一种应用于岩土工程勘察可完整切取岩石的取芯装置

本发明涉及钻探工程，具体为一种应用于岩土工程勘察可完整切取岩石的取芯装置。

背景技术：

1、在矿产勘探和开发过程中，要求按照地质设计的地层层位和深度，开展钻进工作，因此，为了直观地研究地下构造和岩石沉积环境，了解其中的流体性质等，通常向井内送入取芯工具，钻取出岩石样品，以测定岩石的各种性质。

2、目前常用的取芯工具为取芯钻机，现有技术中的取芯钻机通常是通过旋转钻进法进行钻井取芯。也即，利用钻头的机械旋转，对岩石进行钻凿，使岩石产生冲击破坏，从而取出破碎的岩石，用于预测地质情况。然而这样做造成钻探时切削面积非常大，效率极低，且能耗大，费时费力，成本高。

3、如专利号为cn105952406b，名为“一种岩石底部切割取芯钻头”，其公开了包括法兰和筒体，法兰固接于筒体的上端，筒体内部设有控制室和传动室，控制室内设有电机、减速器、限位开关、行程控制装置……取芯速度快，可将芯体整块取出，且减小了切削面积，提高了工作效率。但是在钻取过程中一般岩层具有一定的深度，该方式的驱动端为从上至下端切削处，该动力系统的适用性较低，且以链条带动绳锯的往复式切割方式结合高度问题，其使用效率也相对较低。

4、为了解决上述问题，本案由此而生。

技术实现思路

1、(一)解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了一种应用于岩土工程勘察可完整切取岩石的取芯装置，解决了上述背景技术中提出的问题。

3、(二)技术方案

4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种应用于岩土工程勘察可完整切取岩石的取芯装置，包括取芯钻头、岩芯管，所述取芯钻头的轴向内侧设有取芯支座，轴向外侧设有旋切刀头，所述旋切刀头的轴向内侧设有钻管，岩芯管与钻管活动连接，所述旋切刀头与取芯支座嵌入式相连，所述旋切刀头呈上小下大的锥体状，常态下，弧形刀齿的内侧端处于取芯支座内径口相对外侧处，在受到外侧周向向内收缩的作用下力能够逐步向内嵌入至取芯支座口径内，且锥体状变形趋势为逐步至柱状，以在驱动端带动的旋转作用下对岩土进行逐步向内切削。

5、优选的，所述旋切刀头周向开设有多个预留槽，取芯支座上对应开设有嵌槽，两相邻所述嵌槽之间的壁面宽度与预留槽的宽度相适配，其中旋切刀头底部的周向内壁上具有弧形刀齿，进而弧形刀齿能够嵌入取芯支座内。

6、优选的，还包括旋切外筒，所述旋切外筒的内径径向尺寸大于岩芯管的外径径向尺寸，其下落套入至岩芯管后不断下伸直至给予锥体状的旋切刀头一个向内的收束力。

7、优选的，所述钻管的内壁设有螺纹槽，岩芯管底部的外壁开设有尺寸适配的外螺纹，两者可通过旋转的方式螺纹连接。

8、优选的，所述岩芯管底部在设有螺纹处的径向尺寸小于主体部分的径向尺寸，两者在衔接处通过基座环连接，基座环整体具有一定的金属形变功能。

9、优选的，所述岩芯管上周向开设有多个长条状开槽，岩芯管底部旋入钻管后完成内缩，以具有收缩夹持岩层的一定预应力。

10、(三)有益效果

11、采用上述技术方案后，本发明与现有技术相比，具备以下优点：本发明可变形态的旋切刀头设置，作为在遇到相对较硬的岩芯时辅助取芯的结构，同时也可在相对柔软的岩芯中起到一定向内抵置支撑的效果。其次，该旋切刀头主要是对取芯后内部的辅助旋切，减少取芯过程抖钻对地层的扰动，保证取芯完整度和质量；同时，在岩芯管上周向开设有多个长条状开槽，在拆卸下钻管后，可相对轻松将取芯岩层脱下，且不易断裂。

技术特征：

1.一种应用于岩土工程勘察可完整切取岩石的取芯装置，包括取芯钻头、岩芯管，其特征在于：所述取芯钻头的轴向内侧设有取芯支座，轴向外侧设有旋切刀头，所述旋切刀头的轴向内侧设有钻管，岩芯管与钻管活动连接，所述旋切刀头与取芯支座嵌入式相连，所述旋切刀头呈上小下大的锥体状，常态下，弧形刀齿的内侧端处于取芯支座内径口相对外侧处，在受到外侧周向向内收缩的作用下力能够逐步向内嵌入至取芯支座口径内，且锥体状变形趋势为逐步至柱状，以在驱动端带动的旋转作用下对岩土进行逐步向内切削。

2.根据权利要求1所述的一种应用于岩土工程勘察可完整切取岩石的取芯装置，其特征在于：所述旋切刀头周向开设有多个预留槽，取芯支座上对应开设有嵌槽，两相邻所述嵌槽之间的壁面宽度与预留槽的宽度相适配，其中旋切刀头底部的周向内壁上具有弧形刀齿，进而弧形刀齿能够嵌入取芯支座内。

3.根据权利要求1所述的一种应用于岩土工程勘察可完整切取岩石的取芯装置，其特征在于：还包括旋切外筒，所述旋切外筒的内径径向尺寸大于岩芯管的外径径向尺寸，其下落套入至岩芯管后不断下伸直至给予锥体状的旋切刀头一个向内的收束力。

4.根据权利要求1所述的一种应用于岩土工程勘察可完整切取岩石的取芯装置，其特征在于：所述钻管的内壁设有螺纹槽，岩芯管底部的外壁开设有尺寸适配的外螺纹，两者可通过旋转的方式螺纹连接。

5.根据权利要求4所述的一种应用于岩土工程勘察可完整切取岩石的取芯装置，其特征在于：所述岩芯管底部在设有螺纹处的径向尺寸小于主体部分的径向尺寸，两者在衔接处通过基座环连接，基座环整体具有一定的金属形变功能。

6.根据权利要求5所述的一种应用于岩土工程勘察可完整切取岩石的取芯装置，其特征在于：所述岩芯管上周向开设有多个长条状开槽，岩芯管底部旋入钻管后完成内缩，以具有收缩夹持岩层的一定预应力。

技术总结本发明公开了一种应用于岩土工程勘察可完整切取岩石的取芯装置，包括取芯钻头、岩芯管，所述取芯钻头的轴向内侧设有取芯支座，轴向外侧设有旋切刀头，所述旋切刀头的轴向内侧设有钻管，岩芯管与钻管活动连接，所述旋切刀头与取芯支座嵌入式相连，所述旋切刀头呈上小下大的锥体状，常态下，弧形刀齿的内侧端处于取芯支座内径口相对外侧处。本发明可变形态的旋切刀头设置，作为在遇到相对较硬的岩芯时辅助取芯的结构，也可在相对柔软的岩芯中起到一定向内抵置支撑的效果，保证取芯完整度和质量。同时，在岩芯管上周向开设有多个长条状开槽，在拆卸下钻管后，可相对轻松将取芯岩层脱下。技术研发人员：彭岩岩,周崇,钟振,张晓云,张海江,郭鹏飞,田喜春,胡金柱受保护的技术使用者：绍兴文理学院技术研发日：技术公布日：2024/7/9