一种获取市政道路结构层大直径芯样的取芯方法技术

本发明专利技术属于市政道路取芯检测技术领域，公开了一种获取市政道路结构层大直径芯样的取芯方法，为了解决利用现有的取芯工具无法获取大直径路面芯样的问题。本发明专利技术包括：（1）测量定位，（2）将取芯钻头的中心对准取芯位置的中心；（3）利用切割齿对路面结构进行钻进获取到芯样；（4）将切削齿延伸出筒体的内壁；（5）利用切削齿对芯样的底部切割；（6）利用切削齿对芯样的底部支撑，向上吊取整个筒体完成取芯作业。本发明专利技术整个过程操作简单、快速，并且不会损伤芯样，从而提高取芯的效率和质量。从而提高取芯的效率和质量。从而提高取芯的效率和质量。

【技术实现步骤摘要】
一种获取市政道路结构层大直径芯样的取芯方法


[0001]本专利技术属于市政道路取芯检测
，具体涉及一种获取市政道路结构层大直径芯样的取芯方法。

技术介绍

[0002]依据公路路基路面现场测试规程（JTG3450
‑
2019），道路（路面）取芯是对水泥混凝土面层、沥青混合料面层或水泥、石灰、粉煤灰等无机结合料稳定基层面用路面取芯钻机在现场钻取路面的代表性试样，以测定其厚度、密度或其他物理力学性质。钻孔采取芯样的直径不宜小于最大集料粒径的3倍。道路路面取样主要包括如下步骤：（1）用钻机在取样地点垂直对准路面放下钻头，牢固安放钻机，使其在运转过程中不得移动。
[0003]（2）开放冷却水，启动电动机，徐徐压下钻杆，钻取芯样，但不得使劲下压钻头，待钻透全厚后，上抬钻杆，拔出钻头，停止转动，不使芯样损坏，取出芯样。
[0004]（3）采取的路面混合料试样应整层取样，试样不得破碎。
[0005]（4）将钻取的芯样，妥善盛放于盛样器中，必要时用塑料袋封装。
[0006]（6）对取样的钻孔的路面坑洞，应采用同类型材料填补压实，但取样时留下水分应用棉纱等吸收，待干燥后再补坑。
[0007]目前市面上的取芯钻头主要用于地质勘探（例如煤矿井下勘探取芯、有色金属勘探取芯、水文地质取芯等），利用取芯钻头取芯样的尺寸都是规定尺寸（直径为56mm、65mm、75mm、89mm、94mm、108mm和113mm）。取芯钻头一般是形成圆柱形的岩芯（即对岩芯周围的岩土体进行切割，从而形成圆柱形的岩芯），然后再利用工具对圆柱形的岩芯进行保护和切割从而从井眼中取出岩芯。
[0008]用于取出岩芯的工具主要包括：岩芯筒：包覆在岩芯的外围对岩芯进行保护，包括外芯筒和内芯筒，内芯筒与形成的岩芯接触用于存储和保护岩芯；外芯筒的作用承受钻压、传递扭矩带动钻头旋转及保护内芯筒。
