ПРОБООТБОРНИК

Полезная модель относится к области инженерно-геологических изысканий и может быть использована для отбора проб материала, слагающего россыпные месторождения.
Известна конструкция пробоотборника (грунтоноса), предназначенного для отбора проб песчаного и глинистого грунта и состоящего из двух основных частей: обуривающей и пробоотборной (см. Лобанов И.З. Новые приборы для определения инженерных свойств грунтов // Основания, фундаменты и подземные сооружения. Научные труды, вып.1, под общ. ред. Д.В.Яценко. - М.: ВШ, 1967, стр.170-174).
К недостаткам данного технического решения относится следующее. Образцы грунта отбираются этим грунтоносом прямо в кольцо, которое помещается затем непосредственно в испытательный прибор. В случае если конструкция прибора не предусматривает наличие грунтоносного кольца (например, прибор трехосного сжатия), образец приходится вынимать из кольца грунтоноса, что очень трудоемко: при переталкивании и выдавливании образца грунта (керна) не обеспечивается сохранность его первоначальных свойств.
Известен пробоотборник, содержащий подстаканник со съемной пробоотборной гильзой, выполненной с возможностью закрепления на конце штока, снабженного рукоятью (E02D 1/04, №48-26609, 7.03.1969-1973, Мимото Каракура: см. Механические испытания грунтов (1972-1975 гг.). Библиографический указатель. - Л.: ВНИИГ, 1976, стр.95). Низкий коэффициент трения и эластичность материала пробоотборной гильзы облегчают процесс выемки образца грунта в лаборатории для последующего испытания в сравнении с предыдущими вариантами.
Однако податливость пробоотборной гильзы при выемке образца грунта часто приводит к его деформации и потере целостности первоначального сложения. Кроме того, силы сцепления мягкопластичных глинистых грунтов оказываются настолько велики, что выемка образца, несмотря на низкий коэффициент трения материала гильзы, становится невозможна без нарушения первоначальной структуры грунта.
Известен также пробоотборник, содержащий цилиндрическую пробоотборную гильзу, выполненную с возможностью увеличения ее диаметра в процессе извлечения пробы, средство ввода пробоотборной гильзы в испытуемый материал (см. RU №2399723 E02D 1/04, G01N 1/02, 2009).
Недостаток этого решения - невозможность сохранения первоначальной структуры образца материала, отличающегося малой пластичностью, как например титано-магнетита и т.п. материала, слагающего россыпные месторождения. Кроме того, отбор материала с достаточно большой глубины (превышающей 1 м) невозможен, в том числе из-за невозможности погружения пробоотборника на большую глубину.
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое техническое решение, является обеспечение сохранности первоначальной структуры образца материала при его выемке из опробуемого массива россыпного месторождения.
Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, выражается в сохранении целостности пробы и обеспечение возможности отбора материала с глубины большей 2-3 м, при повышенной прочности материала, слагающего россыпь.
Поставленная задача решается тем, что пробоотборник, содержащий цилиндрическую пробоотборную гильзу, выполненную с возможностью удержания пробы, средство ее ввода в испытуемый материал и извлечения из него, отличающийся тем, что пробоотборная гильза выполнена в виде цилиндрической обечайки, один конец которой снабжен кольцевой буровой коронкой, за которой установлена кольцевая накладка из магнитного материала, а второй разъемно скреплен с хвостовиком, выполненным с возможностью фиксации в шпинделе буровой машины вращательного типа, кроме того, в хвостовике, выше кромки цилиндрической обечайки, выполнено сквозное отверстие, перпендикулярное продольной оси пробоотборной гильзы, с возможностью размещения в нем подъемного стержня.
Сопоставительный анализ существенных признаков предлагаемого технического решения с существенными признаками аналогов и прототипа свидетельствует о его соответствии критерию «новизна».
При этом совокупность признаков формулы полезной модели обеспечивает решение задачи полезной модели, а именно обеспечение сохранности первоначальной структуры образца материала при его выемке из опробуемого массива россыпного месторождения.
