微扰动钻孔取样定位装置及实施方法与流程

本发明涉及岩石力学试验技术领域，具体地是指一种微扰动钻孔取样定位装置及实施方法。

背景技术：

室内试验是研究岩石材料物理力学性质的主要手段，岩石材料的物理力学性质对工程实践具有重要的指导意义。通过室内试验可以有效的研究岩石材料的物理力学性质。通过室内试验可以有效的探明岩石的强度和变形参数，对岩土工程的设计和施工意义重大。而岩体所处的天然环境复杂，不利于进行现场原位试验，且进行现场原位试验经济代价高，因此在现场取得岩石样本后，再进行室内试验是研究岩石物理力学性质的有效手段。

钻孔取样是对岩石取样的主要手段，但在应用于软弱岩体以及岩体内存在弱胶结结构面时，当钻头在钻进过程中，钻头前端锯齿切削给钻头内岩样带来震动及扭转荷载，钻头孔壁在旋转过程中亦对钻头内岩样带来了扭转荷载，导致钻头内岩样在一些弱胶结的结构面处发生断裂，成样困难，取样率很低。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，而提出一种微扰动钻孔取样定位装置及实施方法，能实现微扰动钻孔取样，以解决岩体中或岩体和喷层胶结部位进行钻孔取样的问题。

为实现上述目的，本发明所设计的微扰动钻孔取样定位装置，包括钻孔定位转盘和固定基座，其特殊之处在于，所述钻孔定位转盘呈圆环状，其上分布着等间距的轴线与圆环轴线平行的钻头定位孔，外侧壁上设置有抑制栓安装突触；所述固定基座包括圆环形的基座壁以及基座壁外侧固结的固定脚座，所述钻孔定位转盘设置于基座壁内侧；所述基座壁上有设置有连接槽，所述连接槽的下方设置有限位孔，所述限位孔由两个相互连通的孔位组成；所述钻孔定位转盘的抑制栓安装突触穿过限位孔，并通过安装于抑制栓安装突触前端的转盘旋转抑制栓嵌置于限位孔的一个孔位内；所述固定基座的固定脚座内设置有固定螺栓。

进一步地，所述钻孔定位转盘的外壁上还设置有若干个连接突触，所述连接突触与抑制栓安装突触均匀分布，所述基座壁上与连接突触相对应的位置亦设置有连接槽和限位孔，所述限位孔由两个相互连通的孔位组成。

更进一步地，所述转盘旋转抑制栓由栓壳壁和弹簧组成，所述栓壳壁为空心圆柱，一端开孔，所述弹簧位于栓壳壁内部，套在所述抑制栓安装突触前端。

更进一步地，所述固定脚座沿轴线开孔，孔内壁刻有螺纹，下方设置有调节螺栓，所述固定螺栓穿过固定脚座的开孔以及所述调节螺栓的通孔将固定基座固定在岩体表面。

更进一步地，所述钻头定位孔相邻孔间的壁厚d小于钻头定位直径d。

更进一步地，所述调节螺栓的螺帽呈半球状，沿中轴线开孔，安装在所属固定脚座内壁。

更进一步地，所述固定脚座为若干个，均匀分布于基座壁外侧。

本发明还提出一种微扰动钻孔取样定位装置的实施方法，基于上述微扰动钻孔取样定位装置实现，其特殊之处在于，所述方法包括如下步骤：

1)安装：选定取样部位，确定固定脚座的安装孔孔位在待取样岩壁表面上的位置，采用手持电钻钻孔，在三个安装孔内分别设置自攻螺丝膨胀管；通过旋扭紧固所述固定螺栓，将本装置固定在待取样岩壁表面；

2)初钻孔：将转盘旋转抑制栓转至限位孔的一号孔位，采用手持电钻，依次分别沿所述钻孔定位转盘上的钻头定位孔对待取样岩壁进行初钻孔；

3)调整定位钻孔孔位：通过拔起转盘旋转抑制栓，并将其由(212)的一号孔位转至二号孔位，松手让转盘旋转抑制栓卡在二号孔位内；

4)复钻孔及拆卸：采用手持电钻，依次分别沿所述钻孔定位转盘上的钻头定位孔对待取样岩壁进行复钻孔，完毕后拆卸装置。

优选地，所述步骤1)之后，通过旋扭调节螺栓对微扰动钻孔取样定位装置进行进一步地找平及紧固，所述调节螺栓设置于固定脚座下方，固定螺栓穿过固定脚座的开孔以及所述调节螺栓的通孔将固定基座固定在岩体表面。