[0009]岩芯爪：割取岩芯和承托已隔取的岩芯柱，常用的岩芯爪有卡箍式、卡板式、卡瓦式卡簧式等等。结合附图1，卡箍式岩芯爪（适用于软及中硬地层），形状如圆箍，一圈开有数道将其分为多瓣的缺口，每瓣内有数圈卡牙，卡箍的外壁呈截锥状，与缩径套配合使用，缩径套有同样的锥面，岩芯爪沿爪座移动时，其爪牙收缩卡紧岩芯。卡瓦式岩芯爪（适用于中硬及硬地层），由挂套、销轴、扭簧及卡瓦片组成，卡瓦片可依赖扭簧力量使其张开，钻进时紧贴钻头内壁。割芯时，在外力作用下使岩芯爪沿钻头内壁向下移动，卡瓦片收缩抱紧岩芯。卡板式岩芯爪（适用于中硬地层及硬地层），一般和其他岩芯爪符合使用，其结构由外座、扭簧及片装卡板组成。卡簧式岩芯爪（适用于硬地层），地质钻探使用，石油钻探取芯使用较少。
[0010]扶正器：外筒扶正器保持外岩芯筒和钻头工作稳定，防止井斜；内筒扶正器可保持
内筒稳定，是钻头与内筒对中，岩芯易于进入内芯筒。
[0011]如上讲述的取芯工具，取芯过程中主要依靠岩芯爪的作用割断岩芯，实际上由于圆柱形的岩芯在形成过程中，岩芯的长度较差并且直径较小，很多时候由于钻进过程中的晃动就会隔断岩芯，因此，岩芯爪主要起到的作用是从下端夹持住岩芯。
[0012]然而针对路面（例如混凝土）进行取芯时，由于路面钻进的深度相对较浅，并且当路面芯样的直径较大（20
‑
60cm）时，芯样的底部根本无法利用钻进时的晃动、和岩芯爪的夹持作用而断开。同时地质钻探用的岩芯主要用于分析地质结构，因此岩芯的直径都是确定的，也不可能随意按照比例扩大（钻头、取芯工具的尺寸）以获得大直径岩芯，主要是伴随着岩芯直径的增大，钻进的难度和成本陡然增加，加上大直径岩芯对于地质结构分析并没有任何实际意义，因此，在地质钻探过程中，岩芯的尺寸均是固定的，并不能任意改变。因此，借鉴现有的用于地质勘探用的取芯钻头和取芯工具根本无法完成取出路面大直径的芯样。
[0013]结合附图2和3，为现有技术中用于路面取芯的取芯钻头的结构示意图，利用筒体带动切割齿进行转动，从而获得圆柱形的芯样。但是仍然无法对芯样的底部进行切割。目前在对路面结构进行取芯时：有两种处理方式，一种是加大钻进的深度，从而使得钻头能够贯穿整个路面，利用路面与路基之间的分层处实现芯样的隔断；另一种利用取芯钻头钻进形成芯样后对外围的路面进行扩孔，从而利用扩展的空间使用切割设备进行岩芯底部进行切割；在实际使用过程中存在着如下问题：1、伴随着钻进的深度，导致取芯效率低；同时在一些场合中，并不能通过提高钻进的深度以从路面自然分层处断开（例如桥箱梁结构上，钻进的深度增加会损坏箱梁结构主体，造成不可挽回的损失）。
[0014]2、取样后仍然需要对芯样的底部进行切割和打磨以形成端面平整的芯样，在这个过程中容易损坏芯样。
[0015]3、对芯样外围的路面（如混凝土）进行扩孔，导致加工效率低，路面结构破损较大。

