一种软岩取样装置

本发明涉及岩土工程与地质工程，更具体地说，它涉及一种软岩取样装置。

背景技术：

1、软岩，指在较低应力(<25mpa)条件下即发生显著变形的低强度工程岩体。在土木工程试验当中，特别是针对岩石力学工程和采矿工程来说，通过工程勘察技术和采样技术完成对岩样的力学性质研究是一种常见的方法。

2、现有技术的软岩取样装置如专利号为cn108645649a的中国专利公开了一种软岩取样装置包括车轮、转动支架、把手、电控器、连接电线、驱动电机、薄壁取样器、顶土板、排水孔、竖直螺旋推进杆、齿轮齿条转向器、车架、水平螺旋推进杆和旋进块。

3、现有技术的取样装置在取样过程中，每取样一个点都需要将整个装置移动位置，取样范围小，使用极其不方便，移动过程也容易对原状土造成扰动，影响取样效果。。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种软岩取样装置，通过设置移动组和定点组相互配合，定点组可收纳、可延伸，可在装置定点的情况下实现多点取样，取样范围大，减少了对原状土的扰动，增大样品的有效性。

2、本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种软岩取样装置，包括移动组、定点组、动力组、取样组、三维扫描组、密封组及集成控制模块，所述移动组包括平台，所述平台底面设有移动轮，所述平台顶面的一端固定设有转轴，所述转轴顶端和底端分别嵌有电机一和液压伸缩杆一，所述电机一顶端为输出端，且所述电机一输出端轴连接有定点组，所述液压伸缩杆一贯穿所述平台后固定设有平板，所述平台顶面的另一端分别设有样品存放箱和缺口，所述样品存放箱外侧固定设有推杆，所述缺口上部和下部分别设有三维扫描组和密封组，所述定点组固定连接有动力组和取样组，所述动力组齿轮啮合于所述取样组，所述平台内嵌有集成控制模块，所述电机一和所述液压伸缩杆一电性连接于所述集成控制模块。

3、通过采用上述技术方案，使用者通过移动组将装置移动至取样点，并将液压伸缩杆一伸出，将底板平放于地面对装置形成支撑，然后通过定点组进一步找到取样点，再通过动力组驱动取样组进行取样，取样完成后通过三维扫描组对样品原状进行扫描后，通过密封组进行密封，再将其放置于样品存放箱运走，整个装置的取样操作可通过集成控制模块操控。

4、本发明进一步设置为：所述定点组包括大臂，所述大臂一端与所述电机一输出端轴连接，所述大臂另一端嵌有两液压伸缩杆二，两所述液压伸缩杆二固定连接有小臂，所述小臂嵌有液压伸缩杆三，所述液压伸缩杆三底部固定连接液压伸缩杆四，所述液压伸缩杆四固定连接有万向轮，两所述液压伸缩杆二、所述液压伸缩杆三和所述液压伸缩杆四电性连接于所述集成控制模块。

5、通过采用上述技术方案，通过大臂围绕转轴旋转，可实现装置周围360°范围内的取样，再利用小臂的伸缩，扩大取样范围，取样完成后便于收纳，通过设置万向轮，便于大臂、小臂的圆周旋转，通过设置液压伸缩杆三、液压伸缩杆四，便于将小臂上的动力组、取样组以及万向轮收至平台上。

6、本发明进一步设置为：所述动力组包括电机二，所述电机二外侧设有电机盒，所述电机盒螺栓固定于所述小臂底端，所述电机二顶端为输出端，且所述电机二输出端轴连接有主动齿轮，所述主动齿轮啮合有从动齿轮，所述主动齿轮和所述从动齿轮外侧共同设有齿轮罩，所述齿轮罩螺栓固定于所述小臂顶面，所述电机二电性连接于所述集成控制模块。

