CN106761512A - 岩心切割装置及施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了岩心切割装置，包括桶钻、链状刀具、张紧装置、传动装置。其中，桶钻，用于钻入岩层，并在桶内形成柱状岩心；链状刀具，呈首尾相连状，其一部分设于桶钻内，其运转时能够与柱状岩心外壁接触，并将柱状岩心锯断；张紧装置，在链状刀具运转时，用于将链状刀具保持张紧状态；传动装置，用于驱动链状刀具运转。本发明提供的岩心切割装置，结构简单，能够快速、安全地割断岩心，使用便利。
Description
技术领域
本发明涉及旋挖机入岩采取岩心技术领域，尤其涉及岩心切割装置及施工方法。
背景技术
根据地质勘查工作或工程的需要，通常需要从固体矿产的矿体或矿层中取出圆柱状岩石样品。
旋挖机入岩施工钻进到硬岩后，通常采用圆桶钻头钻进，桶体转动时，桶体边沿的硬质合金在岩层中切割出刻槽，随着钻头的不断下沉，将岩层切割成一个柱状体。目前一般是利用钻机的动力将柱状体折断，再通过钻头将柱状岩心取出。如此循环不断钻进，最后钻进到设计的深度。
在实际作业中，由于硬岩相对比较完整，通常与原岩结合得比较紧密，特别是桩径比较大的桩，受限于旋挖钻机的扭矩，利用旋挖机自身的动力，通常不易将岩心扭断，取岩心困难，费时费力。
发明内容
本发明提供的岩心切割装置及施工方法，解决了现有技术问题中的一个或者多个。
本发明提供的岩心切割装置，包括桶钻、链状刀具、张紧装置、传动装置，其中，
桶钻，用于钻入岩层，并在桶内形成柱状岩心；
链状刀具，呈首尾相连状，其一部分设于桶钻内，其运转时能够与柱状岩心外壁接触，并将柱状岩心锯断；
张紧装置，在链状刀具运转时，用于将链状刀具保持张紧状态；
传动装置，用于驱动链状刀具运转。
本发明提供的岩心切割装置，结构简单，能够快速、安全地割断岩心，使用便利。
在一些实施方式中，张紧装置包括支架、张紧轮、牵引部件，其中，
张紧轮，被配置于链状刀具位于桶钻外部的部分，通过提拉张紧轮的轴，能使链状刀具保持张紧状态；
支架，设于桶钻，用于设置张紧轮，并且，张紧轮可在支架上移动；
牵引部件，用于提拉张紧轮的轴。
如此，通过张紧装置能够使得链状刀具在工作时处于张紧状态，能够快速的切割岩心，并且此结构简单，节省成本。
在一些实施方式中，张紧轮的圆轮上设有第一环形槽，链状刀具位于桶钻外部的部分与第一环形槽配合，张紧轮带动链状刀具运转。
如此，张紧轮能够与链状刀具更好的配合，避免链状刀具在运转中与张紧轮打滑掉出张紧轮外，并且能够实现链状刀具的循环运转。
在一些实施方式中，支架上设有可容纳张紧轮的轴的通槽，牵引部件提拉张紧轮的轴使张紧轮沿通槽移动；传动装置驱动张紧轮的轴运转。
如此，张紧轮能够在支架上稳定移动，保证工作过程中的稳定性。同时，传动装置通过张紧轮驱动链状刀具运转，链状刀具运转得更稳定，更利于切割柱状岩心。
在一些实施方式中，桶钻内壁设有用于容纳部分链状刀具的第二环形槽，与第二环形槽相对应的桶钻侧壁设有用于链状刀具进入第二环形槽的第一通孔；
链状刀具能移出第二环形槽并与桶钻内的柱状岩心外壁接触。
如此，使得链状刀具在非运转状态不阻碍桶砖的钻岩工作，同时当需要切割柱状岩心时，链状刀具能够与岩心外壁接触进行切割岩心。
在一些实施方式中，第二环形槽靠近桶钻底部的一侧设有阻挡部。
如此，阻挡部使得链状刀具在桶钻晃动的情况下避免掉出第一环形槽。
在一些实施方式中，还包括导向轮，导向轮设于桶钻，用于链状刀具运动轨迹的导向；
导向轮设有第三环形槽，链状刀具与第三环形槽配合，链状刀具能带动导向轮运转。
如此，既可以使链状刀具沿着既定的路线顺畅运行，同时还可以避免链状刀具与桶钻直接摩擦，损坏桶钻。
在一些实施方式中，动力装置为水下电机或者液压马达。
如此，结构简单，重量轻，减少桶钻的负荷
在一些实施方式中，链状刀具由超硬材料制作而成。
如此，能够快速切割岩心，并且刀具耐磨，损耗小。
本发提供的岩心切割施工方法，包括以下步骤：
S1：桩孔施工至持力层岩面以后，桶钻钻入岩层，桶钻内部形成柱状岩心；
S2：通过牵引部件，进而将张紧轮沿着支架上的通槽上升，将链状刀具从第二环形槽内拉出，并与岩心外壁紧密接触；
S3：启动传动装置，驱动张紧轮运转，张紧轮带动链状刀具循环运动，与岩心外壁摩擦进行切割岩心；