На фиг.1 изображен вертикальный разрез пробоотборника.
На чертежах показаны цилиндрическая пробоотборная гильза, выполненная в виде цилиндрической обечайки 1, кольцевая буровая коронка 2, кольцевая накладка 3 из магнитного материала, хвостовик 4 пробоотборника, стык 5 хвостовика 4 и цилиндрической обечайки 1, шпиндель 6 буровой машины, кромка 7 цилиндрической обечайки 1, сквозное отверстие 8, перпендикулярное продольной оси 9 пробоотборной гильзы, подъемный стержень 10, резьбовые стыки 11 отдельных секций и коронки 2.
Цилиндрическая обечайка 1 выполнена из трубчатого проката, предпочтительно из нескольких отрезков, длиной до 2 м, концы которых снабжены резьбой, предпочтительно конической, обеспечивающей гладкое (и изнутри и снаружи трубы) соединение (по типу используемой для соединения бурильных труб). Нижний конец обечайки 1 выполнен с возможностью закрепления на нем кольцевой буровой коронки 2 (типа используемой для выбуривания кернов) и кольцевой накладки 3 (непосредственно выше коронки 2). Материал кольцевой накладки 3 предпочтительно, сплав неодим-железо-бор (Nd-Fe-B) марки N45. Хвостовик 4 выполнен в виде стакана, дно которого выполнено в виде стержня с профилем, обеспечивающим возможность закрепления в шпинделе 6 буровой машины вращательного типа. При этом выше кромки 7 цилиндрической обечайки 1 выполнено сквозное отверстие 8, перпендикулярное продольной оси 9 пробоотборной гильзы с возможностью размещения в нем подъемного стержня 10, выполненного в виде металлического прутка длиной, примерно на 20 см большей диаметра хвостовика 4.
Пробоотборник работает следующим образом.
Осуществляют сборку устройства, для чего на концах обечайки 1 фиксируют хвостовик 4, кольцевую буровую коронку 2 и кольцевую накладку 3. Собранную таким образом пробоотборную гильзу известным образом фиксируют в шпинделе 6 буровой машины. Далее осуществляют бурение собранной с подачей вниз, при необходимости дополнительно используют вибратор (на чертежах не показан). Таким образом, пробоотборник опускается вниз, внедряясь в массив россыпи. Проба материала при этом продавливается в полость пробоотборника (в полость обечайки 1).
После выхода на глубину, требующую наращивания длины обечайки 1, бурение останавливают, известным образом наращивают длину цилиндрической обечайки 1 (аналогично, как наращивают буровой став в процессе бурения). После чего бурение продолжают до выхода на заданную глубину. Далее пробоотборную гильзу извлекают усилием вверх, при этом через сквозное отверстие 8 пропускают подъемный стержень 10 и за его концы, выступающие из хвостовика 4, известным образом цепляют стропы подъемного механизма (на чертежах не показан). Магнитное поле, создаваемое в полости цилиндрической обечайки 1 магнитами кольцевой накладки 3, блокирует магнитные компоненты, в том числе и слабомагнитные, что исключает их выпадение из пробоотборника и не дает высыпаться остальному материалу, отобранному из россыпи.
После извлечения пробоотборника из россыпи его отсоединяют от шпинделя 6 буровой машины, располагают горизонтально (на подстилке из плотного материала, например, полиэтиленовой пленки). Далее откручивают хвостовик 4 и выгружают содержимое пробоотборника в виде длинного валика, высыпая его через верхнюю кромку 7 цилиндрической обечайки 1. При необходимости материал подталкивают со стороны буровой коронки, например, толкая длинной штангой цилиндрическую прокладку, близкую по диаметру к внутренней полости обечайки (при необходимости обечайку разбирают на составные секции). Далее материал пробы складируют и обрабатывают известным образом.
После извлечения пробы хвостовик 4 возвращают на место, пробоотборник вновь фиксируют в шпинделе 6 буровой машины и процесс отбора проб повторяется.