7、通过采用上述技术方案，通过电机驱动主动齿轮旋转，主动齿轮带动从动齿轮旋转，进而带动取样组取样；通过设置齿轮罩和电机盒将旋转部件均与外部隔离，避免造成安全事故，同时也能减少外物飞溅，影响装置的工作寿命。

8、本发明进一步设置为：所述采样组包括取样头，所述取样头顶面固定设有螺杆，所述螺杆另一端穿过所述小臂后旋转连接于所述从动齿轮，所述从动齿轮旋转固定于所述小臂顶面，所述从动齿轮中部和所述小臂设有供所述螺杆旋转的螺纹槽。

9、通过采用上述技术方案，通过将取样头用螺杆连接，可强制取样头的上下运动完成取样，通过从动齿轮和主动齿轮的啮合，螺杆与从动齿轮的啮合完成动力传动。

10、本发明进一步设置为：所述三维扫描组包括固定环，所述固定环底面固定于所述平台顶面，所述固定环外侧固定设有所述推杆，所述固定环内侧顶部固定设有多个扫描头，所述扫描头电性连接于所述集成控制模块。

11、通过采用上述技术方案，通过设置三维扫描组对所取样品表面进行扫描形成三维成像，在后期处理中方便重建开采工作面顶底板柱状图。

12、本发明进一步设置为：所述密封组包括固定热熔头、活动热熔头，所述固定热熔头和所述活动热熔头顶面均设有卡扣，所述固定热熔头固定设于所述缺口一侧，所述活动热熔头固定安装有液压伸缩杆五，所述液压伸缩杆五嵌于所述缺口另一侧，所述缺口底部固定设有承接槽，所述承接槽顶面和一侧面开口，所述固定热熔头、所述活动热熔头和所述液压伸缩杆五电性连接于所述集成控制模块。

13、通过采用上述技术方案，将密封袋拉开后固定于固定热熔头和活动热熔头顶面的卡扣上，密封袋会放入承接槽内，待样品扫描完成后落入密封袋内，然后通过液压伸缩杆五推动活动热熔头移动，将密封袋夹于固定热熔头和活动热熔头之间完成密封。

14、综上所述，本发明具有以下有益效果：本发明的软岩取样装置通过设置移动组和定点组相互配合，定点组可收纳、可延伸，可在装置定点的情况下实现多点取样，取样范围大，减少了对原状土的扰动，增大样品的有效性；

15、本发明的软岩取样装置使用时，主要受力位置设有支撑，主要结构部件加装保护，安全可靠，使用完成后可将其完全收纳于移动机构上，操作简单，方便快捷；

16、本发明通过设置密封组和三维扫描组，可以对样品表面进行扫描，再对样品进行密封，防止样品风化，保证所取样品的真实状态，同时，可与工作面开采前取样工作相结合，可对所取样品表面三维扫描，在后期处理中方便重建开采工作面岩层顶底板柱状图。

技术特征：

1.一种软岩取样装置，其特征是：包括移动组(1)、定点组(2)、动力组(3)、取样组(4)、三维扫描组(5)、密封组(6)及集成控制模块(7)，所述移动组(1)包括平台(11)，所述平台(11)底面设有移动轮(12)，所述平台(11)顶面的一端固定设有转轴(16)，所述转轴(16)顶端和底端分别嵌有电机一(17)和液压伸缩杆一(18)，所述电机一(17)顶端为输出端，且所述电机一(17)输出端轴连接有定点组(2)，所述液压伸缩杆一(18)贯穿所述平台(11)后固定设有平板(19)，所述平台(11)顶面的另一端分别设有样品存放箱(13)和缺口(15)，所述样品存放箱(13)外侧固定设有推杆(14)，所述缺口(15)上部和下部分别设有三维扫描组(5)和密封组(6)，所述定点组(2)固定连接有动力组(3)和取样组(4)，所述动力组(3)齿轮啮合于所述取样组(4)，所述平台(11)内嵌有集成控制模块(7)，所述电机一(17)和所述液压伸缩杆一(18)电性连接于所述集成控制模块(7)。