技术实现思路

[0016]本专利技术为了解决利用现有的取芯工具无法获取大直径路面芯样的问题，而提供一种获取市政道路结构层大直径芯样的取芯方法，对现有的用于路面取芯的取芯钻头进行改进，以便于获取路面大直径芯样，提高获取芯样的速度和芯样的质量。
[0017]为解决技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种获取市政道路结构层大直径芯样的取芯方法，取芯钻头，其特征在于，利用该取芯钻头获取芯样的步骤包括如下：（1）测量定位，确定道路结构的取芯位置；（2）将取芯钻头的中心对准取芯位置的中心；（3）利用驱动机构带动取芯钻头的筒体进行转动，利用筒体底部的切割齿对路面结构进行钻进从而获取到芯样；（4）当筒体底部的切割齿切割获得圆柱形的芯样后，保持筒体位置不变，调节出筒体上的切削齿使得切削齿能够延伸出筒体的内壁；（5）利用驱动机构带动取芯钻头的筒体进行转动，利用延伸出筒体内壁的切削齿对获取的芯样的底部进行横向切割，从而将芯样的底部割断；
（6）利用延伸出筒体内壁的切削齿对芯样的底部进行支撑，向上吊取整个筒体，从而从路面结构上完成取芯作业。
[0018]在一些实施例中，至少一部分切削齿延伸出筒体内壁的长度能够进行调节以便于对芯样的不同位置进行切割。
[0019]在一些实施例中，在利用筒体底部的切割齿进行钻进获取芯样的同时，向筒体内注入冷却水，冷却水从筒体的底部流出对切割齿进行冷却。
[0020]在一些实施例中，所述取芯钻头包括取芯筒体，所述取芯筒体的上端设置有接头，所述取芯筒体的下端设置有用于切割的切割齿，所述取芯筒体为加厚的筒体，所述筒体内壁的下段设置有凹槽，所述凹槽内铰接有至少两个安装板，所述安装板朝向筒体轴线的侧面上安装有用于对筒体内的芯样的下段进行切割的切削齿，所述筒体沿着筒体的高度方向开设有作为冷却通道的竖向通孔，所述竖向通孔内安装有用于控制安装板进行转动的活动杆，所述竖向通孔和活动杆的数量与安装板的数量一一对应。
[0021]在一些实施例中，所述安装板呈弧形状，并且所述安装板的弧口朝向筒体的内部。
[0022]在一些实施例中，所述的至少两个安装板的布置方向与筒体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种获取市政道路结构层大直径芯样的取芯方法，包括取芯钻头，其特征在于，利用该取芯钻头获取芯样的步骤包括如下：（1）测量定位，确定道路结构的取芯位置；（2）将取芯钻头的中心对准取芯位置的中心；（3）利用驱动机构带动取芯钻头的筒体进行转动，利用筒体底部的切割齿对路面结构进行钻进从而获取到芯样；（4）当筒体底部的切割齿切割获得圆柱形的芯样后，保持筒体位置不变，调节出筒体上的切削齿使得切削齿能够延伸出筒体的内壁；（5）利用驱动机构带动取芯钻头的筒体进行转动，利用延伸出筒体内壁的切削齿对获取的芯样的底部进行横向切割，从而将芯样的底部割断；（6）利用延伸出筒体内壁的切削齿对芯样的底部进行支撑，向上吊取整个筒体，从而从路面结构上完成取芯作业。2.根据权利要求1所述的获取市政道路结构层大直径芯样的取芯方法，其特征在于，在一些实施例中，至少一部分切削齿延伸出筒体内壁的长度能够进行调节以便于对芯样的不同位置进行切割。3.根据权利要求1所述的获取市政道路结构层大直径芯样的取芯方法，其特征在于，在利用筒体底部的切割齿进行钻进获取芯样的同时，向筒体内注入冷却水，冷却水从筒体的底部流出对切割齿进行冷却。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的获取市政道路结构层大直径芯样的取芯方法，其特征在于，所述取芯钻头包括取芯筒体，所述取芯筒体的上端设置有接头，所述取芯筒体的下端设置有用于切割的切割齿，所述取芯筒体为加厚的筒体，所述筒体内壁的下段设置有凹槽，所述凹槽内铰接有至少两个安装板，所述安装板朝向筒体轴线的侧面上安装有用于对筒体内的芯样的下段进行切割的切削齿，所述筒体沿着筒体的高度方向开设有作为冷却通道的竖向通孔，所述竖向通孔内安装有用于控制安装板进行转动的活动杆，所述竖向通孔和活动杆的数量与安装板的数量一一对应。5.根据权利要求4所述的获取市政道路结构层大直径芯样的取芯方法，其特征在于，所述安装板呈弧形状，并且所述安装板的弧口朝向筒体的内部；所述的至少...

【专利技术属性】
技术研发人员：王本均，曹龙，刘丹，赵国志，
申请(专利权)人：中冶检测认证四川有限公司，
类型：发明
国别省市：