室内岩体结构面直剪试验试件取样系统及其钻取装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种岩土工程科学试验领域中室内岩体结构面直剪试验试件取样系统及其钻取装置。钻取的试件为圆柱体，区别与传统的方块体试件，制件方法具有本质不同。采用双层钻头，冷却水从双层钻头的夹层空腔内流向切割处，既能对钻头进行冷却，又能减小水流对岩体结构面的影响。采用变频电机，针对不同的结构面，如胶结较好的结构面、软弱夹层等，采用不同钻速，提高制样成功率。夹具装置能够在取样时对试件进行加固，防止结构面被扰动。防止结构面被扰动。防止结构面被扰动。

【技术实现步骤摘要】
室内岩体结构面直剪试验试件取样系统及其钻取装置


[0001]本技术属于岩土工程科学试验领域，具体是岩土工程科学试验领域中室内岩体结构面直剪试验试件取样系统及其钻取装置。

技术介绍

[0002]岩体直剪试验用来测定岩体抵抗剪切破坏的能力，为地(坝)基、地下建筑物和边坡的稳定计算分析提供抗剪强度参数，是水利工程勘察设计中的重要一环。目前，岩体直剪试验主要分为混凝土与岩体接触面直剪试验、结构面直剪试验以及岩体直剪试验三种类型。其中，地基中软弱结构面的存在，严重影响着工程的安全性，制约着工程的规模及成本。历史上，大多数水利工程的破坏都是因为坝基沿软弱结构面失稳滑动造成的。因此，充分进行岩体结构面直剪试验，正确选取结构面的直剪强度参数，对水工建筑物及其地基的稳定性分析显得尤为重要。
[0003]传统的岩体结构面直剪试验多在现场原位进行，试验时，需要人工在岩体中开凿出尺寸为50cm*50cm*35cm或70cm*70cm*35cm的长方体岩体结构面试件，易对原始结构面造成扰动。另外，现场原位试验的设备较为笨重，运输和安装较为复杂。因此，现场岩体结构面直剪试验具有准确性低、试验周期长、试验成本高等缺点。为减少投资、缩短工期和降低人力资源成本，将现场原位直剪试验改为现场取样、室内试验是有效的途径之一。目前，越来越多的工程开始采用室内岩体结构面直剪试验(又称岩体结构面中型剪试验)，试件尺寸为边长不小15cm的立方体或直径不小于15cm的圆柱体，可以实现现场取样，室内试验，具有准确性高、试验周期短、试验成本低等优点，克服了现场岩体结构面直剪试验的不足。
[0004]然而，室内岩体结构面直剪试验现场取样时结构面的扰动问题制约着该试验的发展。经过努力，一些学者和机构在该方面取得了进展，如长春地质学院研制了软弱夹层剪切原状样取样机，使用切口窄、镶刃较密的金刚石圆盘片对岩体进行切割；中国水利水电科学研究院岩土所采用风钻和防尘设备，采用先加固、后切割的方法进行制件。但是，上述方法均只能采取方块体试样，取样过程中需保持至少四个凌空面才能保证试样少受扰动，具有耗时长、效率低、制样成功率低等缺点。

