本發(fā)明涉及巖土工程，尤其涉及一種弱膠結(jié)巖體原位微擾動采樣裝置。

背景技術(shù)：

1、弱膠結(jié)巖體采樣目前存在的問題主要包括破壞和失水。首先，弱膠結(jié)巖體在采樣過程中容易發(fā)生破壞。由于巖體的弱結(jié)構(gòu)和低抗剪強度，采樣器施加的應(yīng)力可能超過巖體的承載能力，導(dǎo)致巖體發(fā)生破壞。而破壞又會使采樣樣品失去完整性，無法準確代表原始巖體的特性。其次，失水是指在采樣過程中巖體失去水分。當(dāng)巖體被采樣器取樣或運輸過程中，巖體與周圍環(huán)境的接觸面積增大，導(dǎo)致巖體中的水分流失。失水會導(dǎo)致巖體體積變小，密度增加，從而影響巖體的物理性質(zhì)和水分含量。

2、現(xiàn)有技術(shù)中，由于采樣裝置設(shè)計不合理，常常導(dǎo)致樣品破壞和失水，影響后期的實驗數(shù)據(jù)的準確性。因此，亟待開發(fā)一種可以避免樣品破壞和失水的采樣裝置。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種弱膠結(jié)巖體原位微擾動采樣裝置，避免采樣樣品在采樣和運輸過程中的破壞和失水，影響后期實驗數(shù)據(jù)準確性的問題。

2、為實現(xiàn)上述目標，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：

3、一種弱膠結(jié)巖體原位微擾動采樣裝置，包括外保護殼、固定系統(tǒng)、充抽氣系統(tǒng)和切割系統(tǒng)；所述外保護殼適于支撐所述固定系統(tǒng)；所述固定系統(tǒng)設(shè)置于所述外保護殼內(nèi)，并且適于盛放巖體以及改變其狀態(tài)而適于固定巖體；所述充抽氣系統(tǒng)與所述固定系統(tǒng)連接，并且適于向所述固定系統(tǒng)充放氣而改變其狀態(tài)；所述切割系統(tǒng)安裝在所述外保護殼的底部，并且適于對巖體進行原位切割。

4、可選地，所述外保護殼采用剛性圓管，并且其內(nèi)壁設(shè)置若干固定器以安裝所述固定系統(tǒng)。

5、可選地，所述固定系統(tǒng)采用雙層保護系統(tǒng)，并且包括設(shè)置于所述外保護殼內(nèi)的熱縮管和防水膜；所述防水膜圍繞所述外保護殼的內(nèi)周設(shè)置，并且其內(nèi)部適于盛放巖體；所述熱縮管套設(shè)于所述防水膜和所述外保護殼的內(nèi)壁之間，并且適于受熱收縮以使所述防水膜緊密包裹巖體。

6、可選地，所述固定系統(tǒng)還包括套設(shè)于所述熱縮管和所述外保護殼的內(nèi)壁之間的螺旋熱風(fēng)管、以及與所述螺旋熱風(fēng)管連接的熱風(fēng)機；所述熱風(fēng)機適于通過所述螺旋熱風(fēng)管向所述熱縮管輸送熱風(fēng)，以使所述熱縮管受熱收縮。

7、可選地，所述充抽氣系統(tǒng)包括設(shè)置于所述外保護殼外部的氣泵、以及連接所述氣泵和所述外保護殼內(nèi)部的抽氣管；所述氣泵適于通過所述抽氣管抽取巖體和所述防水膜之間的空氣，從而使所述防水膜緊密包裹巖體。

8、可選地，所述固定系統(tǒng)還包括套設(shè)于所述熱縮管和所述外保護殼的內(nèi)壁之間的螺旋氣柱袋；所述螺旋氣柱袋適于充氣膨脹，以使所述熱縮管和所述防水膜圍繞所述外保護殼的中心軸線呈中心對稱布置，從而使所述防水膜內(nèi)的巖樣位于所述外保護殼的中間位置。

9、可選地，所述充抽氣系統(tǒng)包括設(shè)置于所述外保護殼外部的氣泵、以及連接所述氣泵和所述螺旋氣柱袋的充氣管；所述氣泵適于通過所述充氣管向所述螺旋氣柱袋充氣或放氣。

