本发明专利技术提供一种用于钻孔取芯的钻孔取样装置及钻孔取样方法，该钻孔取样装置包括钻头，所述钻头内设有岩芯容纳腔，所述钻头下端设有收缩口，收缩口的直径小于岩芯容纳腔的直径；还包括取样装置，取样装置包括取样头，取样头为管状结构，取样头下端内壁设有撬断机构，取样头内设有若干夹紧机构，夹紧机构对岩芯进行夹持固定，套膜筒下端开口，取样头上端安装在套膜筒外侧。该用于钻孔取芯的钻孔取样装置及钻孔取样方法，能够解决现有钻孔取样过程中存在岩芯与钻杆内壁摩擦增大钻进阻力、岩芯损伤或者卡在钻杆内不易取出的问题。伤或者卡在钻杆内不易取出的问题。伤或者卡在钻杆内不易取出的问题。
【技术实现步骤摘要】
用于钻孔取芯的钻孔取样装置及钻孔取样方法
[0001]本专利技术涉及钻机原位取样领域，特别涉及一种用于钻孔取芯的钻孔取样装置及钻孔取样方法。
技术介绍
[0002]室内试验是研究岩石材料物理力学性质的主要手段，通过室内试验可以有效地探明岩石强度、变形等力学特性，对岩石材料进行钻孔取芯是目前常用的岩样制备手段。
[0003]钻机是对岩石材料进行取芯的主要机器，但是在钻机钻孔过程中，由于机器的运行和钻杆的旋转，会不可避免地产生离心力和振动，再者，钻机操控者一旦施加力量局部不均匀就会使钻进路线出现小角度倾斜，导致高速旋转的钻杆内壁会不断碰撞、摩擦岩芯，极容易对岩芯造成机械损伤，降低岩样自身强度，影响钻取岩芯的效率和质量。同时，岩芯与钻杆的摩擦进一步增大了钻进阻力，妨碍了钻孔取芯的进程。对于质量较好的岩石，达到钻进深度后，岩芯仍然与岩体连在一起，还需要用工具撬断岩芯才能取出岩芯，对于较深钻孔，操作过程复杂，效率低下。
技术实现思路
[0004]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种用于钻孔取芯的钻孔取样装置及钻孔取样方法，以解决现有钻孔取样过程中存在岩芯与钻杆内壁摩擦增大钻进阻力、岩芯损伤或者卡在钻杆内不易取出的问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种用于钻孔取芯的钻孔取样装置，包括钻头，所述钻头内设有岩芯容纳腔，所述钻头下端设有收缩口，收缩口的直径小于岩芯容纳腔的直径；还包括取样装置，取样装置包括取样头，取样头为管状结构，取样头下端内壁设有撬断机构，取样头内设有若干夹紧机构，夹紧机构对岩芯进行夹持固定，套膜筒下端开口，取样头上端安装在套膜筒外侧。
[0006]优选的方案中，所述撬断机构包括卡槽限位杆和撬动杆，取样头内壁设有第一铰支座和第二铰支座，卡槽限位杆和撬动杆的端部分别与第一铰支座和第二铰支座铰接，卡槽限位杆下侧上设有对撬动杆端部进行限位的限位槽。
[0007]优选的方案中，所述撬动杆和取样头内壁之间设有第一弹簧。
[0008]优选的方案中，所述撬动杆上设有限位块，第二铰支座上设有对限位块进行限位的限位凸起。
[0009]优选的方案中，所述夹紧机构为弹性夹片，弹性夹片向上倾斜设置。
[0010]优选的方案中，所述夹紧机构包括夹片，取样头内壁设有第三铰支座，夹片下端铰接在第三铰支座上，夹片向上倾斜设置，夹片与取样头内壁之间设有第二弹簧。
[0011]优选的方案中，所述取样头通过连接筒与套筒膜连接，取样头与连接筒螺纹连接，连接筒上端与套膜筒外壁螺纹连接。
[0012]优选的方案中，所述套膜筒外侧设有螺纹凸台，螺纹凸台上设有外螺纹，连接筒与
螺纹凸台螺纹连接，连接筒内壁与套膜筒外侧设有套膜间隙，套膜筒外侧套装试样膜，试样膜为筒状，一端开口，一端封闭，试样膜的开口端从套膜筒下端从下往上套入。
[0013]本专利技术还提供一种用于钻孔取芯的钻孔取样装置的钻孔取样方法，包括如下步骤：S1、将钻头安装在钻机上，对需要进行取样的岩石进行钻孔取芯，钻头对岩芯周围切削破岩，在岩芯周围产生切削槽；S2、取样装置组装；S3、将取样装置的取样头对准岩芯周围的切削槽，将取样装置向下压，岩芯上端与撬动杆接触，撬动杆对岩芯施加侧向的压力，将岩芯下端撬断，岩芯与岩石分离，取样装置继续向下移动，岩芯推动卡槽限位杆，解除卡槽限位杆对撬动杆的限位，受岩芯挤压后，卡槽限位杆和撬动杆向上转动，不影响岩芯继续相对取样头移动；S4、岩芯进入套膜筒中，夹紧机构对岩芯进行夹紧，待取样装置包裹住整段岩芯后，将取样装置连同岩芯同时向上取出；S5、拆下取样头，取出岩芯，完成操作。
[0014]优选的方案中，所述S2中，将试样膜从下至上套装在套膜筒上，然后再将套膜筒通过连接筒与取样头连接；所述S5中，拆下取样头后，将包覆试样膜的岩芯取出。
[0015]本专利技术提供的一种用于钻孔取芯的钻孔取样装置及钻孔取样方法，首先钻孔时，使岩芯的直径小于钻头的内径，减少钻孔的阻力，避免岩芯震动损坏，同时有利于后续的岩芯取出。当进行取样时，通过设置撬断机构能够对岩芯下端与岩石的连接位置进行撬断，方便岩芯的取出，随着取样装置的下压，能够使岩芯依次进入取样头、套膜筒中，夹紧机构不影响岩芯的进入，当将取样装置向上拉出时，在夹紧机构的作用下，岩芯能够随取样装置同步上移，实现岩芯的取出。优选的，通过在套膜筒套试验模，可以实现在进行岩芯取样时，同步完成岩芯的包膜，达到保持岩芯原状及保护岩芯完整性的目的。
