一种易于取芯的岩石取芯机及取芯方法

本发明涉及岩土工程试验，具体为一种易于取芯的岩石取芯机及取芯方法。

背景技术：

1、岩石室内试验是岩土工程领域重要的试验手段，开展试验的前提是获得岩石标准岩体试样。即在试验开始前的准备阶段，需要使用岩石取芯机获得标准岩石岩体试样。

2、专利号cn207453912u型公开了一种自动岩石取芯机取芯长度的调节装置，它包括取芯机主体，所述取芯机主体上通过上固定螺栓安装有标识板，所述标识板上沿其中心线加工有滑槽，所述滑槽的两侧对称设置有刻度线，所述在标识板上滑动配合安装有环向固定铁片，所述环向固定铁片上安装有第一下固定螺栓和第二下固定螺栓，所述滑槽内部滑动配合有刻度指示棒，所述刻度指示棒的另一端通过进水连接盘螺栓固定安装在进水连接盘上，所述进水连接盘套装在钻头的外部并能够跟随钻头一起上、下移动。

3、上述装置能有效解决取芯机取样长度控制不准确及其造成的卡环的磨损损伤问题，但是需要岩芯发生断裂，才可轻松取出岩芯。但是在岩石节理不发育的情况下，岩芯不发生断裂，就会造成标准岩体试样制取失败。

4、为了解决上述问题，我们对此做出改进，提出一种易于取芯的岩石取芯机及取芯方法。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

2、本发明提供一种易于取芯的岩石取芯机，包括底板，所述底板的顶面一侧固定安装有推手，所述底板的底面对称安装有四个止刹万向轮，其特征在于，所述底板的顶面通过螺栓对称安装有四个直角梯形支架杆，四个所述直角梯形支架杆的竖直侧外壁滑动连接有同一安装板，所述安装板的中心处安装有取芯部件；

3、四个所述直角梯形支架杆的顶部通过螺栓安装有同一顶板，所述顶板的顶面安装有第一液压缸，所述第一液压缸的贯穿延伸至顶板下方的输出轴与安装板固定连接，所述顶板的侧面安装有与取芯部件配合的抵出部件，所述顶板的顶面安装有上提部件。

4、作为本发明的一种优选技术方案，所述取芯部件包括有与安装板转动连接的钻筒，所述钻筒的内壁对称固定连接有两个限位板和两个电动伸缩杆，所述限位板内部滑动连接有竖直推杆，且所述电动伸缩杆的输出端与竖直推杆的顶端固定连接，所述竖直推杆的底端铰接有连杆，所述连杆的底端铰接有半圆形切刀。

5、作为本发明的一种优选技术方案，所述钻筒的底端固定连接有钻头，所述钻头的顶面对称固定连接有两个滑条，所述滑条与所述半圆形切刀滑动连接。

6、作为本发明的一种优选技术方案，所述取芯部件还包括有位于钻筒内部的取芯筒，所述取芯筒与所述限位板滑动连接，所述钻筒与所述取芯筒的上部均开设有通孔，所述钻筒与所述取芯筒的上部通孔穿设同一限位螺栓，所述底板的中部开设有用于钻筒通过的通孔，所述顶板的中部开设有用于取出取芯筒通孔。

7、作为本发明的一种优选技术方案，所述钻头的顶面开设有进料孔，所述进料孔的半径与取芯筒的半径相同，所述取芯筒的半径小于半圆形切刀的半径。

8、作为本发明的一种优选技术方案，所述安装板的顶面安装有驱动电机，所述驱动电机的输出轴同轴固定连接有主动齿轮，所述主动齿轮与所述从动齿轮啮合，所述从动齿轮同轴套设在钻筒的外壁上。

9、作为本发明的一种优选技术方案，所述抵出部件包括有固定连接在顶板侧面的l型板，所述l型板的侧面开设有滑槽，所述l型板的滑槽对称滑动连接有两个弧形板，所述弧形板与所述滑槽内壁之间设有多个弹簧，所述弧形板的上部内壁开设有弧形槽，所述取芯筒的顶面固定连接有可与弧形槽卡接的圆环板，所述l型板的顶面安装有第二液压缸，所述第二液压缸的输出轴同轴固定连接有推板，所述推板位于两个两个弧形板之间，且推板半径与取芯筒的半径相同。