与现有技术相比，本发明设计的微扰动钻孔取样定位装置及实施方法，通过将微扰动钻孔取样定位装置固定在待取样岩体表面，将手持电钻沿所述钻头定位孔分别对岩体进行钻孔，继而旋转钻孔定位转盘，最后利用手持电钻沿所述钻头定位孔分别对岩体进行复钻孔，实现微扰动条件下在完整岩体内部分离出圆柱形岩样。对于岩体表面稍有起伏的情况，可通过旋扭调节螺栓对固定基座进行微调找平，无需对工作平面进行预先整平。

附图说明

图1为本发明微扰动钻孔取样定位装置的整体结构图；

其中，1—定位转盘、2—固定基座、3—转盘旋转抑制栓、4—调节螺栓、5—固定螺栓。

图2为本发明微扰动钻孔取样定位装置的分解结构图；

其中，11—转盘壁、12—钻头定位孔、13—连接突触、14—抑制栓安装突触、21—基座壁、22—固定脚座、211—连接槽、212—限位孔。

图3为图1中旋转抑制栓的内部构造图；

其中，31—栓壳壁、32—弹簧。

图4为图1中固定脚座、固定螺栓以及调节螺栓的连接内部构造图；

图5为图1中连接槽的局部示意图；

其中，2121—一号孔位、2122—二号孔位。

图6为图1中限位孔的局部示意图；

图7为本发明微扰动钻孔取样定位装置的实施方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细描述。

如图1所示，本发明提出的一种微扰动钻孔取样定位装置，包括钻孔定位转盘1、固定基座2、转盘旋转抑制栓3、固定螺栓5、调节螺栓4。

如图2所示，钻孔定位转盘1由转盘壁11、钻头定位孔12、连接突触13和一个抑制栓安装突触14组成。钻孔定位转盘1呈圆环状，其上分布着等间距的轴线与圆环轴线平行的钻头定位孔12，钻头定位孔12相邻孔间的壁厚d小于钻头定位直径d。外侧壁上设置有抑制栓安装突触14和两个连接突触13，连接突触13与抑制栓安装突触14均匀分布于转盘壁11外侧。

如图3所示，固定基座2由圆环形的基座壁21以及基座壁外侧固结的三个固定脚座22组成，钻孔定位转盘1设置于基座壁21内侧。基座壁21上有设置有连接槽211以及限位孔212，限位孔212位于连接槽211下方，与连接槽211连通。限位孔212由两个孔位连通的组成，分别为一号孔位2121和二号孔位2122。钻孔定位转盘1的连接突触13与抑制栓安装突触14分别穿过一个限位孔212，抑制栓安装突触14通过安装于前端的转盘旋转抑制栓3嵌置于限位孔212的一个孔位内；连接突触13嵌入限位孔212同一侧的一个孔位内，抑制栓安装突触14和连接突触13使得装置在钻孔作业过程中保持稳定。每一个固定脚座22内都设置有一个固定螺栓5，固定脚座22沿轴线开孔，孔内壁刻有螺纹，下方设置有调节螺栓4，固定螺栓5穿过固定脚座22的开孔以及调节螺栓4的通孔将固定基座2固定在岩体表面。

如图4所示，转盘旋转抑制栓3由栓壳壁31和弹簧32组成，安装在抑制栓安装突触14前端，栓壳壁31为空心圆柱，一端开孔，所述弹簧32位于栓壳壁31内部，套在所述抑制栓安装突触14前端。

如图5所示，调节螺栓4螺帽呈半球状，沿中轴线开孔，安装在固定脚座22内壁。固定螺栓5穿过固定脚座22孔以及调节螺栓4的通孔将固定基座2固定在岩体表面。

基于上述微扰动钻孔取样定位装置，本发明还提出一种微扰动钻孔取样定位装置的实施方法，包括步骤：

1)安装：选定取样部位，确定三个固定脚座22的安装孔孔位在待取样岩壁表面上的位置，采用手持电钻钻孔，在三个安装孔内分别设置自攻螺丝膨胀管；通过旋扭紧固所述固定螺栓5，将本装置固定在待取样岩壁表面，通过旋扭所述调节螺栓4对本装置进行进一步的找平及紧固；

2)初钻孔：将转盘旋转抑制栓3转至限位孔212的一号孔位2121，采用手持电钻，依次分别沿所述钻孔定位转盘1上的所述钻头定位孔12对待取样岩壁进行初钻孔；

3)调整定位钻孔孔位：通过拔起转盘旋转抑制栓3，并将其由限位孔212的一号孔位2121转至二号孔位2122，松手让转盘旋转抑制栓3卡在二号孔位2122上；

4)复钻孔及拆卸：采用手持电钻，依次分别沿钻孔定位转盘1上的钻头定位孔12对待取样岩壁进行复钻孔，完毕后拆卸装置。

最后需要说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本专利技术方案而非限制，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本专利的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本专利的权利要求范围当中。