动保持杆410在抽拉架430上绕第二方向转动，进而使保持杆410以转动块411为支点转动，由于此时保护膜300收缩并将样芯包裹，通过设置使保持杆410沿第一方向远离抽拉架430的一端向内转动，可以在一定程度上对保护膜300进行夹持，进而能够防止样芯掉落。

[0056] 最后操作人员手持安装架100，并驱动安装架100沿第一方向向远离土壤一侧移动，将样芯取出。

[0057] 本发明还提供一种水文地质工程勘察取样设备的使用方法，利用上述的一种水文地质工程勘察取样设备，包括以下步骤：S100，启动电机110和气泵，电机110启动带动钻筒200绕第一方向转动，气泵启动使保护膜300在气压的作用下沿第二方向向内产生形变；
S200，手持安装架100并驱动安装架100沿第一方向向靠近土壤一侧移动，使钻筒
200边绕第一方向转动边沿第一方向向下移动，对土壤进行钻取；
S300，关闭电机110和气泵，钻筒200停止转动和移动，并使保护膜300沿第二方向向外恢复形变；手动拉动抽拉架430，并利用抽拉架430带动保持杆410沿第一方向向远离地面一侧移动，使保持杆410逐渐与保护膜300脱离；
S400，在保持杆410与保护膜300完全脱离后，再次推动抽拉架430带动保持杆410
在第一方向上移动，使保持杆410在第一方向上向靠近地面一侧移动插装在保护膜300外，并不再插装回保持环420内；
S500，驱动伸缩缸432启动，伸缩缸432启动将驱动安装板433在第一方向上移动，安装板433在第一方向上移动能够带动转动杆440转动，进而通过转动杆440带动保持杆410在抽拉架430上绕第二方向转动，对保护膜300进行夹持；
S600，手持安装架100并驱动安装架100沿第一方向向远离土壤一侧移动，将样芯
取出。

[0058] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。