10、作为本发明的一种优选技术方案，所述上提部件包括有固定安装在顶板顶面的门式支板和固定安装在门式支板顶面的第三液压缸，所述门式支板的内壁两侧通过滑条滑动连接有w型板，并且所述第三液压缸的输出轴与所述w型板固定连接，所述w型板的相对侧内壁之间转动连接有双向螺杆，所述双向螺杆上对称螺纹连接有两个与w型板内顶面抵触的l型板，所述l型板的底部设为与取芯筒尺寸相适配的弧形夹部，所述w型板的里侧还安装有减速电机，所述减速电机的输出轴与双向螺杆同轴固定连接。

11、一种取芯方法，包括以下步骤：

12、s1通过推手和止刹万向轮将该取芯机移动到指定岩石取芯处；

13、s2启动第一液压缸下移安装板，同时启动驱动电机，通过主动齿轮与从动齿轮的配合，带动钻筒转动破开岩石，取芯筒进行岩石取芯；

14、s3取芯完成后，启动电动伸缩杆，带动竖直推杆下移，接着通过连杆带动半圆形切刀将岩石柱进行切开，启动第一液压缸，带动安装板上移；

15、s4，拆下限位螺栓，启动第三液压缸，下移w型板，随后启动减速电机，减速电机带动两个l型板27靠近，使得l型板的弧形夹部夹住取芯筒，再次启动第三液压缸，上移w型板，带动取芯筒上移；

16、s5将取芯筒放置在两个弧形板之间，使得取芯筒上圆环板与弧形板的弧形槽卡接，最后启动第二液压缸，带动推板下压，将取芯筒中岩石取出。

17、本发明的有益效果是：该种易于取芯的岩石取芯机及取芯方法,通过启动第一液压缸下移安装板，同时启动电机，通过主动齿轮与从动齿轮的配合，带动钻筒转动破开岩石，取芯筒进行岩石取芯；取芯完成后，启动电动伸缩杆，带动竖直推杆下移，接着通过连杆带动半圆形切刀将岩石柱进行切开；从而主动断裂岩芯，提高标准岩体试样采取成功率，随后上移安装板，拆下限位螺栓，启动第三液压缸，下移w型板，随后启动减速电机，减速电机带动两个l型板靠近，使得l型板的弧形夹部夹住取芯筒，再次启动第三液压缸，上移w型板，带动取芯筒上移，接着将取芯筒放置在两个弧形板之间，使得取芯筒上圆环板与弧形板的弧形槽卡接，最后启动第二液压缸，带动推板下压，将取芯筒中岩石取出，使得取芯筒内部岩体试样取出方便。

技术特征：

1.一种易于取芯的岩石取芯机，包括底板(1)，所述底板(1)的顶面一侧固定安装有推手，所述底板(1)的底面对称安装有四个止刹万向轮，其特征在于，所述底板(1)的顶面通过螺栓对称安装有四个直角梯形支架杆(2)，四个所述直角梯形支架杆(2)的竖直侧外壁滑动连接有同一安装板(3)，所述安装板(3)的中心处安装有取芯部件(4)；

2.根据权利要求1所述的一种易于取芯的岩石取芯机，其特征在于，所述取芯部件(4)包括有与安装板(3)转动连接的钻筒(7)，所述钻筒(7)的内壁对称固定连接有两个限位板(8)和两个电动伸缩杆(12)，所述限位板(8)内部滑动连接有竖直推杆(9)，且所述电动伸缩杆(12)的输出端与竖直推杆(9)的顶端固定连接，所述竖直推杆(9)的底端铰接有连杆(10)，所述连杆(10)的底端铰接有半圆形切刀(11)。

