[发明专利]基于管状织物抽拔顺滑机理的钻探采样装置及方法

权利要求书

1.一种基于管状织物抽拔顺滑机理的钻探采样装置，其特征在于，包括钻探采样机构、信号采集系统和样品盛装装置；所述的样品盛装装置包括储样筒以及设于储样筒内的土壤颗粒物；所述的钻探采样机构包括动力机构以及样品收集机构；所述的动力机构包括中空螺旋钻杆以及固定于中空螺旋钻杆下端的空心钻头，空心钻头设于储样筒上侧；所述的样品收集机构包括圆管、管状织物、设于圆管内的夹紧装置以及柔性拉绳，圆管设于中空螺旋钻杆内，管状织物的上端套接于圆管外壁上，下端内翻至圆管内部的头端拐角处，由夹紧装置夹持；所述的信号采集系统包括推拉力计，柔性拉绳下端与夹紧装置连接从而牵引管状织物，上端与推拉力计相连；所述的中空螺旋钻杆能够螺旋向下给进，当中空螺旋钻杆螺旋向下给进时，圆管能够随中空螺旋钻杆同步向下运动。

2.如权利要求1所述的基于管状织物抽拔顺滑机理的钻探采样装置，其特征在于，所述的动力结构还包括升降板、导轨、调速电机以及固定板；所述的样品收集机构还包括固定于升降板上的圆管固定平台，圆管的上端固定连接圆管固定平台；固定板设于支撑架上，固定板上固定有导轨，升降板设于导轨上并能沿导轨上下滑动，中空螺旋钻杆穿过升降板以及固定板，中空螺旋钻杆能在调速电机的带动下螺旋向下给进，当中空螺旋钻杆螺旋向下给进时，升降板在中空螺旋钻杆的带动下向下运动，进而带动圆管同步向下运动。

3.如权利要求2所述的基于管状织物抽拔顺滑机理的钻探采样装置，其特征在于，所述的调速电机固定于升降板上，升降板上还设有用于平衡调速电机的重量的平衡重锤。

4.如权利要求2所述的基于管状织物抽拔顺滑机理的钻探采样装置，其特征在于，所述的样品收集机构还包括末端封口装置，所述的末端封口装置设于管状织物的上端。

5.如权利要求1所述的基于管状织物抽拔顺滑机理的钻探采样装置，其特征在于，所述的信号采集系统还包括带有信号采集软件的微型计算机，微型计算机与推拉力计相连。

6.一种基于管状织物抽拔顺滑机理的钻探采样方法，其特征在于，采用权利要求1-5中任一项所述的基于管状织物抽拔顺滑机理的钻探采样装置，具体步骤包括：钻探采样开始后，中空螺旋钻杆以恒定速率螺旋向下给进，位于内部的圆管同步垂直向下给进，假定该过程中柔性拉绳的长度和状态始终保持不变，套接于圆管外壁的管状织物在柔性拉绳的牵引作用下被抽拔内翻至圆管内部，同步包覆空心钻头钻取的土壤颗粒物，完成回折抽拔及样品包覆过程，在该过程中，推拉力计测量得到管状织物的抽拔力。

7.如权利要求6所述的基于管状织物抽拔顺滑机理的钻探采样方法，其特征在于，为尽量降低管状织物与圆管之间的摩擦作用，减小管状织物的内翻力，管状织物初始状态设为波纹式褶皱折叠态。

8.如权利要求6所述的基于管状织物抽拔顺滑机理的钻探采样方法，其特征在于，所述的基于管状织物抽拔顺滑机理的钻探采样方法还包括计算管状织物的抽拔顺滑度，所述的抽拔顺滑度的计算公式为：

式中：S_p为抽拔顺滑度；F_p为抽拔力；F_b为管状织物的断裂强力。

9.权利要求1-5中任一项所述的基于管状织物抽拔顺滑机理的钻探采样装置在空间技术、地质考察、考古发现的小块状固体岩、土样的地层钻探采样和样品收集中的应用。