[发明专利]一种富水软岩的小柱岩样提取装置及提取方法

说明书

本发明公开了一种富水软岩的小柱岩样提取装置及提取方法，1、选择满足装置安装及作业条件的岩样取样区；2、在选取的岩样取样区标记冷却孔位置，钻孔并在冷却孔中注入设定量的水；3、在岩样取样区进行冷却作业，当达到设定的条件后，拆除冷却装置，并用混凝土填充冷却孔；4、将富水软岩的小柱岩样提取装置通过固定螺栓、固定锚栓固定到岩石中，完成安装固定；5、启动富水软岩的小柱岩样提取装置，在冰冻岩体上进行钻芯取样作业，当内层钻头所取岩样长度满足要求时停止作业，取出小柱岩样。本发明通过在岩样周围打孔注水并降温冰冻，通过双层取芯的方法，提高岩样周围岩体的整体强度，从而提取出完整的、满足室内三轴压缩实验的小柱岩样。

技术领域

本发明涉及一种富水软岩的小柱岩样提取装置及提取方法。

背景技术

富水软岩区域属于特殊地质构造，如岩脉、破碎岩体、软弱夹层等的相关力学参数是岩土工程领域中较复杂的问题，以往多依赖工程人员的主观判断以及一些经验化的现场测试手段，无法依靠室内三轴压缩实验进行精确判断，原因在于，特殊地质构造取样困难，当依靠常规的岩体取样方法时，岩体在软弱夹层、裂隙、岩石-土体分界面等处，往往因为粘结力较低而断裂，导致无法取出完整岩样。

为了解决上述问题，将这些特殊的地质构造进行冷冻处理，是一个切实可行的方案，而现有技术中，相关的装置和方法比较笨重且操作不便，也无法实现科学合理的取样。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种富水软岩的小柱岩样提取装置及提取方法，通过在岩样周围打孔注水并降温冰冻，提高岩样内部岩块之间的粘结力，通过双层取芯的方法，提取出完整的、满足室内三轴压缩实验的小柱岩样，进而对富水软岩的物理性质展开研究，装置结构简单且操作方法简便，取样的过程可以实时进行关键参数的监控，提高取样的有效性和科学性，避免无效操作。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种富水软岩的小柱岩样提取装置，包括钻头、驱动钻头取样的驱动组件和可固定在取样区的支撑架，所述钻头为双层钻头，所述双层钻头包括同轴设置的内层钻头和外层钻头，所述支撑架上设置有起降螺栓，所述驱动组件通过连接组件与起降螺栓连接。

优选，所述支撑架通过固定螺栓和固定锚栓固定在取样区。

优选，所述双层钻头设置有振动传感器。

优选，所述双层钻头设置有压力传感器。

优选，所述外层钻头的直径是内层钻头直径的2-4倍，所述外层钻头的取样端延伸出内层钻头的取样端至少一个岩样的长度。

优选，所述外层钻头和内层钻头的取样端均设置切削齿，切削齿的内侧与对应的外层钻头或内层钻头的内侧共面，切削齿的外侧与对应的外层钻头或内层钻头的外侧共面。

优选，所述支撑架沿着起降螺栓的两侧还设置有起降卡槽，所述连接组件可沿着起降卡槽上下移动。

优选，所述支撑架横截面呈L形，所述L形支撑架上设置有扶壁梁，所述连接组件设置有加强角。

一种富水软岩的小柱岩样提取方法，包括如下步骤：

步骤1、选择满足装置安装及作业条件的岩样取样区；

步骤2、在选取的岩样取样区标记冷却孔位置，钻孔并在冷却孔中注入设定量的水；

步骤3、在岩样取样区进行冷却作业，当达到设定的条件后，拆除冷却装置，并用混凝土填充冷却孔；

步骤4、将富水软岩的小柱岩样提取装置通过固定螺栓、固定锚栓固定到岩石中，完成安装固定；

步骤5、启动富水软岩的小柱岩样提取装置，在冰冻岩体上进行钻芯取样作业，当内层钻头所取岩样长度满足要求时停止作业，取出小柱岩样。