本發(fā)明屬于巖石鉆進，具體是指一種地下巖土層的檢測鉆探裝置。

背景技術(shù)：

1、地下鉆探工作，多是為了分析地下的土質(zhì)或結(jié)構(gòu)分布，例如不同的深度，分布的是巖層還是土層；一般來講，都需要在將巖芯取出之后，再對其進行觀察和檢測、判斷其分類，但是這種方法不僅步驟繁瑣，而且?guī)r芯被輸送上去的過程中，鉆頭仍在下降，因此對于此部位巖芯的實際取樣深度，就很難保證準確。

2、為了解決上述問題，本方案利用鉆探過程中感應(yīng)硬度的方式，來判斷當前的鉆探位置是巖層還是土層，此方式尤其適用于土壤相對松散、與巖層硬度區(qū)別明顯的工況。

3、對于小直徑的鉆探工作，并不一定需要將鉆孔產(chǎn)生的碎屑排到地面上，還可以在鉆進的過程中，將土壤和碎石塊朝向四周的土壤中擠壓，從而避免了長距離向上輸送時帶來的一系列問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提出了一種朝向四周擠壓碎屑、不需要長距離向上輸送的地下巖土層的檢測鉆探裝置，由于地下可能有巖層和土層，可以將碎屑壓到土層處，但是巖層幾乎是不可壓縮的，因此如何解決在未知位置，都能良好地實現(xiàn)碎屑朝向四周的擠壓排出，是本技術(shù)思路面臨的主要問題。

2、為了解決這一問題，本發(fā)明創(chuàng)造性地提出了彈性側(cè)向擠壓機構(gòu)和往復(fù)擠壓驅(qū)動機構(gòu)，通過外部套筒和內(nèi)部軸桿的相對旋轉(zhuǎn)驅(qū)動往復(fù)升降式螺旋支架往復(fù)升降，從而在將巖土碎屑持續(xù)輸送的過程中，將其朝向四周推動擠壓，不僅能夠就地將碎屑處理掉，還能對土壤孔洞的側(cè)壁進行加固，方便后續(xù)的采樣和其他測量等工作；為了解決巖層側(cè)壁無法被壓縮的問題，本發(fā)明提出了阻力過大時能夠回縮的彈性伸縮頂桿，通過彈性伸縮頂桿的回縮使得巖層處的碎屑不會強制朝向四周擠壓，從而保證往復(fù)升降式螺旋支架的流暢升降和土層處擺動推料組件的正常運動。

3、本發(fā)明采取的技術(shù)方案如下：本發(fā)明提出了一種地下巖土層的檢測鉆探裝置，包括旋轉(zhuǎn)鉆探機構(gòu)、彈性側(cè)向擠壓機構(gòu)、往復(fù)擠壓驅(qū)動機構(gòu)和延長桿組件，所述彈性側(cè)向擠壓機構(gòu)和往復(fù)擠壓驅(qū)動機構(gòu)設(shè)于旋轉(zhuǎn)鉆探機構(gòu)上，所述延長桿組件設(shè)于彈性側(cè)向擠壓機構(gòu)和往復(fù)擠壓驅(qū)動機構(gòu)上。

4、通過彈性側(cè)向擠壓機構(gòu)和往復(fù)擠壓驅(qū)動機構(gòu)的往復(fù)運動，能夠在將巖土碎屑朝上輸送的過程中，同時將其朝向四周擠壓，不僅避免了深處鉆孔時巖土碎屑排出難度大的問題，還能通過擠壓的方式對孔洞的側(cè)壁進行加固，以便撤出鉆頭后進行后續(xù)的測量工作。

5、進一步地，所述旋轉(zhuǎn)鉆探機構(gòu)包括螺旋鉆進頭和空心螺旋絞龍，所述空心螺旋絞龍和螺旋鉆進頭相對固定設(shè)置，所述螺旋鉆進頭的側(cè)面設(shè)有螺旋輸送槽，所述螺旋鉆進頭的頂部設(shè)有旋轉(zhuǎn)槽，所述空心螺旋絞龍由中心套筒和螺旋葉片組成，所述中心套筒上環(huán)形陣列設(shè)有縱向滑槽。