10、可選地，所述切割系統(tǒng)包括豎向切割頭和橫向切割頭；所述豎向切割頭適于對巖體進行原位切割；所述橫向切割頭包括電機、與所述電機連接的齒輪、以及可卷繞在所述齒輪上的帶鋸齒鋼絲，利用所述電機控制所述齒輪轉(zhuǎn)動，從而帶動所述帶鋸齒鋼絲橫向切割巖體。

11、可選地，還包括錘擊鉆進系統(tǒng)；所述錘擊鉆進系統(tǒng)包括重錘、滑動柱和錘擊塊；所述滑動柱固定于所述外保護殼的外頂部；所述錘擊塊設(shè)置有兩塊，并且分別位于所述滑動柱的上下兩端；所述重錘可沿所述滑動柱上下滑動，并通過滑動過程中與上、下錘擊塊碰撞而將所述采樣裝載壓入待采樣的巖體。

12、相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的技術(shù)方案至少具有以下有益效果：

13、例如，本發(fā)明提供的采樣裝置，利用固定系統(tǒng)中熱縮管的受熱收縮性對弱膠結(jié)巖體進行固定，加大了弱膠結(jié)巖體的抗干擾能力，避免了因弱膠結(jié)巖體失水而導(dǎo)致的破碎和性質(zhì)的改變；通過外保護殼外部的熱風(fēng)機對熱縮管進行吹風(fēng)加熱，使其受熱均勻收縮而適于固定巖體；通過充抽氣系統(tǒng)對固定系統(tǒng)進行充放氣而使其適于對巖體進行固定，從而避免巖體破碎軟弱；通過切割系統(tǒng)對巖體進行原位切割，保證了采樣的真實性。

