一种隧道破碎围岩中钻孔取芯装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种隧道破碎围岩中钻孔取芯装置及方法，钻孔取芯装置包括内外螺纹配合同轴安装的双层钻进筒和能将内外双层筒分别与旋转动力机构相连的尾部连接件；取芯时，先将外层保护筒通过尾部连接件连接在旋转动力机构上，进行钻孔取芯装置整体钻进，达到设定深度时；断开外层保护筒与第一尾部连接件的连接，连接第二尾部连接件与内层取芯筒，进而带动内套筒旋转完成内外套筒分离，完成取芯

【技术实现步骤摘要】
一种隧道破碎围岩中钻孔取芯装置及方法


[0001]本专利技术属于土木工程领域，涉及一种隧道破碎围岩钻孔技术，具体设计一种隧道破碎围岩中钻孔取芯装置及方法
。

技术介绍

[0002]隧道围岩钻孔技术即利用钻探机械对隧道围岩进行钻孔取芯，以满足围岩锚杆埋设
、
围岩深部注浆
、
地应力测量等工程后续步骤需求
。
因而，隧道围岩钻孔在隧道支护
、
围岩加固
、
地质信息获取等方面具有重要影响，直接影响着隧道安全高效施工
。
然而，隧道掘进过程中常遇到因岩层破碎，或完整围岩由于隧道开挖扰动
、
高地应力等诱发围岩破裂而形成的隧道破碎围岩
。
但现有钻进装置及方法仅适用于完整围岩，在破碎围岩钻孔时极易受到破碎围岩岩块松动
、
软硬不均等影响出现歪孔
、
塌孔
、
卡钻等事故，导致取芯失败
。
[0003]鉴于现存隧道围岩钻孔方法及装置存在上述缺陷，难以实现隧道破碎围岩安全高效钻孔，因而提出一种隧道破碎围岩中钻孔取芯装置及方法
。

