[發(fā)明專利]一種富水軟巖的小柱巖樣提取裝置及提取方法

在審

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• 申請日: 2021-08-25
• 公開（公告）號: CN113532927A
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐劍飛;梁睿斌;洪磊;段玉昌;徐祥;封磊;陳平志
• 申請（專利權(quán)）人: 國網(wǎng)新源控股有限公司;江蘇句容抽水蓄能有限公司
• 主分類號: G01N1/08
• 分類號: G01N1/08;G01D21/02
• 代理公司: 南京創(chuàng)略知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32358
• 代理人: 王丹

本發(fā)明公開了一種富水軟巖的小柱巖樣提取裝置及提取方法，1、選擇滿足裝置安裝及作業(yè)條件的巖樣取樣區(qū)；2、在選取的巖樣取樣區(qū)標(biāo)記冷卻孔位置，鉆孔并在冷卻孔中注入設(shè)定量的水；3、在巖樣取樣區(qū)進(jìn)行冷卻作業(yè)，當(dāng)達(dá)到設(shè)定的條件后，拆除冷卻裝置，并用混凝土填充冷卻孔；4、將富水軟巖的小柱巖樣提取裝置通過固定螺栓、固定錨栓固定到巖石中，完成安裝固定；5、啟動富水軟巖的小柱巖樣提取裝置，在冰凍巖體上進(jìn)行鉆芯取樣作業(yè)，當(dāng)內(nèi)層鉆頭所取巖樣長度滿足要求時停止作業(yè)，取出小柱巖樣。本發(fā)明通過在巖樣周圍打孔注水并降溫冰凍，通過雙層取芯的方法，提高巖樣周圍巖體的整體強(qiáng)度，從而提取出完整的、滿足室內(nèi)三軸壓縮實(shí)驗(yàn)的小柱巖樣。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種富水軟巖的小柱巖樣提取裝置及提取方法。

背景技術(shù)

富水軟巖區(qū)域?qū)儆谔厥獾刭|(zhì)構(gòu)造，如巖脈、破碎巖體、軟弱夾層等的相關(guān)力學(xué)參數(shù)是巖土工程領(lǐng)域中較復(fù)雜的問題，以往多依賴工程人員的主觀判斷以及一些經(jīng)驗(yàn)化的現(xiàn)場測試手段，無法依靠室內(nèi)三軸壓縮實(shí)驗(yàn)進(jìn)行精確判斷，原因在于，特殊地質(zhì)構(gòu)造取樣困難，當(dāng)依靠常規(guī)的巖體取樣方法時，巖體在軟弱夾層、裂隙、巖石-土體分界面等處，往往因?yàn)檎辰Y(jié)力較低而斷裂，導(dǎo)致無法取出完整巖樣。

為了解決上述問題，將這些特殊的地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行冷凍處理，是一個切實(shí)可行的方案，而現(xiàn)有技術(shù)中，相關(guān)的裝置和方法比較笨重且操作不便，也無法實(shí)現(xiàn)科學(xué)合理的取樣。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明提供一種富水軟巖的小柱巖樣提取裝置及提取方法，通過在巖樣周圍打孔注水并降溫冰凍，提高巖樣內(nèi)部巖塊之間的粘結(jié)力，通過雙層取芯的方法，提取出完整的、滿足室內(nèi)三軸壓縮實(shí)驗(yàn)的小柱巖樣，進(jìn)而對富水軟巖的物理性質(zhì)展開研究，裝置結(jié)構(gòu)簡單且操作方法簡便，取樣的過程可以實(shí)時進(jìn)行關(guān)鍵參數(shù)的監(jiān)控，提高取樣的有效性和科學(xué)性，避免無效操作。

為實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種富水軟巖的小柱巖樣提取裝置，包括鉆頭、驅(qū)動鉆頭取樣的驅(qū)動組件和可固定在取樣區(qū)的支撐架，所述鉆頭為雙層鉆頭，所述雙層鉆頭包括同軸設(shè)置的內(nèi)層鉆頭和外層鉆頭，所述支撐架上設(shè)置有起降螺栓，所述驅(qū)動組件通過連接組件與起降螺栓連接。

優(yōu)選，所述支撐架通過固定螺栓和固定錨栓固定在取樣區(qū)。

優(yōu)選，所述雙層鉆頭設(shè)置有振動傳感器。

優(yōu)選，所述雙層鉆頭設(shè)置有壓力傳感器。

優(yōu)選，所述外層鉆頭的直徑是內(nèi)層鉆頭直徑的2-4倍，所述外層鉆頭的取樣端延伸出內(nèi)層鉆頭的取樣端至少一個巖樣的長度。

優(yōu)選，所述外層鉆頭和內(nèi)層鉆頭的取樣端均設(shè)置切削齒，切削齒的內(nèi)側(cè)與對應(yīng)的外層鉆頭或內(nèi)層鉆頭的內(nèi)側(cè)共面，切削齒的外側(cè)與對應(yīng)的外層鉆頭或內(nèi)層鉆頭的外側(cè)共面。

優(yōu)選，所述支撐架沿著起降螺栓的兩側(cè)還設(shè)置有起降卡槽，所述連接組件可沿著起降卡槽上下移動。

優(yōu)選，所述支撐架橫截面呈L形，所述L形支撐架上設(shè)置有扶壁梁，所述連接組件設(shè)置有加強(qiáng)角。

一種富水軟巖的小柱巖樣提取方法，包括如下步驟：

步驟1、選擇滿足裝置安裝及作業(yè)條件的巖樣取樣區(qū)；

步驟2、在選取的巖樣取樣區(qū)標(biāo)記冷卻孔位置，鉆孔并在冷卻孔中注入設(shè)定量的水；

步驟3、在巖樣取樣區(qū)進(jìn)行冷卻作業(yè)，當(dāng)達(dá)到設(shè)定的條件后，拆除冷卻裝置，并用混凝土填充冷卻孔；

步驟4、將富水軟巖的小柱巖樣提取裝置通過固定螺栓、固定錨栓固定到巖石中，完成安裝固定；

步驟5、啟動富水軟巖的小柱巖樣提取裝置，在冰凍巖體上進(jìn)行鉆芯取樣作業(yè)，當(dāng)內(nèi)層鉆頭所取巖樣長度滿足要求時停止作業(yè)，取出小柱巖樣。