S4：链状刀具循环运动切割岩心一定时间后，会使链状刀具松弛，可通过步骤2将链状刀具上提，将链状刀具收缩，同时重复步骤3，对切割岩心中的链状刀具调整张紧力；
S5：重复S3-S4步骤，直到岩柱体割断，与底层完全分离；
S6：用旋挖机上提，整体取出柱状岩心；
S7：重复S1-S6步骤，直到设计深度，进入灌注桩后续步骤。
附图说明
图1为本发明提供的一种实施方式的岩心切割装置的结构示意图；
图2为本发明提供的一种实施方式的岩心切割装置的桶钻结构示意图；
图3为本发明提供的一种实施方式的岩心切割装置的张紧轮结构示意图；
图4为本发明提供的一种实施方式的岩心切割装置的桶钻将岩层切割成柱状岩心的状态图；
图5为本发明提供的一种实施方式的岩心切割装置的切割岩心截面图。
具体实施方式
下面结合说明书附图对本发明进一步详细说明。
如图1-5所示，岩心切割装置，包括桶钻1、链状刀具2、张紧装置3、传动装置4。其中，还包括导向轮5。
桶钻1顶部设有钻杆连接器88，用于连接钻杆，桶钻1为现有的旋挖机桶钻1，本发明提供的岩心切割装置设置于桶钻1上。当桶钻1钻入岩层，使得桶钻1内部形成柱状岩心99时，启动岩心切割装置，对柱状岩心99进行快速切割。
具体的，链状刀具2呈首尾相连状，链状刀具2的一部分被配置于桶钻1内，另一部分被配置于设于桶钻1上的张紧装置3上。张紧装置3能够使得链状刀具2在运转状态保持张紧状态，传动装置4能够通过张紧装置3驱动链状刀具2运转。
具体的桶钻1的内壁设有第二环形槽11，链状刀具2置于第二环形槽11内，如此，当链状刀具2处于非运转状态时，不妨碍桶钻1钻入岩层，而当链状刀具2运转时，链状刀具2能够移出第二环形槽11外与桶钻1内部的柱状岩心99的外壁接触，对柱状岩心进行切割，直至锯断柱状岩心99。
其中，为了避免链状刀具2在桶钻1的晃动下，链状刀具2会掉出第二环形槽11外，影响桶钻1的钻岩工作，在第二环形槽11靠近桶钻1底部的一侧设有阻挡部(图中未画出)。
具体的，第二环形槽11相对应的桶钻1侧壁上设有通孔12，用于链状刀具2通过，使得链状刀具一部分与桶钻1，另一部分和张紧装置3配置。
具体的，张紧装置3包括支架31、张紧轮32、牵引部件33。其中，支架31设于桶钻1上，支架31上设有通槽311，张紧轮32的轴穿过通槽311与牵引部件33连接，牵引部件33提拉张紧轮32的轴，使得张紧轮32能够在通槽311内移动，从而使链状刀具2从第二环形槽11内移出与柱状岩心99外壁接触，并且使得链状刀具2处于张紧状态。进一步的，张紧轮32的圆轮上设有第一环形槽321，链状刀具2与第一环形槽321配合，如此，可以避免链状刀具2在工作中与张紧轮32打滑，掉出张紧轮32外。同时，张紧轮32能带动链状刀具2运转。
具体的，传动装置4驱动张紧轮32的轴运转，如此，传动装置4通过张紧轮32能够驱动链状刀具2运转。本发明中的传动装置4可以是水下电机或者液压马达，或者是其他动力装置，在此不做任何限定，作为较佳的选择，传动装置4采用水下电机或者液压马达，结构简单，重量轻，可以减轻桶钻1的负荷。
为了保障链状刀具2在工作中能够沿着既定的路线运行并且运转顺畅，同时避免链状刀具2与桶钻1的直接摩擦而损坏桶钻1，在桶钻1上设置导向轮5，导向轮5位于链状刀具2的运行轨迹上。导向轮5上设有第三环形槽51，链状刀具2被配置于桶钻1外部的部分与第三环形槽51配合，使得链状刀具2与导向轮5配合得更稳固，避免掉出导向轮5外。同时，链状刀具2能够带动导向轮5运转。
在本发明中，链状刀具2可以是一体设置，也可以是分体设置。作为较佳的实施方式，链状刀具2采用一体设置，由超硬材料制成，如金刚石，立方氮化硼等。如此，使得链状刀具2在切割中不易分离，在使用中链状刀具2稳定性好，能够更加快速地切割岩心。同时，如有磨损，可以整体更换刀具，简单快速，节省更换时间成本。
本发明还提供了岩心切割的施工方法，具体步骤如下：
S1：桩孔施工至持力层岩面以后，桶钻1钻入岩层，桶钻1内部形成柱状岩心；
S2：通过牵引部件33，进而将张紧轮32沿着支架31上的通槽311上升，将链状刀具2从第二环形槽11内拉出，并与岩心99外壁紧密接触；
S3：启动传动装置4，驱动张紧轮32运转，张紧轮32带动链状刀具2循环运动，与岩心99外壁摩擦进行切割岩心；