技术实现思路

[0005]本技术的目的是提供一种便于操作的钻取装置，其技术方案如下：
[0006]钻取装置，包括：
[0007]滑杆，所述滑杆的一端设有用于固定在岩层表面上的底座，滑杆的一侧设有沿轴向延伸的齿条；
[0008]套筒，所述套筒滑动套接在滑杆上，套筒上连接有与所述齿条啮合而用于带动套筒沿滑杆的杆长方向直线移动的手摇升降机构；
[0009]变频钻机，所述变频钻机的机座固定在套筒上，变频钻机的输出端与滑杆的杆长方向平行且朝向底座方向；
[0010]钻杆，所述钻杆有一节或依次可拆对接的多节、并连接在变频钻机的输出端；
[0011]钻头，所述钻头具有一端开口、另一端封闭的圆套筒形的钻筒，钻筒的封闭端同轴连接在钻杆远离变频电机的一端，开口端的边沿上设有在圆周方向间隔均布的金刚石锯齿，相邻两金刚石锯齿之间设有位于开口端的环端面上的出水口，出水口连通有位于钻筒的筒壁内的夹层通道，夹层通道还连通有位于钻筒的封闭端上侧的入水口。
[0012]优选地，钻筒具有间隔套接的内筒和外筒，内筒和外筒均为一端开口、另一端封闭、并且在两者之间形成筒形的所述夹层通道，内筒的封闭端和外筒的封闭端密封固定在钻杆端部同轴固定的连接器上，所述金刚石锯齿有多个、并焊接在内筒开口端边沿和外筒的开口端边沿之间。
[0013]优选地，所述入水口位于连接器远离钻筒开口端的一端，并在连接器上开设有与所述夹层通道相通的过流通道；所述钻杆为与所述入水口相通的中空结构，钻杆的输入端连接有位于变频钻机输出端上的开关阀门，开关阀门通过水管连接有水桶。
[0014]优选地，底座上开设有均布在滑杆四周的螺栓穿孔。
[0015]优选地，钻筒的内腔为圆柱形，封闭端的壁面和筒壁之间通过直角过渡。
[0016]本技术的另一目的是提供一种应用上述钻取装置的室内岩体结构面直剪试验试件取样系统，其技术方案如下：
[0017]室内岩体结构面直剪试验试件取样系统，包括夹具、撬杠、取样钩和钻取装置，其中夹具为卡箍形的套筒，钻取装置具有：
[0018]滑杆，所述滑杆的一端设有用于固定在岩层表面上的底座，滑杆的一侧设有沿轴向延伸的齿条；
[0019]套筒，所述套筒滑动套接在滑杆上，套筒上连接有与所述齿条啮合而用于带动套筒沿滑杆的杆长方向直线移动的手摇升降机构；
[0020]变频钻机，所述变频钻机的机座固定在套筒上，变频钻机的输出端与滑杆的杆长方向平行且朝向底座方向；
[0021]钻杆，所述钻杆有一节或依次可拆对接的多节、并连接在变频钻机的输出端；
[0022]钻头，所述钻头具有一端开口、另一端封闭的圆套筒形的钻筒，钻筒的封闭端同轴连接在钻杆远离变频电机的一端，开口端的边沿上设有在圆周方向间隔均布的金刚石锯齿，相邻两金刚石锯齿之间设有位于开口端的环端面上的出水口，出水口连通有位于钻筒的筒壁内的夹层通道，夹层通道还连通有位于钻筒的封闭端上侧的入水口。
[0023]优选地，钻筒具有间隔套接的内筒和外筒，内筒和外筒均为一端开口、另一端封闭、并且在两者之间形成筒形的所述夹层通道，内筒的封闭端和外筒的封闭端密封固定在钻杆端部同轴固定的连接器上，所述金刚石锯齿有多个、并焊接在内筒开口端边沿和外筒的开口端边沿之间。
[0024]优选地，所述入水口位于连接器远离钻筒开口端的一端，并在连接器上开设有与所述夹层通道相通的过流通道；所述钻杆为与所述入水口相通的中空结构，钻杆的输入端连接有位于变频钻机输出端上的开关阀门，开关阀门通过水管连接有水桶。
[0025]优选地，底座上开设有均布在滑杆四周的螺栓穿孔。
[0026]优选地，钻筒的内腔为圆柱形，封闭端的壁面和筒壁之间通过直角过渡。
[0027]本技术的有益效果：
[0028]本技术采用双层钻头在变频电机的驱动下，在岩壁上钻取圆柱体试件，通过辅助的取样和浇件装置，快速制取试件，具有对结构面扰动小、操作简单、取样速度快、成功率高等优点，是对室内岩体结构面直剪试验制件方法及设备的一次创新，对于推动室内岩体结构面直剪试验技术改进，为勘察设计工作提供更加真实、准确、科学的数据具有重要意义。
附图说明
[0029]图1是本技术取样系统在水平岩壁上取样的使用状态示意图；
[0030]图2是本技术取样系统在垂直岩壁上取样的使用状态示意图；
[0031]图3是图1所取试件的示意图；
[0032]图4是图2所取试件的示意图；
[0033]图5是本技术取样系统的钻头的示意图；
[0034]图6是图5的仰视图；
[0035]图7是本技术取样系统在垂直岩壁上取出试件的使用状态示意图；
[0036]图8是本技术取样系统的夹具示意图；
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.钻取装置，其特征在于，包括：滑杆，所述滑杆的一端设有用于固定在岩层表面上的底座，滑杆的一侧设有沿轴向延伸的齿条；套筒，所述套筒滑动套接在滑杆上，套筒上连接有与所述齿条啮合而用于带动套筒沿滑杆的杆长方向直线移动的手摇升降机构；变频钻机，所述变频钻机的机座固定在套筒上，变频钻机的输出端与滑杆的杆长方向平行且朝向底座方向；钻杆，所述钻杆有一节或依次可拆对接的多节、并连接在变频钻机的输出端；钻头，所述钻头具有一端开口、另一端封闭的圆套筒形的钻筒，钻筒的封闭端同轴连接在钻杆远离变频电机的一端，开口端的边沿上设有在圆周方向间隔均布的金刚石锯齿，相邻两金刚石锯齿之间设有位于开口端的环端面上的出水口，出水口连通有位于钻筒的筒壁内的夹层通道，夹层通道还连通有位于钻筒的封闭端上侧的入水口。2.根据权利要求1所述的钻取装置，其特征在于，钻筒具有间隔套接的内筒和外筒，内筒和外筒均为一端开口、另一端封闭、并且在两者之间形成筒形的所述夹层通道，内筒的封闭端和外筒的封闭端密封固定在钻杆端部同轴固定的连接器上，所述金刚石锯齿有多个、并焊接在内筒开口端边沿和外筒的开口端边沿之间。3.根据权利要求2所述的钻取装置，其特征在于，所述入水口位于连接器远离钻筒开口端的一端，并在连接器上开设有与所述夹层通道相通的过流通道；所述钻杆为与所述入水口相通的中空结构，钻杆的输入端连接有位于变频钻机输出端上的开关阀门，开关阀门通过水管连接有水桶。4.根据权利要求1
‑
3中任意一项所述的钻取装置，其特征在于，底座上开设有均布在滑杆四周的螺栓穿孔。5.根据权利要求1
‑
3中任意一项所述的钻取装置，其特征在于，钻筒的内腔为圆柱形，封闭端的壁面和筒壁之间通过直角过渡。6.室内岩体结构面直剪试验试件取样系统，其特征在于，包括夹具、撬杠、取样钩和钻取装置，其中夹具为卡箍形的套筒，钻...

【专利技术属性】
技术研发人员：方旭东，邓伟杰，李振灵，李禄禄，杜卫长，万岳，耿轶君，朱永和，陈艳，庄静怡，郭冲，赵顺利，熊传义，王增玉，随裕华，
申请(专利权)人：江河工程检验检测有限公司，
类型：新型
国别省市：