2.根据权利要求1所述的一种软岩取样装置，其特征是：所述定点组(2)包括大臂(21)，所述大臂(21)一端与所述电机一(17)输出端轴连接，所述大臂(21)另一端嵌有两液压伸缩杆二(22)，两所述液压伸缩杆二(22)固定连接有小臂(23)，所述小臂(23)嵌有液压伸缩杆三(24)，所述液压伸缩杆三(24)底部固定连接液压伸缩杆四(25)，所述液压伸缩杆四(25)固定连接有万向轮(26)，两所述液压伸缩杆二(22)、所述液压伸缩杆三(24)和所述液压伸缩杆四(25)电性连接于所述集成控制模块(7)。

3.根据权利要求2所述的一种软岩取样装置，其特征是：所述动力组(3)包括电机二(31)，所述电机二(31)外侧设有电机盒(32)，所述电机盒(32)螺栓固定于所述小臂(23)底端，所述电机二(31)顶端为输出端，且所述电机二(31)输出端轴连接有主动齿轮(33)，所述主动齿轮(33)啮合有从动齿轮(43)，所述主动齿轮(33)和所述从动齿轮(43)外侧共同设有齿轮罩(34)，所述齿轮罩(34)螺栓固定于所述小臂(23)顶面，所述电机二(31)电性连接于所述集成控制模块(7)。

4.根据权利要求3所述的一种软岩取样装置，其特征是：所述采样组包括取样头(41)，所述取样头(41)顶面固定设有螺杆(42)，所述螺杆(42)另一端穿过所述小臂(23)后旋转连接于所述从动齿轮(43)，所述从动齿轮(43)旋转固定于所述小臂(23)顶面，所述从动齿轮(43)中部和所述小臂(23)设有供所述螺杆(42)旋转的螺纹槽。

5.根据权利要求1所述的一种软岩取样装置，其特征是：所述三维扫描组(5)包括固定环(51)，所述固定环(51)外侧固定设有所述推杆(14)，所述固定环(51)底面固定于所述平台(11)顶面，所述固定环(51)内侧顶部固定设有多个扫描头(52)，所述扫描头(52)电性连接于所述集成控制模块(7)。

6.根据权利要求1所述的一种软岩取样装置，其特征是：所述密封组(6)包括固定热熔头(61)、活动热熔头(63)，所述固定热熔头(61)和所述活动热熔头(63)顶面均设有卡扣(62)，所述固定热熔头(61)固定设于所述缺口(15)一侧，所述活动热熔头(63)固定安装有液压伸缩杆五(64)，所述液压伸缩杆五(64)嵌于所述缺口(15)另一侧，所述缺口(15)底部固定设有承接槽(65)，所述承接槽(65)顶面和一侧面开口，所述固定热熔头(61)、所述活动热熔头(63)和所述液压伸缩杆五(64)电性连接于所述集成控制模块(7)。

技术总结
本发明公开了一种软岩取样装置，涉及岩土工程与地质工程技术领域，其技术方案要点是：包括移动组、定点组、动力组、取样组、三维扫描组、密封组及集成控制模块，移动组包括平台，平台底面设有移动轮，平台顶面两端分别设有转轴和样品存放箱、缺口，转轴顶端和底端分别嵌有电机一和液压伸缩杆一，电机一输出端轴连接有定点组，液压伸缩杆一贯穿平台并连接有平板，样品存放箱设有推杆，缺口上部和下部分别设有三维扫描组和密封组，定点组固定连接有动力组和取样组，动力组齿轮啮合于取样组，平台内嵌有集成控制模块，电机一和液压伸缩杆一电性连接于集成控制模块。本发明具有多点取样，对原状土扰动小，安全可靠，能更好保存样品原始状态的效果。

技术研发人员：彭智高,邓宗伟,王新忠,冯浩雄,方玮琪,张铮然
受保护的技术使用者：湖南城市学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12