技术实现思路

[0004]本专利技术是为了解决现有技术所存在的技术问题而进行的，目的在于提供结构简单
、
操作易行
、
实用性高
、
适用范围广的隧道破碎围岩钻孔取芯装置及方法，以切实避免隧道破碎围岩钻孔过程中常出现的因围岩破碎而导致的塌孔
、
歪孔
、
卡钻等现象，提高隧道破碎围岩钻孔的效率与成功率，保障破碎围岩锚杆埋设
、
围岩深部注浆
、
地应力测量等工作顺利进行
。
[0005]本专利技术的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：
[0006]一方面，本专利技术提供一种用于隧道破碎围岩的钻孔取芯装置，包括
[0007]外层保护筒，尾部能通过第一尾部连接件可拆卸的安装在旋转动力机构上，在旋转动力机构驱动下旋转进行钻进；
[0008]内层取芯筒，通过螺纹配合同轴的安装在外层保护筒内，内层取芯筒的尾部能通过第二尾部连接件可拆卸的安装在旋转动力机构上，在旋转动力机构驱动下进行旋转；
[0009]当外层保护筒，通过第一尾部连接件与旋转动力机构相连时，内层取芯筒和外层保护筒共同钻进；当拆掉第一尾部连接件，将内层取芯筒通过第二尾部连接件与旋转动力机构相连时，旋转动力机构能驱动内层取芯筒相对于外层保护筒旋转，携带内芯退出外层保护筒，实现取芯
。
[0010]本专利技术通过将传统钻孔取芯装置进行改进，设置内外双层可分离式筒式结构，将钻孔取芯分为整体钻进和分离取芯两个步骤，分离取芯后还可以二次钻进，本设备通过增加外层保护筒对破碎岩层钻孔进行保护，以避免常规钻孔取芯方法在破碎岩体影响下常发生的塌孔
、
歪孔
、
卡钻现象，实现破碎围岩安全高效钻孔，取芯完成后留在破碎围岩内的外层保护筒既可以作为中浅层钻孔进行地应力测量
、
地质探测等功能的钻孔使用，也可以作为后续利用常规钻孔设备进行再次钻孔的保护筒
。
[0011]另一方面，本专利技术提供一种隧道破碎围岩中钻孔取芯方法，采用上述的钻孔取芯装置，钻孔取芯方法包括以下步骤：
[0012](1)
设备安装与调试：将内层取芯筒通过螺纹配合同轴的安装在外层保护筒内，将外层保护筒的尾部通过第一尾部连接件安装在旋转动力机构上；
[0013](2)
整体钻进：开启旋转动力机构，对隧道破碎围岩钻进，在螺纹连接和第一尾部连接件的限位下，内层取芯筒与外层保护筒同步旋转钻进；
[0014](3)
分离取芯：当达到钻进取芯深度时，暂停旋转动力机构，拆掉第一尾部连接件，将内层取芯筒的尾部通过第二尾部连接件安装在旋转动力机构上，在旋转动力机构驱动下相对于外层保护筒旋转退出，带出内层取芯筒内的钻芯，完成破碎围岩钻孔取芯
。
[0015]本方案中，将内层取芯筒和外层保护筒整体安装在钻杆
(
旋转动力机构
)
上，利用钻杆的旋转进给动力对隧道破碎围岩钻孔，使得内外双层钻筒一起穿越隧道围岩破碎层，岩芯则留在内层取芯筒内；钻孔达到设定深度后，更换尾部连接件，将内层取芯筒直接与钻杆
(
旋转动力机构
)
相连，外层保护筒在破碎区岩体挤压作用下保存不动，起到保护作用；钻杆带动内层取芯筒旋转退出外层保护筒，带出岩芯；所带出的岩芯包括破碎段和完好段，能够一定程度上真实反应隧道破碎围岩的情况；而留在隧道围岩内的外层保护筒可以直接当做中浅层钻孔进行地应力测量
、
地质探测等功能的钻孔使用，也可以作为后续利用常规钻孔设备进行再次钻孔的保护筒使用
。
[0016]因此，与现有技相比，本专利技术具有如下优点：
[0017]本专利技术通过设置内外双层可分离式筒式结构，将钻孔分为整体钻进和分离取芯两个步骤，增加外层保护筒对破碎岩层钻孔进行保护，避免了常规钻孔方法在隧道破碎围岩钻孔过程中常出现的因围岩破碎而导致的塌孔
、
歪孔
、
卡钻现象
。
结构简单
、
操作易行
、
实用性强
、
适用范围广，提高了隧道破碎围岩钻孔的效率与成功率，保障了破碎围岩锚杆埋设
、
围岩深部注浆
、
地应力测量等工作顺利进行
。
附图说明
[0018]图1是本专利技术涉及的隧道破碎围岩中钻孔取芯装置使用状态示意图；
[0019]图2是本专利技术实施例中钻孔取芯装置连接第一尾部连接件示意图；
[0020]图3是本专利技术实施例中钻孔取芯装置连接第二尾部连接件示意图；
[0021]图4是本专利技术实施例中外层保护筒结构示意图；
[0022]图5是本专利技术实施例中内层取芯筒结构示意图；
[0023]图6是本专利技术实施例尾部固定装置结构示意图，其中图6中
A
为第一尾部连接件示意图，图6中
B
为第二尾部连接件示意图，图6中
C
为加长杆示意图；
[0024]图7是本专利技术对隧道破碎围岩钻孔取芯方法工作流程示意图，图7中
A
为整体钻进示意图，图7中
B
为整体钻进达到设定深度示意图，图7中
C
为整体钻进后连接内层取芯筒示意图，图7中
D
为内层取芯筒退出外层保护筒示意图，图7中
E
为隧道破碎围岩中留下外层保护筒示意图
。
[0025]图8为取出的岩芯示意图
。
[0026]附图标记：1‑
隧道破碎围岩
、2
‑
钻孔取芯装置本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种用于隧道破碎围岩的钻孔取芯装置，其特征在于：包括外层保护筒，尾部能通过第一尾部连接件可拆卸的安装在旋转动力机构上，在旋转动力机构驱动下旋转进行钻进；内层取芯筒，通过螺纹配合同轴的安装在外层保护筒内，内层取芯筒的尾部能通过第二尾部连接件可拆卸的安装在旋转动力机构上，在旋转动力机构驱动下进行旋转；当外层保护筒通过第一尾部连接件与旋转动力机构相连时，内层取芯筒和外层保护筒共同钻进；当拆掉第一尾部连接件，将内层取芯筒通过第二尾部连接件与旋转动力机构相连时，旋转动力机构能驱动内层取芯筒相对于外层保护筒旋转，携带内芯退出外层保护筒，实现取芯
。2.
根据权利要求1所述的钻孔取芯装置，其特征在于：所述外层保护筒和内层取芯筒的钻进端均设有用于钻进的切削机构
。3.
根据权利要求2所述的钻孔取芯装置，其特征在于：所述切削机构为合金切削齿
。4.
根据权利要求1所述的钻孔取芯装置，其特征在于：所述内层取芯筒相对于外层保护筒退出的螺纹旋向与外层保护筒的钻进旋向相同
。5.
根据权利要求1所述的钻孔取芯装置，其特征在于：所述第一尾部连接件为第一端盖，所述第一端盖通过螺纹配合与外层保护筒尾部相连；第二尾部连接件为第二端盖，所述第二端盖通过螺纹配合与内层取芯筒的尾部相连
。6.
根据权利要求4所述的钻孔取芯装置，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓平，王浩杰，唐少辉，张旗，李馨芳，刘勇斌，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：