一种红层软岩原状样取样装置及取样方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种红层软岩原状样取样装置及取样方法，该取样装置包括装置底座，其上设有承台，该承台上方架设有支撑架；还包括位于承台上方的活动取样部件，其包括试样模具以及用于调节模具竖向位置的丝杠，其中，丝杠包括丝杠支撑座和丝杆，丝杠支撑座与支撑架顶部固定，丝杆底部与试样模具可拆卸连接；试样模具底部为锯齿状。取样方法为：在试样模具内部涂抹凡士林，取较为平整的软岩固定在承台上，快速转动丝杆将试样模具底部锯齿嵌入软岩中；然后缓慢转动丝杆使模具垂直嵌入软岩，待贯穿软岩后，抬升试样模具与软岩分离；拆卸试样模具，取出软岩试样，蜡封。该装置能够显著减少应力历史对岩样的扰动，简单方便地在现场获取完整的原状样。

A sampling device and method for undisturbed sample of red bed soft rock

【技术实现步骤摘要】
一种红层软岩原状样取样装置及取样方法
本专利技术涉及一种红层软岩原状样取样装置及取样方法，属于岩体力学及岩石工程领域。
技术介绍
岩石试样的制备是进行岩石力学试验前的首要工作，大多数时候，都是在实验室中采用钻取机，再通过打磨机制备柱形试样，而红层软岩是一种由碎屑沉积而形成的极软岩，其外观以红色为主调色，主要为泥质粉砂岩、页岩、泥岩，其抗压强度不足30MPa；而且，该类岩石亲水性强、透水性弱，一旦遇到水容易发生膨胀或软化，而失去水后则容易发生收缩或崩解，在取样的过程中，由于软岩的粘土含量较大，难以将试样取出样。当前土木工程试验中，没有专门针对红层软岩取原状样的仪器，所取岩样的质量不易保证。因此，需要一种结构简单、设计合理、投入成本较低且操作简单、能减少应力历史对岩样扰动的取样装置，并可以在现场取原状样，保持岩样岩性。在申请号为CN201810294504.7的专利中公开了一种软岩取原状样装置，该装置针对浅层软岩的取样，通过移动装载车，采用电动装置取样，但是没有考虑红层软岩岩石中由于粘土含量较高，粘性大，在取样过程中很难将软岩试样取出的问题，难以保持软岩的原位特性，并且仅能取出圆柱形原状样，装置成本较高，不宜推广。
技术实现思路
专利技术目的：针对现有技术中由于软岩取样过程应力历史对岩样扰动大使得原状样难取出、取样难以保持其原位特性等问题，本专利技术提供了一种红层软岩原状样取样装置，并提供了一种利用该装置取红层软岩原状样的方法。技术方案：本专利技术所述的一种红层软岩原状样取样装置，包括装置底座，其上设有用于固定软岩岩样的承台，该承台上方架设有支撑架；还包括位于承台上方、与支撑架固定的活动取样部件，活动取样部件包括用于钻取原状样的试样模具以及用于调节该模具竖向位置的丝杠，其中，丝杠包括丝杠支撑座和丝杆，丝杠支撑座与支撑架顶部固定，丝杆底部与试样模具顶部可拆卸连接、且试样模具不随丝杆转动；试样模具底部为锯齿状、用于初步固定软岩岩样。上述支撑架可包括钢框架，钢框架两侧固定安装有侧向支座，且钢框架及侧向支座分别与装置底座固定。较优的，试样模具由至少两块柱状模具板片拼接而成，相邻模具板片拼接处安装有加固铁片。进一步的，试样模具下部，加固铁片的外侧面呈斜面，且斜面宽度自上而下逐渐减小，从而可在试样模具进入软岩取样过程中形成导向力。为避免取样过程中试样模具受力变形，最好在试样模具外部套设橡胶保护套。优选的，丝杆底部安装有帽头，该帽头与丝杆的连接处设有水平滑槽，且水平滑槽内设有钢珠、使得丝杆可在帽头内自由转动，从而可保证帽头不随丝杆转动；试样模具顶部安装有压头，该压头与帽头固定连接，由于帽头不随丝杆转动，与其固定的压头及试样模具可不随丝杆转动，避免取样过程中试样模具旋转只能取圆柱样的问题。丝杆顶端可安装有手柄，方便丝杆转动。作为优选的，承台上开设有用于容纳软岩岩样的凹槽，该凹槽两侧分别安装有软岩固定部件，该软岩固定部件包括用于夹持软岩岩样的夹板以及水平设置、用于调整夹板水平位置的旋转螺杆，该旋转螺杆一端旋入凹槽对应侧的承台内，另一端端部活动安装有钢珠，夹板与钢珠表面固定、并能够随钢珠转动变换夹持角度。较优的，软岩固定部件还包括用于固定旋转螺杆的手轮，旋转螺杆旋转至所需位置时，旋转手轮，即可固定旋转螺杆，防止其在压力下位置变动。本专利技术所述的利用上述取样装置取红层软岩原状样的方法，包括如下步骤：S1、将红层软岩原状样取样装置摆放至取样现场，在试样模具内部涂抹润滑剂；S2、取现场较为平整的软岩岩样，固定在承台上，快速转动丝杆将试样模具底部锯齿嵌入软岩岩样中；S3、缓慢转动丝杆，使试样模具在旋转压力下垂直嵌入软岩岩样，待试样模具底部贯穿软岩岩样后，快速反向转动丝杆，将试样模具抬升、直至锯齿以上部分与软岩岩样分离；S4、将试样模具与丝杆底部分离，然后将软岩岩样与承台解除固定，取下试样模具，从试样模具中取出软岩试样，蜡封。有益效果：与现有技术相比，本专利技术的优点为：本专利技术的取样装置能够显著减少应力历史对岩样的扰动，简单方便地在现场获取完整的原状样，而且，该取样装置结构简单、成本低、取样方便；同时，与现有取样装置旋转取样仅能获取圆柱样相比，该装置除能够获得圆柱样外，还能够取得其他任意形状的原状样，能够更好地制作室内软岩实验多需要的试样。附图说明图1为本专利技术的红层软岩原状样取样装置的结构示意图；图2为试样模具的结构示意图；图3为由两块模具板片拼接形成的试样模具的装配示意图；图4为软岩固定部件与承台的装配示意图；图5为帽头的剖面结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的技术方案作进一步说明。如图1～5，本专利技术所述的一种红层软岩原状样取样装置，包括装置底座1，其上设有用于固定软岩岩样的承台2，该承台上方架设有支撑架。支撑架可包括钢框架3，钢框架3顶部可安装顶板，底部可通过螺栓连接的等方式与装置底座1固定；钢框架3两侧固定安装有侧向支架31，保证装置的侧向稳定性；侧向支座31也可通过螺栓连接等方式与装置底座1固定。承台2上开设有用于容纳软岩岩样的凹槽21，该凹槽21两侧分别安装有软岩固定部件，该软岩固定部件包括夹板22和水平设置的旋转螺杆23，如图4，该旋转螺杆23一端旋入凹槽对应侧的承台2内，用于调整夹板22水平位置，另一端端部活动安装有钢珠24，夹板22与该钢珠24表面固定，钢珠24转动，夹板22随之变换夹持角度，从而能更好地夹持不规则的软岩岩样。软岩固定部件还包括手轮25，旋转螺杆23旋转至所需位置时，旋转手轮25，即可固定旋转螺杆23、使夹板22更好地固定软岩，防止其在压力下位置变动。承台2上方设有活动取样部件，活动取样部件包括试样模具4和丝杠。试样模具4用于钻取原状样。试样模具4由至少两块柱状模具板片41拼接而成，图3示例了上半模具和下半模具两块模具板片41通过螺栓42拼接的试样模具结构。为增加试样模具拼接处的强度，避免其受压变形，可在相邻模具板片拼接处安装加固铁片；试样模具4下部，加固铁片的外侧面呈斜面，且斜面宽度自上而下逐渐减小，从而可在试样模具进入软岩取样过程中形成导向力；如图2，在试样模具4上部3/4部分两侧焊接较厚的长方形铁片43进行加固，约20个螺栓固定，并且在模具下部1/4处至底部两侧焊接三角形铁片44进行加固。试样模具4底部为锯齿状45，方便取样装置的初次固定。为避免取样过程中试样模具4受力变形，最好在试样模具4外部套设橡胶保护套46。丝杠用于调节试样模具4的竖向位置。丝杠包括丝杠支撑座6和丝杆5，丝杠支撑座6与支撑架顶部固定，具体的，钢框架3顶部可安装顶板，丝杠支撑座6可嵌套固定于顶板中。丝杆5顶端可安装有手柄51，方便丝杆51转动。丝杆5底部安装有帽头7，如图5，该帽头7与丝杆5的连接处设有水平滑槽71，水平滑槽71内部设有钢珠72，钢珠72的直径与滑槽71的槽深相等，丝杆5底端可在钢珠72表面滑动，从而可使丝杆5在帽头7内自由转动，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种红层软岩原状样取样装置，其特征在于，包括装置底座，其上设有用于固定软岩岩样的承台，该承台上方架设有支撑架；还包括位于承台上方、与支撑架固定的活动取样部件，其包括用于钻取原状样的试样模具以及用于调节该模具竖向位置的丝杠，其中，所述丝杠包括丝杠支撑座和丝杆，丝杠支撑座与支撑架顶部固定，丝杆底部与试样模具顶部可拆卸连接、且试样模具不随丝杆转动；所述试样模具底部为锯齿状、用于初步固定软岩岩样。/n