3.根据权利要求2所述的一种易于取芯的岩石取芯机，其特征在于，所述钻筒(7)的底端固定连接有钻头(13)，所述钻头(13)的顶面对称固定连接有两个滑条(14)，所述滑条(14)与所述半圆形切刀(11)滑动连接。

4.根据权利要求3所述的一种易于取芯的岩石取芯机，其特征在于，所述取芯部件(4)还包括有位于钻筒(7)内部的取芯筒(15)，所述取芯筒(15)与所述限位板(8)滑动连接，所述钻筒(7)与所述取芯筒(15)的上部均开设有通孔，所述钻筒(7)与所述取芯筒(15)的上部通孔穿设同一限位螺栓，所述底板(1)的中部开设有用于钻筒(7)通过的通孔，所述顶板(5)的中部开设有用于取出取芯筒(15)通孔。

5.根据权利要求4所述的一种易于取芯的岩石取芯机及取芯方法，其特征在于，所述钻头(13)的顶面开设有进料孔，所述进料孔的半径与取芯筒(15)的半径相同，所述取芯筒(15)的半径小于半圆形切刀(11)的半径。

6.根据权利要求2所述的一种易于取芯的岩石取芯机，其特征在于，所述安装板(3)的顶面安装有驱动电机(16)，所述驱动电机(16)的输出轴同轴固定连接有主动齿轮(17)，所述主动齿轮(17)与所述从动齿轮(18)啮合，所述从动齿轮(18)同轴套设在钻筒(7)的外壁上。

7.根据权利要求4所述的一种易于取芯的岩石取芯机，其特征在于，所述抵出部件(6)包括有固定连接在顶板(5)侧面的l型板(19)，所述l型板(19)的侧面开设有滑槽，所述l型板(19)的滑槽对称滑动连接有两个弧形板(20)，所述弧形板(20)与所述滑槽内壁之间设有多个弹簧，所述弧形板(20)的上部内壁开设有弧形槽，所述取芯筒(15)的顶面固定连接有可与弧形槽卡接的圆环板，所述l型板(19)的顶面安装有第二液压缸(22)，所述第二液压缸(22)的输出轴同轴固定连接有推板，所述推板位于两个两个弧形板(20)之间，且推板半径与取芯筒(15)的半径相同。

8.根据权利要求1所述的一种易于取芯的岩石取芯机，其特征在于，所述上提部件(23)包括有固定安装在顶板(5)顶面的门式支板(24)和固定安装在门式支板(24)顶面的第三液压缸(29)，所述门式支板(24)的内壁两侧通过滑条滑动连接有w型板(25)，并且所述第三液压缸(29)的输出轴与所述w型板(25)固定连接，所述w型板(25)的相对侧内壁之间转动连接有双向螺杆(26)，所述双向螺杆(26)上对称螺纹连接有两个与w型板(25)内顶面抵触的l型板(27)，所述l型板(27)的底部设为与取芯筒(15)尺寸相适配的弧形夹部，所述w型板(25)的里侧还安装有减速电机(28)，所述减速电机(28)的输出轴与双向螺杆(26)同轴固定连接。

9.一种取芯方法，包括权利要求1-8所述的一种易于取芯的岩石取芯机，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及岩土工程试验技术领域，具体为一种易于取芯的岩石取芯机，包括底板，底板的顶面一侧固定安装有推手，底板的底面对称安装有四个止刹万向轮，底板的顶面通过螺栓对称安装有四个直角梯形支架杆，四个直角梯形支架杆的竖直侧外壁滑动连接有同一安装板，安装板的中心处安装有取芯部件；四个直角梯形支架杆的顶部通过螺栓安装有同一顶板，顶板的顶面安装有第一液压缸，第一液压缸的贯穿延伸至顶板下方的输出轴与安装板固定连接。该种易于取芯的岩石取芯机及取芯方法,启动电动伸缩杆，带动竖直推杆下移，接着通过连杆带动半圆形切刀将岩石柱进行切开；从而主动断裂岩芯，提高标准岩体试样采取成功率。

技术研发人员：束思源,姚直书,胡坤,李会,王瑞,朱宏伟
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：2024/1/14