一种火山灰沉积地层钻取勘测装置及方法

本发明涉及地质勘测，尤其涉及一种火山灰沉积地层钻取勘测装置及方法。

背景技术：

1、火山灰沉积地层是一种特殊的地质结构，其特点是地层中含有大量的火山灰物质，这些物质具有高孔隙度、高渗透性和易流动性的特点。因此，在火山灰沉积地层中进行钻取勘测时，需要采用特殊的装置和方法，以保证勘测结果的准确性和可靠性。

2、目前，针对火山灰沉积地层的钻取勘测，通常采用常规的钻筒进行样本的钻取，然而，在钻取过程中还存在以下问题：

3、1）在钻取过程中，一旦遇到坚硬的石块时，一方面会对钻筒的底部造成损伤，影响其使用寿命，另一方面将会减缓钻筒向下运动的速度，甚至无法向下运动，需要更换位置重新进行钻取取样，进而降低对样本的采集效率；

4、2）钻取完成后，难以将样本从钻筒内快速取出，且需要使用特殊工具将样本从钻筒内部推出，影响采集效率的同时，在推出时，会对样本造成挤压，造成火山灰沉积层采集样本不同层位间的轻微改变，进而降低勘测精准性的问题；

5、针对上述的技术缺陷，现提出一种解决方案。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种火山灰沉积地层钻取勘测装置及方法，去解决上述提出的技术缺陷，是利用外钻筒组件转动取样的同时，同步带动破碎组件内破碎杆跟随其环形转动的同时进行快速上下往复运动，对地层内阻碍的石块进行破碎，保证外钻筒组件顺利下降的同时，提高取样效率；并在取样完成后，通过活动弧形板的展开，实现取样内筒组件的快速取出与更换，利用存储取样内筒组件对样本存储的方式，提高样本在运输过程中的保护效果；以及通过弧形板二的转动，实现样本快速取出的同时，不会造成其状态的改变，避免造成火山灰沉积层采集样本不同层位间的改变，进而降低勘测精准性的问题。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：一种火山灰沉积地层钻取勘测装置，包括基板，所述基板上安装有安装板，且安装板的底部安装有外钻筒组件，所述外钻筒组件包括转盘、固定弧形板、活动弧形板、凸起与弧形槽，所述安装板的底部通过转轴转动连接有转盘，且转盘的底部外围固定连接有多个相对转轴呈环形阵列分布的固定弧形板，所述转盘的底部位于相邻两个固定弧形板之间铰接有活动弧形板，且活动弧形板的底部焊接有多个凸起，各所述活动弧形板的内侧壁上均开设有弧形槽，多个所述活动弧形板的内侧之间安装有与弧形槽相适配的取样内筒组件；

3、所述转盘的顶部安装有用于控制活动弧形板与两侧固定弧形板抵触的限位座，所述固定弧形板的内部设置有破碎组件，所述安装板的顶部螺栓连接有用于驱动转轴转动的驱动电机。

4、优选的，所述基板的底部两侧对称设置有底板，且底板与基板之间转动连接有丝杆，所述安装板上焊接有与对应丝杆螺纹连接的活动板，所述基板的顶部螺栓连接有用于驱动对应丝杆转动的转动电机，所述底板与基板之间位于对应丝杆的两侧对称焊接有加强杆。

5、优选的，所述转盘的外侧壁上位于各活动弧形板的位置均开设有梯形槽，且梯形槽内固定连接有固定轴，所述活动弧形板的顶部固定连接有与对应固定轴转动连接的转动块，所述转动块与对应梯形槽之间固定连接有拉伸弹簧。

6、优选的，所述限位座套设在转盘的顶部，且限位座上贯穿开设有与对应转动块卡合的固定槽，所述限位座与转盘之间固定连接有多个相对转轴呈环形阵列分布的连接弹簧。

7、优选的，所述取样内筒组件包括弧形板一以及通过铰链转动连接在弧形板一两侧的弧形板二，且弧形板一与两个弧形板二合围成密闭圆筒状结构，两个所述弧形板二的相对侧外壁上均固定连接有卡块，其中一个所述活动弧形板的内侧壁上开设有供两个卡块卡合的卡槽。

8、优选的，一侧所述卡块的中部开设有凹槽，所述凹槽的两侧对称开设有弹簧槽，所述弹簧槽内通过卡合弹簧固定连接有与其滑动连接的卡柱，另一侧所述卡块上固定连接有与对应卡柱端部卡合的卡座。