【技术特征摘要】
1.一种红层软岩原状样取样装置，其特征在于，包括装置底座，其上设有用于固定软岩岩样的承台，该承台上方架设有支撑架；还包括位于承台上方、与支撑架固定的活动取样部件，其包括用于钻取原状样的试样模具以及用于调节该模具竖向位置的丝杠，其中，所述丝杠包括丝杠支撑座和丝杆，丝杠支撑座与支撑架顶部固定，丝杆底部与试样模具顶部可拆卸连接、且试样模具不随丝杆转动；所述试样模具底部为锯齿状、用于初步固定软岩岩样。


2.根据权利要求1所述的红层软岩原状样取样装置，其特征在于，所述支撑架包括钢框架，该钢框架两侧固定安装有侧向支座，且所述钢框架及侧向支座分别与装置底座固定。


3.根据权利要求1所述的红层软岩原状样取样装置，其特征在于，所述试样模具由至少两块柱状模具板片拼接而成，相邻模具板片拼接处安装有加固铁片。


4.根据权利要求3所述的红层软岩原状样取样装置，其特征在于，所述试样模具下部，加固铁片的外侧面呈斜面，且斜面宽度自上而下逐渐减小。


5.根据权利要求1所述的红层软岩原状样取样装置，其特征在于，所述试样模具外部套设有橡胶保护套。


6.根据权利要求1所述的红层软岩原状样取样装置，其特征在于，所述丝杆底部安装有帽头，该帽头与丝杆的连接处设有水平滑槽，且水平滑槽内设有钢珠、使得丝杆可在帽头内自由转动；所述试样模...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐卫亚，胡明涛，王如宾，王环玲，徐伟，张涛，黄威，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32