[發明專利]一種凍土層取芯裝置、取芯系統及取芯方法

在審

• 申請號: 202310256468.6
• 申請日: 2023-03-16
• 公開（公告）號: CN116335563A
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發明（設計）人: 李元吉;張保勇;張強;劉傳海
• 申請（專利權）人: 黑龍江科技大學
• 主分類號: E21B25/00
• 分類號: E21B25/00;E21B25/10
• 代理公司: 北京格允知識產權代理有限公司 11609
• 代理人: 周嬌嬌

本發明涉及凍土層取芯技術領域，特別涉及一種凍土層取芯裝置、取芯系統及取芯方法。其中，裝置包括：支撐固定模塊、取芯模塊、保護倉、監控模塊、補償模塊和控制模塊；取芯模塊包括取芯彈射器、取芯倉和鉆頭部件；保護倉的底端設置有開關門；監控模塊用于對取芯倉和保護倉的溫度和壓力進行檢測；補償模塊與外部的補償器連接，用于根據監控模塊的檢測結果，對取芯倉和保護倉的溫度和壓力進行補償；控制模塊用于根據控制終端的指令，控制取芯彈射器、鉆頭部件、開關門、監控模塊、補償模塊的工作狀態，以在向凍土層的目標位置移動、彈出取芯和取芯完成的工作過程中，使取芯倉和保護倉的溫度和壓力均維持凍土層的原位溫度和原位壓力。

技術領域

本發明實施例涉及凍土層取芯技術領域，特別涉及一種凍土層取芯裝置、取芯系統及取芯方法。

背景技術

凍土層在地質歷史和氣候演化的背景下，由地質構造、水文和地表特征和地理環境等因素共同作用產生，其具有獨特的演化規律，并且凍土層對氣候變化及人類活動敏感，被稱為氣候變化的指示器。目前國內外研究學者分別將目光集中至凍土垂向演化、凍土層孔隙分布、運用凍土層準備恢復垂向氣候和環境變化等，這些亟待獲取凍土層連續取芯的樣品進行解決。

由于凍土層樣品易受溫度、壓力等變化影響，因此凍土層取芯裝置的保溫保壓作用顯得尤為重要。然而，現有的凍土層取芯裝置主要運用球閥密封來保壓，運用隔熱保溫材料來保溫，這樣保壓保溫的效果差，難以保持凍土層的原位壓力和原位溫度。

因此，亟需一種新的凍土層取芯裝置。

發明內容

為了解決現有的凍土層取芯裝置保壓和保溫效果差的問題，本發明實施例提供了一種凍土層取芯裝置、取芯系統及取芯方法。

第一方面，本發明實施例提供了一種凍土層取芯裝置，包括：支撐固定模塊、取芯模塊、保護倉、監控模塊、補償模塊和控制模塊；

所述支撐固定模塊包括支撐架和殼體，所述支撐架用于固定所述取芯模塊、所述保護倉、所述監控模塊、所述補償模塊和所述控制模塊，所述殼體設置在外部，用于保護所述取芯模塊、所述保護倉、所述監控模塊、所述補償模塊和所述控制模塊；

所述取芯模塊包括取芯彈射器、取芯倉和鉆頭部件，所述取芯彈射器固定在所述支撐架的底端，所述取芯倉固定在所述取芯彈射器的底端，所述鉆頭部件設置在所述取芯倉的底端，所述取芯彈射器用于彈出所述取芯倉，以利用所述鉆頭部件對凍土層進行取芯；

所述保護倉固定在所述支撐架的下端，且包圍在所述取芯模塊的外部，所述保護倉的底端設置有開關門，所述保護倉用于保護所述取芯模塊，所述開關門用于使所述取芯倉和鉆頭部件彈出和彈回所述保護倉；

所述監控模塊設置在所述支撐架上，用于對所述取芯倉和所述保護倉的溫度和壓力進行檢測；

所述補償模塊設置在所述支撐架上，且與外部的補償器連接，所述補償模塊用于根據所述監控模塊的檢測結果，對所述取芯倉和所述保護倉的溫度和壓力進行補償；

所述控制模塊設置在所述支撐架上，分別與所述取芯彈射器、所述鉆頭部件、所述開關門、所述監控模塊、所述補償模塊以及外部的控制終端電連接，所述控制模塊用于根據所述控制終端的指令，控制所述取芯彈射器、所述鉆頭部件、所述開關門、所述監控模塊、所述補償模塊的工作狀態，以在向凍土層的目標位置移動、彈出取芯和取芯完成的工作過程中，使所述取芯倉和所述保護倉的溫度和壓力均維持凍土層的原位溫度和原位壓力。

第二方面，本發明實施例還提供了一種凍土層取芯系統，包括控制終端、補償器和如本說明書任一實施例所述的凍土層取芯裝置；

所述控制終端與所述凍土層取芯裝置電連接，用于向所述凍土層取芯裝置發送指令；

所述補償器與所述凍土層取芯裝置連接，用于對所述凍土層取芯裝置的溫度和壓力進行補償。