附图说明
[0016]下面结合附图和实施实例对本专利技术作进一步说明：图1为本专利技术钻头的结构示意图；图2为钻头与岩芯的位置示意图；图3为实施例1的取样装置的结构示意图；图4为撬断机构的结构示意图；图5为套膜筒的结构示意图；图6为连接筒的结构示意图；图7为取样头的结构示意图；图8为实施例2的取样装置的结构示意图；图9为夹紧机构的结构示意图；图10为取样装置与岩芯的位置示意图；图中：钻头1，取样头2，夹紧机构3，套膜筒4，连接筒5，卡槽限位杆6，撬动杆7，第一铰支座8，第二铰支座9，第一弹簧10，试样膜11，套膜间隙12，收缩口101，夹片301，第三铰支座302，第二弹簧303，螺纹凸台401，限位槽601，限位块701，限位凸起901。
具体实施方式
[0017]实施例1：如图1~7所示，一种用于钻孔取芯的钻孔取样装置，包括钻头1，所述钻头1内设有岩芯容纳腔101，所述钻头1下端设有收缩口101，收缩口101的直径小于岩芯容纳腔101的直径，具体使用时，钻头1安装在钻机的空心钻杆下端，岩芯容纳腔101与钻杆的内径一致。钻头1的下端掺入金刚石颗粒，起切削破岩作用，随着钻进深度的增加，旋转震动的钻头以及钻杆内壁不易与岩芯产生接触，避免岩芯震动损坏，同时，减小了钻进过程中的摩擦阻力。同时，在岩芯周围产生切削槽，方便后续取样装置的使用。
[0018]包括取样装置，取样装置包括取样头2，取样头2为管状结构，取样头2下端内壁设有撬断机构，取样头2内设有若干夹紧机构3，夹紧机构3对岩芯进行夹持固定，当进行取样时，当取样装置向外拔出时，防止岩芯脱离取样装置。套膜筒4下端开口，取样头2上端安装在套膜筒4外侧，取样时，套膜筒4对岩芯进行容纳，方便将岩芯取出。套膜筒4上端可以设置施力杆，一方面方便对套膜筒4的操作，另一方面也方面与其他施力设备进行连接。
[0019]所述撬断机构设置在取样头2内壁一侧，包括卡槽限位杆6和撬动杆7，卡槽限位杆6设置在撬动杆7上方，卡槽限位杆6倾斜向上设置，撬动杆7倾斜向下设置，取样头2内壁设有第一铰支座8和第二铰支座9，卡槽限位杆6和撬动杆7的端部分别与第一铰支座8和第二铰支座9铰接，卡槽限位杆6下侧设有对撬动杆7端部进行限位的限位槽601。
[0020]将取样装置的取样头2对准岩芯周围的切削槽，将取样装置向下压，岩芯上端与撬动杆7接触，撬动杆7对岩芯施加侧向的压力，将岩芯下端撬断，岩芯与岩石分离，岩芯推动卡槽限位杆6，解除卡槽限位杆6对撬动杆7的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于钻孔取芯的钻孔取样装置，包括钻头（1），所述钻头（1）内设有岩芯容纳腔（101），其特征在于，所述钻头（1）下端设有收缩口（101），收缩口（101）的直径小于岩芯容纳腔（101）的直径；还包括取样装置，取样装置包括取样头（2），取样头（2）为管状结构，取样头（2）下端内壁设有撬断机构，取样头（2）内设有若干夹紧机构（3），夹紧机构（3）对岩芯进行夹持固定，套膜筒（4）下端开口，取样头（2）上端安装在套膜筒（4）外侧。2.根据权利要求1所述的一种用于钻孔取芯的钻孔取样装置，其特征在于，所述撬断机构包括卡槽限位杆（6）和撬动杆（7），取样头（2）内壁设有第一铰支座（8）和第二铰支座（9），卡槽限位杆（6）和撬动杆（7）的端部分别与第一铰支座（8）和第二铰支座（9）铰接，卡槽限位杆（6）下侧上设有对撬动杆（7）端部进行限位的限位槽（601）。3.根据权利要求2所述的一种用于钻孔取芯的钻孔取样装置，其特征在于，所述撬动杆（7）和取样头（2）内壁之间设有第一弹簧（10）。4.根据权利要求3所述的一种用于钻孔取芯的钻孔取样装置，其特征在于，所述撬动杆（7）上设有限位块（701），第二铰支座（9）上设有对限位块（701）进行限位的限位凸起（901）。5.根据权利要求1所述的一种用于钻孔取芯的钻孔取样装置，其特征在于，所述夹紧机构（3）为弹性夹片，弹性夹片向上倾斜设置。6.根据权利要求1所述的一种用于钻孔取芯的钻孔取样装置，其特征在于，所述夹紧机构（3）包括夹片（301），取样头（2）内壁设有第三铰支座（302），夹片（301）下端铰接在第三铰支座（302）上，夹片（301）向上倾斜设置，夹片（301）与取样头（2）内壁之间设有第二弹簧（303）。7.根据权利要求1所述的一种用于钻孔取芯的钻孔取样装置，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙钱程，周炳昊，崔春浩，赵凯冰，李铮，徐平，
申请(专利权)人：三峡大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。