[发明专利]用于钻孔取芯的钻孔取样装置及钻孔取样方法

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

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。

发明内容

本发明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。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

本发明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；