[发明专利]一种计算机自动控制的用于原状冻土的取土钻装置

说明书

本发明提供一种计算机自动控制的用于原状冻土的取土钻装置，包括：机架、升降机构、驱动机构、安装机构和取土机构，升降机构、驱动机构分别设置在机架的顶面两端上，安装机构贯穿机架分布，取土机构设置在安装机构的底端上；安装机构包括套筒、内杆和单向轴承，套筒贯穿机架分布，内杆转动设置在套筒内，单向轴承设置在套筒、内杆的顶端之间，升降机构能够带动套筒上下移动，驱动机构能够带动内杆在套筒内旋转。本发明采用第一驱动件来提供动力，减小劳动强度，提高作业效率；确保试样底部的断裂位置精确，各个钻芯试样能够精准控制，消除对冻土产生的扰动，利于试验；降低对冻土的热扰动，确保后续冻土试验的精确性。

技术领域

本发明涉及冻土取样技术领域，特别是涉及一种计算机自动控制的用于原状冻土的取土钻装置。

背景技术

冻土是指零摄氏度以下，并含有冰的各种岩石和土壤。分布在中国多年冻土又可分为高纬度多年冻土和高海拔多年冻土，前者分布在东北地区，后者分布在西部高山高原及东部一些较高山地(如大兴安岭南端的黄岗梁山地、长白山、五台山、太白山)；原状冻土即在取样时对土的结构及力学性质扰动较小的天然冻土。

冻土一般可分为短时冻土/季节冻土以及多年冻土。冻土具有流变性，其长期强度远低于瞬时强度特征。正由于这些特征，在冻土区修筑工程构筑物就必须面临两大危险：冻胀和融沉。随着气候变暖，冻土在不断退化。因此，对冻土的物理力学性质的研究一直是我国十分重视的课题。

目前，常用的取土器一般为环刀或原状取土管，采用环刀对土壤进行取样时，需在环刀内部涂抹一层凡士林，然后在取样地表先挖掘剖面坑，存在着操作复杂、劳动强度大、取土效率低等缺点，此外，钻取原状土的过程中产生热量、会对冻土产生热扰动；钻取完成后向上提起钻头，用侧壁的摩擦力拉断钻芯试样，导致试样底部的断裂位置不准确，各个钻芯试样不能够精准控制，会对冻土产生一定程度的扰动，影响冻土的物理性质。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种计算机自动控制的用于原状冻土的取土钻装置，用于解决现有技术中操作复杂、劳动强度大、取土效率低、对冻土产生热扰动；试样底部的断裂位置不准确，各个钻芯试样不能够精准控制，会对冻土产生一定程度的扰动，影响冻土的物理性质的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种计算机自动控制的用于原状冻土的取土钻装置，包括：机架、升降机构、驱动机构、安装机构和取土机构，所述升降机构、驱动机构分别设置在机架的顶面两端上，所述安装机构贯穿机架分布，所述取土机构设置在安装机构的底端上；

所述安装机构包括套筒、内杆和单向轴承，所述套筒贯穿机架分布，所述内杆转动设置在套筒内，所述单向轴承设置在套筒、内杆的顶端之间，所述升降机构能够带动套筒上下移动，所述驱动机构能够带动内杆在套筒内旋转；

所述取土机构包括外筒、内筒和钻头，所述外筒固定在套筒的底端上，所述内筒固定在内杆的底端上，且内筒位于外筒的内部，所述钻头设置在外筒的底端上；

所述内筒的底端开设有环形槽，所述环形槽内设有切割件，所述切割件具有第一端和第二端，所述第一端固定在内筒的内壁上，所述第二端固定在外筒的内壁上，所述内筒能够带动第一端相对于第二端移动，以使切割件环向切割所述内筒内部的原状土。

优选的，所述切割件采用韧性钢丝，所述韧性钢丝的内侧沿长度方向均匀设有多个突刺，所述内筒上设有导向轮，所述韧性钢丝靠近第二端的位置处紧贴导向轮分布。

优选的，所述外筒的内壁且对应环形槽的位置处开设有凹槽，所述凹槽内设有挂钩，所述第二端固定在挂钩上。

优选的，所述内筒的内部设有隔热层和管体，所述管体的内壁和内筒的内壁为同一个圆柱面，所述隔热层包裹在管体的外侧。

优选的，所述隔热层采用真空多孔保温材质，所述管体采用PVC管，所述隔热层的两端分别突出于PVC管的两端。