S4：链状刀具2循环运动切割岩心99一定时间后，会使链状刀具2松弛，可通过步骤2将链状刀具2上提，将链状刀具2收缩，同时重复步骤3，对切割岩心中的链状刀具2调整张紧力；
S5：重复S3-S4步骤，直到柱状岩心99割断，与底层完全分离；
S6：用旋挖机上提，整体取柱状岩心99；
S7：重复S1-S6步骤，直到设计深度，进入灌注桩后续步骤。
需要说明的是，步骤S6中，桶钻1为上小下大，有很小的一个坡度，岩心99进入桶钻1后是楔入状体，因此旋挖机上提，岩心不会掉出桶钻1外，这些都是现有的技术，在此对桶钻1的结构不做过多的赘述。
以上的仅是发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.岩心切割装置，其特征在于，包括桶钻(1)、链状刀具(2)、张紧装置(3)、传动装置(4)，其中，
桶钻(1)，用于钻入岩层，并在桶内形成柱状岩心；
链状刀具(2)，呈首尾相连状，其一部分设于桶钻(1)内，其运转时能够与柱状岩心外壁接触，并将柱状岩心锯断；
张紧装置(3)，在链状刀具(2)运转时，用于将链状刀具(2)保持张紧状态；
传动装置(4)，用于驱动链状刀具(2)运转。
2.根据权利要求1所述的岩心切割装置，其特征在于，所述张紧装置(3)包括支架(31)、张紧轮(32)、牵引部件(33)，其中，
张紧轮(32)，被配置于链状刀具(2)位于桶钻(1)外部的部分，通过提拉张紧轮(32)的轴，能使链状刀具(2)保持张紧状态；
支架(31)，设于桶钻(1)，用于设置张紧轮(32)，并且，张紧轮(32)可在支架(31)上移动；
牵引部件(33)，用于提拉张紧轮(32)的轴。
3.根据权利要求2所述的岩心切割装置，其特征在于，所述张紧轮(32)的圆轮上设有第一环形槽(321)，所述链状刀具(2)位于桶钻(1)外部的部分与所述第一环形槽(321)配合，所述张紧轮(32)带动链状刀具(2)运转。
4.根据权利要求3所述的岩心切割装置，其特征在于，所述支架(31)上设有可容纳张紧轮(32)的轴的通槽(311)，所述牵引部件(33)提拉张紧轮(32)的轴使张紧轮(32)沿通槽(311)移动；
所述传动装置(4)驱动张紧轮(32)的轴运转。
5.根据权利要求1所述的岩心切割装置，其特征在于，所述桶钻(1)内壁设有用于容纳部分链状刀具(2)的第二环形槽(11)，与所述第二环形槽(11)相对应的桶钻(1)侧壁设有用于链状刀具(2)进入第二环形槽(11)的通孔(12)；
所述链状刀具(2)能移出第二环形槽(11)并与桶钻(1)内的柱状岩心外壁接触。
6.根据权利要求5所述的岩心切割装置，其特征在于，所述第二环形槽(11)靠近桶钻(1)底部的一侧设有阻挡部。
7.根据权利要求1-6任一项所述的岩心切割装置，其特征在于，还包括导向轮(5)，所述导向轮(5)设于桶钻(1)，用于链状刀具(2)运动轨迹的导向；
所述导向轮(5)设有第三环形槽(51)，所述链状刀具(2)被配置于桶钻(1)外部的部分与第三环形槽(51)配合，所述链状刀具(2)能带动导向轮(5)运转。
8.根据权利要求7所述的岩心切割装置，其特征在于，所述动力装置为水下电机或者液压马达。
9.根据权利要求8所述的岩心切割装置，其特征在于，所述链状刀具(2)由超硬材料制作而成。
10.岩心切割施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：桩孔施工至持力层岩面以后，桶钻(1)钻入岩层，桶钻(1)内部形成柱状岩心；
S2：通过牵引部件(33)，进而将张紧轮(32)沿着支架(31)上的通槽(311)上升，将链状刀具(2)从第二环形槽(11)内拉出，并与岩心外壁紧密接触；
S3：启动传动装置(4)，驱动张紧轮(32)运转，张紧轮(32)带动链状刀具(2)循环运动，与岩心外壁摩擦进行切割岩心；
S4：链状刀具(2)循环运动切割岩心一定时间后，会使链状刀具(2)松弛，可通过步骤2将链状刀具(2)上提，将链状刀具(2)收缩，同时重复步骤3，对切割岩心中的链状刀具(2)调整张紧力；
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