一种隧道挖掘用岩层采样装置及采样方法

本发明涉及隧道工程，尤其是一种隧道挖掘用岩层采样装置及采样方法。

背景技术：

1、在进行隧道挖掘工作时，为了保证其挖掘工作的安全性和准确性，需要对隧道挖掘点的岩层进行采样，以便于得知岩层的构成及硬度。

2、申请号cn115929240a公开了一种隧洞钻岩取样装置，其包括转动座，转动座沿其周向开设有弧形旋转口且转动座内设有一转动腔，转动腔内设有可转动的转动件，转动件与设于转动座上的驱动部件传动连接；所述转动件具有穿过弧形旋转口的安装部，安装部通过弹簧减震件连接有液压伸缩杆，上述方案可在轴向驱动组件的驱动下使得转动盘靠近转动件实现制动配合，在制动状态下，能够使得液压伸缩杆更为稳定，利于实现更为精确的钻岩，但上述实施例仍然具有以下缺陷：

3、1、取样结束后，需要采用人力手动或是借助外部设备才能从钻杆中取出岩层样本，导致了劳动强度的增加以及取样便利性的下降；

4、2、无法根据岩层采样深度自由选择钻杆长度，并且钻杆为一体化设备，难以进行携带和安装保存，导致装置的兼容性下降。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种隧道挖掘用岩层采样装置及采样方法，将岩层样品自动推出，既无需外部设备辅助，也无需人力手动操作，提升了取样的便利性，也降低了劳动强度。钻杆模组若干组依次活动卡接的钻杆分体组成，可以根据岩层采样深度自由选择钻杆分体的数量。

2、为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

3、第一方面，一种隧道挖掘用岩层采样装置，包括：

4、角度调节机构，安装于履带式底盘上；

5、驱动机构，安装于角度调节机构上以进行角度调节，包括驱动箱，驱动箱外侧连接第一电动推杆，内侧设置输出端带有推料板的第二电动推杆；转动杆设于驱动箱侧壁且首端与第二电动推杆输出端套接，末端连接取样机构，转动杆外侧连接第一驱动件以带动取样机构转动；

6、取样机构，包括由若干组依次活动卡接的钻杆分体组成的钻杆模组，钻杆模组前端用于与转动杆固定连接，末端边缘处呈环形阵列卡接有若干组钻头分体；第二电动推杆可带动推料板在转动杆以及钻杆模组内腔中做直线运动。

7、作为进一步的实现方式，所述角度调节机构包括转盘，转盘两侧设有调节箱，调节箱安装于履带式底盘上，调节箱内通过第二驱动件带动转盘转动，所述驱动机构安装于转盘顶部。

8、作为进一步的实现方式，所述调节箱侧壁设有侧通槽，并安装有扇环形结构的月牙滑道，转盘两侧对称安装有传动杆，传动杆延伸至调节箱中，第二驱动件与传动杆配合以带动转盘转动，传动杆上设有套环延伸杆，套环延伸杆端部与月牙滑道滑动配合。

9、作为进一步的实现方式，所述驱动机构包括安装于转盘上的底座，底座上设有与驱动箱配合的限位滑槽并且两端设置第一安装板和第二安装板，第一电动推杆设于第一安装板和驱动箱第一侧之间，钻杆模组设于驱动箱第二侧并且穿过第二安装板上的钻头贯穿孔，第二安装板上还设有喷水头和稳定机构。

10、作为进一步的实现方式，所述第一驱动件设于驱动箱内壁，第一驱动件输出端设有皮带轮，并通过皮带与转动杆配合，所述第一电动推杆和第二电动推杆位于同一轴线。

11、作为进一步的实现方式，所述取样机构还包括钻杆底座，钻杆底座一端与转动杆固定连接，内侧为第一中心通槽，钻杆底座第二端边缘呈环形设置若干第一卡槽，钻杆分体一端对应设置第一卡块，另一端对应设置第二卡槽，钻杆分体依次活动卡接，远离转动杆的，钻杆分体末端与钻头分体活动卡接。

12、作为进一步的实现方式，所述稳定机构设于钻杆模组两侧，包括第三电动推杆，第三电动推杆输出端设有第三驱动件，第三驱动件输出端连接卡位底座，卡位底座活动安装有卡位钻杆，卡位钻杆与第三驱动件输出端连接。

13、作为进一步的实现方式，所述履带式底盘上设有储水箱，储水箱与喷水头连接。

14、作为进一步的实现方式，所述履带式底盘底部设置液压升降台。

15、第二方面，一种隧道挖掘用岩层采样方法，采用如上任一所述的岩层采样装置，包括如下步骤：

16、根据岩层采样深度确定所需钻杆分体的数量，并将各组钻杆分体依次拼接，得到钻杆模组，将钻杆模组一端卡接在钻杆底座上，并将各组钻头分体按环形阵列方式卡接在钻杆模组末端端口处；