6、通過對螺旋鉆進頭的擠壓和旋轉(zhuǎn)，一方面能夠?qū)⒙菪@進頭朝向深處推進，另一方面還能通過螺旋輸送槽和空心螺旋絞龍將旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的巖土碎屑持續(xù)朝向上方輸送，在朝向側(cè)面擠壓的過程中持續(xù)向上輸送，在巖層的位置無法朝向側(cè)面擠壓時，能夠?qū)⑺樾祭^續(xù)向上輸送至土層的位置。

7、作為優(yōu)選地，所述旋轉(zhuǎn)鉆探機構(gòu)還包括壓力傳感器，所述壓力傳感器設(shè)于螺旋鉆進頭和空心螺旋絞龍之間，通過壓力傳感器能夠反饋螺旋鉆進頭和空心螺旋絞龍之間的相對擠壓力。

8、通過壓力傳感器能夠反饋螺旋鉆進頭朝向下方的鉆進壓力，通過壓力能夠反饋目標位置的硬度，進而判斷當前鉆進位置是土層還是巖層。

9、進一步地，所述彈性側(cè)向擠壓機構(gòu)包括支架升降復(fù)位組件、擺動推料組件、彈性頂撐組件和柔性擋止罩，所述支架升降復(fù)位組件設(shè)于旋轉(zhuǎn)鉆探機構(gòu)上，所述擺動推料組件轉(zhuǎn)動旋轉(zhuǎn)鉆探機構(gòu)上，所述彈性頂撐組件轉(zhuǎn)動設(shè)于支架升降復(fù)位組件和擺動推料組件之間，所述擺動推料組件和彈性頂撐組件沿螺旋線陣列設(shè)置，所述柔性擋止罩覆蓋于擺動推料組件的外部。

10、通過彈性側(cè)向擠壓機構(gòu)的往復(fù)運動，能夠?qū)⑺樾汲蛩闹芡苿訑D壓，從而完成孔壁的加固和碎屑的處理。

11、作為優(yōu)選地，所述支架升降復(fù)位組件包括往復(fù)升降式螺旋支架和復(fù)位彈簧，所述往復(fù)升降式螺旋支架滑動升降設(shè)于中心套筒中，所述往復(fù)升降式螺旋支架由相互交叉設(shè)置的螺旋部和垂直桿部組成，所述垂直桿部的底部設(shè)有圓環(huán)部，所述復(fù)位彈簧設(shè)于圓環(huán)部和螺旋鉆進頭之間。

12、作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，所述擺動推料組件包括翻折式骨架、伸縮滑板和擺動鉸接座，所述翻折式骨架由固定部、折彎部和擺動部組成，所述固定部固接于螺旋葉片的下方，所述擺動部和固定部之間通過能夠變形的折彎部連接，所述伸縮滑板卡合滑動設(shè)于擺動部上，所述擺動鉸接座固接于擺動部上。

13、通過往復(fù)升降式螺旋支架的往復(fù)升降，能夠推動擺動部往復(fù)擺動，通過伸縮滑板和擺動部的相對滑動，能夠使得擺動部和伸縮滑板的總長度自動與升降導向組件的長度相適應(yīng)，從而起到推動碎屑朝向四周擠壓的技術(shù)目的。

14、作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，所述彈性頂撐組件包括彈性伸縮頂桿和頂撐彈簧，所述彈性伸縮頂桿的一端轉(zhuǎn)動設(shè)于螺旋部上，所述彈性伸縮頂桿的另一端轉(zhuǎn)動設(shè)于擺動鉸接座上，所述彈性伸縮頂桿中間設(shè)有伸縮桿部，通過伸縮桿部的伸縮能夠改變彈性伸縮頂桿的總長度，所述頂撐彈簧套設(shè)于彈性伸縮頂桿上，在頂撐彈簧的彈力作用下，彈性伸縮頂桿具有保持自身長度的趨勢