9、优选的，所述破碎组件包括曲轴、连接杆与破碎杆，所述固定弧形板的内部开设有安装槽，所述安装槽内转动连接有多个连杆轴颈的曲轴，所述曲轴的各连杆轴颈上均转动连接有连接杆，且连接杆的自由端转动连接有贯穿到固定弧形板底部外侧的破碎杆，且破碎杆与固定弧形板滑动连接。

10、优选的，所述曲轴上固定连接有从动锥齿轮，所述固定弧形板内转动连接有传动杆，所述传动杆的一端固定连接有与从动锥齿轮啮合的主动锥齿轮，所述传动杆的自由端活动贯穿到限位座的顶部并固定连接有传动齿轮，所述安装板的底部固定连接有与各传动齿轮啮合的外齿环。

11、一种火山灰沉积地层钻取勘测方法，包括以下步骤：

12、步骤一：通过驱动电机带动外钻筒组件转动，转动电机带动丝杆转动，带动转动的外钻筒组件向下运动，进行样本的钻取；

13、步骤二：转盘转动对样本钻取的同时，带动固定弧形板内的传动杆公转，并通过啮合的传动齿轮与外齿环、啮合的主动锥齿轮与从动锥齿轮带动曲轴快速转动，后配合连接杆带动对应破碎杆上下往复运动，对地层内的石块进行破碎处理；

14、步骤三：样本钻取完成后，拉动限位座带动固定槽与对应的转动块分离，转动块在拉伸弹簧的拉伸作用下转动，带动对应的活动弧形板与两侧固定弧形板分离，将内部含有样本的取样内筒组件取出；

15、步骤四：将新的取样内筒组件放置在固定弧形板之间，同时按压多个活动弧形板转动，并在连接弹簧作用下，自动完成转动块与固定槽的卡合，完成取样内筒组件的更换；

16、步骤五：将两个弧形板二相远离转动，带动卡座与对应卡柱分离，将取样内筒组件内的样本取出。

17、本发明的有益效果如下：

18、（1）本发明是通过驱动电机带动外钻筒组件转动进行采样过程中，带动各固定弧形板内传动杆公转的同时，通过传动齿轮与外齿环的啮合进行快速自转，实现曲轴的转动，带动对应破碎杆在环形转动的同时进行上下往复运动，使得外钻筒组件在下降取样过程中，能够对地层内阻碍的石块进行破碎处理，避免石块阻碍外钻筒组件的转动，保证外钻筒组件顺利下降的同时，提高取样效率；

19、（2）本发明还在取样完成后，通过拉动限位座带动固定槽与对应转动块分离，使得对应活动弧形板与两侧固定弧形板分离，形成张开效果，达到将内部含有样本的取样内筒组件的快速取出与更换，通过利用存储取样内筒组件对样本存储的方式，能够提高样本在运输过程中的保护效果；以及通过卡块上的卡柱与卡座进行卡合，易于实现两个弧形板二相对弧形板一向外侧的转动，一方面实现样本检测时的快速取出，另一方面通过不对样本进行挤压或改变当前状态的方式进行取出，避免造成火山灰沉积层采集样本不同层位间的改变，进而降低勘测精准性的问题。

技术特征：

1.一种火山灰沉积地层钻取勘测装置，包括基板（1），其特征在于，所述基板（1）上安装有安装板（2），且安装板（2）的底部安装有外钻筒组件（3），所述外钻筒组件（3）包括转盘（31）、固定弧形板（32）、活动弧形板（33）、凸起（34）与弧形槽（35），所述安装板（2）的底部通过转轴（21）转动连接有转盘（31），且转盘（31）的底部外围固定连接有多个相对转轴（21）呈环形阵列分布的固定弧形板（32），所述转盘（31）的底部位于相邻两个固定弧形板（32）之间铰接有活动弧形板（33），且活动弧形板（33）的底部焊接有多个凸起（34），各所述活动弧形板（33）的内侧壁上均开设有弧形槽（35），多个所述活动弧形板（33）的内侧之间安装有与弧形槽（35）相适配的取样内筒组件（4）；