17、启动液压升降台，将取样机构调整到与采样点相同的高度；

18、启动角度调节机构使得钻杆模组靠近钻头分体的一端朝向采样点；

19、启动第一驱动件，钻杆模组旋转，并以钻孔的方式将岩层样本收入钻杆模组的腔体中，达到所需的岩层深度后，停止采样，钻杆模组复位；

20、启动第二电动推杆，通过第二电动推杆带动推料板水平延伸至钻杆模组腔体内，将岩层样本从钻杆模组远离钻杆底座的一端推出。

21、上述本发明的有益效果如下：

22、1.本发明的第二电动推杆可带动推料板在转动杆以及钻杆模组内腔中做直线运动，将岩层样品自动推出，既无需外部设备辅助，也无需人力手动操作，提升了取样的便利性，也降低了劳动强度。钻杆模组由若干组依次活动卡接的钻杆分体组成，可以根据岩层采样深度自由选择钻杆分体的数量；并且末端边缘处呈环形阵列卡接有若干组钻头分体，每组钻头分体均可进行独立的拆卸安装，从而提高了钻头部分后期维护保养的便利性，并降低了维护保养成本。

23、2.本发明根据岩层采样深度自由选择钻杆分体的数量，使得取样机构可以同时采集多个岩层的样本，满足了批量采样的需求。

24、3.本发明通过液压升降台可将履带式底盘的高度调整至与采样点平行，使得装置可以适用于不同高度。并且取样机构的朝向角度可以根据采样需要进行调整，装置在无需人力扶持或外部设备限位的情况，不仅可以对地面进行采样，还可以对带有坡度的斜面以及隧道顶部进行采样。降低了劳动强度，还丰富了装置的功能性。

25、4.本发明底座两侧壁边缘处分别活动卡接在两组底座卡块上，增加了取样机构在垂直向下或垂直向上取样时的承载力，进一步提高了取样机构的稳定性。

技术特征：

1.一种隧道挖掘用岩层采样装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种隧道挖掘用岩层采样装置，其特征在于，所述角度调节机构包括转盘，转盘两侧设有调节箱，调节箱安装于履带式底盘上，调节箱内通过第二驱动件带动转盘转动，所述驱动机构安装于转盘顶部。

3.根据权利要求2所述的一种隧道挖掘用岩层采样装置，其特征在于，所述调节箱侧壁设有侧通槽，并安装有扇环形结构的月牙滑道，转盘两侧对称安装有传动杆，传动杆延伸至调节箱中，第二驱动件与传动杆配合以带动转盘转动，传动杆上设有套环延伸杆，套环延伸杆端部与月牙滑道滑动配合。

4.根据权利要求2所述的一种隧道挖掘用岩层采样装置，其特征在于，所述驱动机构包括安装于转盘上的底座，底座上设有与驱动箱配合的限位滑槽并且两端设置第一安装板和第二安装板，第一电动推杆设于第一安装板和驱动箱第一侧之间，钻杆模组设于驱动箱第二侧并且穿过第二安装板上的钻头贯穿孔，第二安装板上还设有喷水头和稳定机构。

5.根据权利要求4所述的一种隧道挖掘用岩层采样装置，其特征在于，所述第一驱动件设于驱动箱内壁，第一驱动件输出端设有皮带轮，并通过皮带与转动杆配合，所述第一电动推杆和第二电动推杆位于同一轴线。

6.根据权利要求1或4所述的一种隧道挖掘用岩层采样装置，其特征在于，所述取样机构还包括钻杆底座，钻杆底座一端与转动杆固定连接，内侧为第一中心通槽，钻杆底座第二端边缘呈环形设置若干第一卡槽，钻杆分体一端对应设置第一卡块，另一端对应设置第二卡槽，钻杆分体依次活动卡接，远离转动杆的，钻杆分体末端与钻头分体活动卡接。

7.根据权利要求4所述的一种隧道挖掘用岩层采样装置，其特征在于，所述稳定机构设于钻杆模组两侧，包括第三电动推杆，第三电动推杆输出端设有第三驱动件，第三驱动件输出端连接卡位底座，卡位底座活动安装有卡位钻杆，卡位钻杆与第三驱动件输出端连接。

8.根据权利要求4所述的一种隧道挖掘用岩层采样装置，其特征在于，所述履带式底盘上设有储水箱，储水箱与喷水头连接。

9.根据权利要求1所述的一种隧道挖掘用岩层采样装置，其特征在于，所述履带式底盘底部设置液压升降台。

10.一种隧道挖掘用岩层采样方法，其特征在于，采用如权利要求1-9任一所述的岩层采样装置，包括如下步骤：

技术总结
本发明涉及隧道工程技术领域，公开了一种隧道挖掘用岩层采样装置及采样方法，包括角度调节机构，安装于履带式底盘上；驱动机构，安装于角度调节机构上以进行角度调节，包括驱动箱，驱动箱外侧连接第一电动推杆，内侧设置输出端带有推料板的第二电动推杆；转动杆设于驱动箱侧壁且首端与第二电动推杆输出端套接，末端连接取样机构，转动杆外侧连接第一驱动件以带动取样机构转动；取样机构，包括由若干组依次活动卡接的钻杆分体组成的钻杆模组，钻杆模组前端用于与转动杆固定连接，末端边缘处呈环形阵列卡接有若干组钻头分体；第二电动推杆可带动推料板在转动杆以及钻杆模组内腔中做直线运动；可以调节钻杆模组长度并且可以推送样本，取样便利。

技术研发人员：张庆贺,袁亮,田恐虎,王汉鹏,江丙友,张冰,杨发旺
受保护的技术使用者：安徽理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15