15、通過可以伸縮并通過頂撐彈簧保持自身長度的彈性伸縮頂桿，在當前位置位于土層處時，通過彈性伸縮頂桿對擺動部的推動能夠?qū)⑺樾紨D入土層中，而在當前位置位于巖層處時，由于巖層無法被壓縮，因此擺動部無法充分擺動，此時頂撐彈簧就會被壓縮，通過彈性伸縮頂桿的自身回縮方式能夠避免此種情況下發(fā)生卡死的問題。

16、作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，所述柔性擋止罩由柔性部和彈性部組成，所述柔性部的端部固接于螺旋葉片的下方，所述柔性部設(shè)于擺動部的外部，所述彈性部的一端固接于螺旋葉片的上方，所述伸縮滑板固接于螺旋葉片的另一端處。

17、柔性部具備柔性和較小的延展性，因此柔性部能夠在擺動部的支撐下提供對巖土碎屑的推力，并且能夠在擺動部擺動的過程中，通過自身的小幅度收縮回彈，使得柔性部始終表現(xiàn)為一個流暢的曲面；彈性部具備柔性和較大的彈性，在擺動部擺動的時候，能夠通過自身的收縮回彈避免柔性擋止罩發(fā)生明顯褶皺，往復(fù)升降式螺旋支架上升時，又能通過彈性部的伸長允許柔性部跟隨擺動部運動，更重要的是，在彈性側(cè)向擠壓機構(gòu)往復(fù)擠壓的過程中，通過彈性部能夠保持柔性擋止罩的密封性，避免巖土碎屑進入柔性擋止罩的內(nèi)部、污染內(nèi)部的傳動結(jié)構(gòu)；旋轉(zhuǎn)鉆探機構(gòu)和柔性擋止罩其余的固定接縫處也都通過合適的方式進行密封。

18、進一步地，所述往復(fù)擠壓驅(qū)動機構(gòu)包括中心軸桿和升降導向組件，所述中心軸桿轉(zhuǎn)動設(shè)于旋轉(zhuǎn)槽中，所述升降導向組件陣列設(shè)于中心軸桿上。

19、作為優(yōu)選地，所述升降導向組件包括導向圓柱和導向凸臺，所述導向圓柱固接于中心軸桿上，所述導向圓柱的側(cè)面環(huán)形均布設(shè)有垂直滑槽和傾斜滑槽，所述垂直滑槽和傾斜滑槽交替設(shè)置，所述傾斜滑槽的一端與一個垂直滑槽的頂端貫通連接，所述傾斜滑槽的另一端與另一個垂直滑槽的底端貫通連接，所述導向凸臺滑動設(shè)于垂直滑槽和傾斜滑槽中。

20、通過垂直滑槽和傾斜滑槽對導向凸臺的導向，結(jié)合復(fù)位彈簧持續(xù)施加給往復(fù)升降式螺旋支架的彈力，能夠在二者相對旋轉(zhuǎn)的過程中，驅(qū)動往復(fù)升降式螺旋支架往復(fù)升降，進而通過往復(fù)升降式螺旋支架的升降運動來驅(qū)動擺動推料組件和彈性頂撐組件運動。

21、進一步地，所述延長桿組件包括外部套筒、內(nèi)部軸桿和連接軸承，所述延長桿組件陣列設(shè)有若干組，所述外部套筒固接于空心螺旋絞龍上，所述內(nèi)部軸桿固接于中心軸桿上，所述外部套筒和內(nèi)部軸桿之間通過連接軸承轉(zhuǎn)動連接。