2.根据权利要求1所述的一种火山灰沉积地层钻取勘测装置，其特征在于，所述基板（1）的底部两侧对称设置有底板（11），且底板（11）与基板（1）之间转动连接有丝杆（12），所述安装板（2）上焊接有与对应丝杆（12）螺纹连接的活动板（23），所述基板（1）的顶部螺栓连接有用于驱动对应丝杆（12）转动的转动电机（13），所述底板（11）与基板（1）之间位于对应丝杆（12）的两侧对称焊接有加强杆（14）。

3.根据权利要求1所述的一种火山灰沉积地层钻取勘测装置，其特征在于，所述转盘（31）的外侧壁上位于各活动弧形板（33）的位置均开设有梯形槽（36），且梯形槽（36）内固定连接有固定轴（37），所述活动弧形板（33）的顶部固定连接有与对应固定轴（37）转动连接的转动块（38），所述转动块（38）与对应梯形槽（36）之间固定连接有拉伸弹簧（39）。

4.根据权利要求3所述的一种火山灰沉积地层钻取勘测装置，其特征在于，所述限位座（5）套设在转盘（31）的顶部，且限位座（5）上贯穿开设有与对应转动块（38）卡合的固定槽（51），所述限位座（5）与转盘（31）之间固定连接有多个相对转轴（21）呈环形阵列分布的连接弹簧（52）。

5.根据权利要求1所述的一种火山灰沉积地层钻取勘测装置，其特征在于，所述取样内筒组件（4）包括弧形板一（41）以及通过铰链转动连接在弧形板一（41）两侧的弧形板二（42），且弧形板一（41）与两个弧形板二（42）合围成密闭圆筒状结构，两个所述弧形板二（42）的相对侧外壁上均固定连接有卡块（43），其中一个所述活动弧形板（33）的内侧壁上开设有供两个卡块（43）卡合的卡槽（310）。

6.根据权利要求5所述的一种火山灰沉积地层钻取勘测装置，其特征在于，一侧所述卡块（43）的中部开设有凹槽，所述凹槽的两侧对称开设有弹簧槽，所述弹簧槽内通过卡合弹簧（44）固定连接有与其滑动连接的卡柱（45），另一侧所述卡块（43）上固定连接有与对应卡柱（45）端部卡合的卡座（46）。

7.根据权利要求1所述的一种火山灰沉积地层钻取勘测装置，其特征在于，所述破碎组件（6）包括曲轴（61）、连接杆（62）与破碎杆（63），所述固定弧形板（32）的内部开设有安装槽（311），所述安装槽（311）内转动连接有多个连杆轴颈的曲轴（61），所述曲轴（61）的各连杆轴颈上均转动连接有连接杆（62），且连接杆（62）的自由端转动连接有贯穿到固定弧形板（32）底部外侧的破碎杆（63），且破碎杆（63）与固定弧形板（32）滑动连接。

8.根据权利要求7所述的一种火山灰沉积地层钻取勘测装置，其特征在于，所述曲轴（61）上固定连接有从动锥齿轮（64），所述固定弧形板（32）内转动连接有传动杆（65），所述传动杆（65）的一端固定连接有与从动锥齿轮（64）啮合的主动锥齿轮（66），所述传动杆（65）的自由端活动贯穿到限位座（5）的顶部并固定连接有传动齿轮（67），所述安装板（2）的底部固定连接有与各传动齿轮（67）啮合的外齿环（24）。

9.一种火山灰沉积地层钻取勘测方法，用于如权利要求1-8任一项所述的一种火山灰沉积地层钻取勘测装置，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结本发明涉及地质勘测技术领域，尤其涉及一种火山灰沉积地层钻取勘测装置及方法，本发明包括基板，基板上安装有安装板，且安装板的底部安装有外钻筒组件，外钻筒组件包括转盘、固定弧形板与活动弧形板，活动弧形板的内侧之间安装有取样内筒组件，转盘的顶部安装有限位座；本发明中，在取样的同时，带动破碎组件内破碎杆在环形转动的同时进行往复运动，对阻碍的石块进行破碎，保证外钻筒组件顺利下降的同时提高取样效率，并在取样完成后，通过活动弧形板与弧形板二的展开，实现取样内筒组件与内部样本的快速取出，以及利用存储取样内筒组件的方式，提高对样本的保护，避免对样本的不同层位进行改变，提高勘测精准性。技术研发人员：赵宏丽,冯克庭,强小科受保护的技术使用者：中国科学院地球环境研究所技术研发日：技术公布日：2024/6/20