14、又例如，本發(fā)明提供的采樣裝置，不但能夠有效減少采樣過程中對弱膠結(jié)巖體的擾動，而且具有操作簡便、整體性好等的優(yōu)點。

15、又例如，本發(fā)明提供的采樣裝置，可以廣泛應(yīng)用于對弱膠結(jié)巖體的采樣。

技術(shù)特征：

1.一種弱膠結(jié)巖體原位微擾動采樣裝置，其特征在于，包括外保護殼（1）、固定系統(tǒng)（2）、充抽氣系統(tǒng)（3）和切割系統(tǒng)（4）；所述外保護殼（1）適于支撐所述固定系統(tǒng)（2）；所述固定系統(tǒng)（2）設(shè)置于所述外保護殼（1）內(nèi)，并且適于盛放巖體以及改變其狀態(tài)而適于固定巖體；所述充抽氣系統(tǒng)（3）與所述固定系統(tǒng)（2）連接，并且適于向所述固定系統(tǒng)（2）充放氣而改變其狀態(tài)；所述切割系統(tǒng)（4）安裝在所述外保護殼（1）的底部，并且適于對巖體進行原位切割。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的弱膠結(jié)巖體原位微擾動采樣裝置，其特征在于，所述外保護殼（1）采用剛性圓管，并且其內(nèi)壁設(shè)置若干固定器（18）以安裝所述固定系統(tǒng)（2）。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的弱膠結(jié)巖體原位微擾動采樣裝置，其特征在于，所述固定系統(tǒng)（2）采用雙層保護系統(tǒng)，并且包括設(shè)置于所述外保護殼（1）內(nèi)的熱縮管（21）和防水膜（22）；所述防水膜（22）圍繞所述外保護殼（1）的內(nèi)周設(shè)置，并且其內(nèi)部適于盛放巖體；所述熱縮管（21）套設(shè)于所述防水膜（22）和所述外保護殼（1）的內(nèi)壁之間，并且適于受熱收縮以使所述防水膜（22）緊密包裹巖體。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的弱膠結(jié)巖體原位微擾動采樣裝置，其特征在于，所述固定系統(tǒng)（2）還包括套設(shè)于所述熱縮管（21）和所述外保護殼（1）的內(nèi)壁之間的螺旋熱風(fēng)管（11）以及與所述螺旋熱風(fēng)管（11）連接的熱風(fēng)機（15）；所述熱風(fēng)機（15）適于通過所述螺旋熱風(fēng)管（11）向所述熱縮管（21）輸送熱風(fēng)，以使所述熱縮管（21）受熱收縮。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的弱膠結(jié)巖體原位微擾動采樣裝置，其特征在于，所述充抽氣系統(tǒng)（3）包括設(shè)置于所述外保護殼（1）外部的氣泵（31）以及連接所述氣泵（31）和所述外保護殼（1）內(nèi)部的抽氣管（33）；所述氣泵（31）適于通過所述抽氣管（33）抽取巖體和所述防水膜（22）之間的空氣，從而使所述防水膜（22）緊密包裹巖體。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的弱膠結(jié)巖體原位微擾動采樣裝置，其特征在于，所述固定系統(tǒng)（2）還包括套設(shè)于所述熱縮管（21）和所述外保護殼（1）的內(nèi)壁之間的螺旋氣柱袋（12）；所述螺旋氣柱袋（12）適于充氣膨脹，以使所述熱縮管（21）和所述防水膜（22）圍繞所述外保護殼（1）的中心軸線呈中心對稱布置，從而使所述防水膜（22）內(nèi)的巖樣位于所述外保護殼（1）的中間位置。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的弱膠結(jié)巖體原位微擾動采樣裝置，其特征在于，所述充抽氣系統(tǒng)（3）包括設(shè)置于所述外保護殼（1）外部的氣泵（31）以及連接所述氣泵（31）和所述螺旋氣柱袋（12）的充氣管（32）；所述氣泵（31）適于通過所述充氣管（32）向所述螺旋氣柱袋（12）充氣或放氣。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的弱膠結(jié)巖體原位微擾動采樣裝置，其特征在于，所述切割系統(tǒng)（4）包括豎向切割頭（41）和橫向切割頭（42）；所述豎向切割頭（41）適于對巖體進行原位切割；所述橫向切割頭（42）包括電機（423）、與所述電機（423）連接的齒輪（421）、以及可卷繞在所述齒輪（421）上的帶鋸齒鋼絲（422），利用所述電機（423）控制所述齒輪（421）轉(zhuǎn)動，從而帶動所述帶鋸齒鋼絲（422）橫向切割巖體。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的弱膠結(jié)巖體原位微擾動采樣裝置，其特征在于，還包括錘擊鉆進系統(tǒng)（5）；所述錘擊鉆進系統(tǒng)（5）包括重錘（51）、滑動柱（52）和錘擊塊（53）；所述滑動柱（52）固定于所述外保護殼（1）的外頂部；所述錘擊塊（53）設(shè)置有兩塊，并且分別位于所述滑動柱（52）的上下兩端；所述重錘（51）可沿所述滑動柱（52）上下滑動，并通過滑動過程中與上、下錘擊塊（53）碰撞而將所述采樣裝載壓入待采樣的巖體。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種弱膠結(jié)巖體原位微擾動采樣裝置。該采樣裝置至少包括外保護殼、固定系統(tǒng)、充抽氣系統(tǒng)、切割系統(tǒng)；其利用固定系統(tǒng)中熱縮管的受熱收縮性對弱膠結(jié)巖體進行固定，加大了弱膠結(jié)巖體的抗干擾能力，避免了因弱膠結(jié)巖體失水而導(dǎo)致的破碎和性質(zhì)的改變；通過外保護殼外部的熱風(fēng)機對熱縮管進行吹風(fēng)加熱，使其受熱均勻收縮而適于固定巖體；通過充抽氣系統(tǒng)對固定系統(tǒng)進行充放氣而使其適于對巖體進行固定，從而避免巖體破碎軟弱；通過切割系統(tǒng)對巖體進行原位切割，保證了采樣的真實性。本發(fā)明提供的采樣裝置，可以廣泛應(yīng)用于弱膠結(jié)巖體的采樣，不但能夠有效減少采樣過程中對弱膠結(jié)巖體的擾動，而且具有操作簡便、整體性好等的優(yōu)點。

技術(shù)研發(fā)人員：劉笑天,桑衛(wèi)
受保護的技術(shù)使用者：東華大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10