22、外部套筒和內(nèi)部軸桿的長度和數(shù)量，可以視實際的鉆進深度情況靈活搭配。

23、采用上述結(jié)構(gòu)本發(fā)明取得的有益效果如下：

24、（1）通過彈性側(cè)向擠壓機構(gòu)和往復(fù)擠壓驅(qū)動機構(gòu)的往復(fù)運動，能夠在將巖土碎屑朝上輸送的過程中，同時將其朝向四周擠壓，不僅避免了深處鉆孔時巖土碎屑排出難度大的問題，還能通過擠壓的方式對孔洞的側(cè)壁進行加固，以便撤出鉆頭后進行后續(xù)的測量工作。

25、（2）通過對螺旋鉆進頭的擠壓和旋轉(zhuǎn)，一方面能夠?qū)⒙菪@進頭朝向深處推進，另一方面還能通過螺旋輸送槽和空心螺旋絞龍將旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的巖土碎屑持續(xù)朝向上方輸送，在朝向側(cè)面擠壓的過程中持續(xù)向上輸送，在巖層的位置無法朝向側(cè)面擠壓時，能夠?qū)⑺樾祭^續(xù)向上輸送至土層的位置。

26、（3）通過壓力傳感器能夠反饋螺旋鉆進頭朝向下方的鉆進壓力，通過壓力能夠反饋目標位置的硬度，進而判斷當前鉆進位置是土層還是巖層。

27、（4）通過彈性側(cè)向擠壓機構(gòu)的往復(fù)運動，能夠?qū)⑺樾汲蛩闹芡苿訑D壓，從而完成孔壁的加固和碎屑的處理。

28、（5）通過往復(fù)升降式螺旋支架的往復(fù)升降，能夠推動擺動部往復(fù)擺動，通過伸縮滑板和擺動部的相對滑動，能夠使得擺動部和伸縮滑板的總長度自動與升降導向組件的長度相適應(yīng)，從而起到推動碎屑朝向四周擠壓的技術(shù)目的。

29、（6）通過可以伸縮并通過頂撐彈簧保持自身長度的彈性伸縮頂桿，在當前位置位于土層處時，通過彈性伸縮頂桿對擺動部的推動能夠?qū)⑺樾紨D入土層中，而在當前位置位于巖層處時，由于巖層無法被壓縮，因此擺動部無法充分擺動，此時頂撐彈簧就會被壓縮，通過彈性伸縮頂桿的自身回縮方式能夠避免此種情況下發(fā)生卡死的問題。

30、（7）柔性部具備柔性和較小的延展性，因此柔性部能夠在擺動部的支撐下提供對巖土碎屑的推力，并且能夠在擺動部擺動的過程中，通過自身的小幅度收縮回彈，使得柔性部始終表現(xiàn)為一個流暢的曲面；彈性部具備柔性和較大的彈性，在擺動部擺動的時候，能夠通過自身的收縮回彈避免柔性擋止罩發(fā)生明顯褶皺，往復(fù)升降式螺旋支架上升時，又能通過彈性部的伸長允許柔性部跟隨擺動部運動，更重要的是，在彈性側(cè)向擠壓機構(gòu)往復(fù)擠壓的過程中，通過彈性部能夠保持柔性擋止罩的密封性，避免巖土碎屑進入柔性擋止罩的內(nèi)部、污染內(nèi)部的傳動結(jié)構(gòu)；旋轉(zhuǎn)鉆探機構(gòu)和柔性擋止罩其余的固定接縫處也都通過合適的方式進行密封。

31、（8）通過垂直滑槽和傾斜滑槽對導向凸臺的導向，結(jié)合復(fù)位彈簧持續(xù)施加給往復(fù)升降式螺旋支架的彈力，能夠在二者相對旋轉(zhuǎn)的過程中，驅(qū)動往復(fù)升降式螺旋支架往復(fù)升降，進而通過往復(fù)升降式螺旋支架的升降運動來驅(qū)動擺動推料組件和彈性頂撐組件運動。