[发明专利]一种冻土层取芯装置、取芯系统及取芯方法

说明书

本发明涉及冻土层取芯技术领域，特别涉及一种冻土层取芯装置、取芯系统及取芯方法。其中，装置包括：支撑固定模块、取芯模块、保护仓、监控模块、补偿模块和控制模块；取芯模块包括取芯弹射器、取芯仓和钻头部件；保护仓的底端设置有开关门；监控模块用于对取芯仓和保护仓的温度和压力进行检测；补偿模块与外部的补偿器连接，用于根据监控模块的检测结果，对取芯仓和保护仓的温度和压力进行补偿；控制模块用于根据控制终端的指令，控制取芯弹射器、钻头部件、开关门、监控模块、补偿模块的工作状态，以在向冻土层的目标位置移动、弹出取芯和取芯完成的工作过程中，使取芯仓和保护仓的温度和压力均维持冻土层的原位温度和原位压力。

技术领域

本发明实施例涉及冻土层取芯技术领域，特别涉及一种冻土层取芯装置、取芯系统及取芯方法。

背景技术

冻土层在地质历史和气候演化的背景下，由地质构造、水文和地表特征和地理环境等因素共同作用产生，其具有独特的演化规律，并且冻土层对气候变化及人类活动敏感，被称为气候变化的指示器。目前国内外研究学者分别将目光集中至冻土垂向演化、冻土层孔隙分布、运用冻土层准备恢复垂向气候和环境变化等，这些亟待获取冻土层连续取芯的样品进行解决。

由于冻土层样品易受温度、压力等变化影响，因此冻土层取芯装置的保温保压作用显得尤为重要。然而，现有的冻土层取芯装置主要运用球阀密封来保压，运用隔热保温材料来保温，这样保压保温的效果差，难以保持冻土层的原位压力和原位温度。

因此，亟需一种新的冻土层取芯装置。

发明内容

为了解决现有的冻土层取芯装置保压和保温效果差的问题，本发明实施例提供了一种冻土层取芯装置、取芯系统及取芯方法。

第一方面，本发明实施例提供了一种冻土层取芯装置，包括：支撑固定模块、取芯模块、保护仓、监控模块、补偿模块和控制模块；

所述支撑固定模块包括支撑架和壳体，所述支撑架用于固定所述取芯模块、所述保护仓、所述监控模块、所述补偿模块和所述控制模块，所述壳体设置在外部，用于保护所述取芯模块、所述保护仓、所述监控模块、所述补偿模块和所述控制模块；

所述取芯模块包括取芯弹射器、取芯仓和钻头部件，所述取芯弹射器固定在所述支撑架的底端，所述取芯仓固定在所述取芯弹射器的底端，所述钻头部件设置在所述取芯仓的底端，所述取芯弹射器用于弹出所述取芯仓，以利用所述钻头部件对冻土层进行取芯；

所述保护仓固定在所述支撑架的下端，且包围在所述取芯模块的外部，所述保护仓的底端设置有开关门，所述保护仓用于保护所述取芯模块，所述开关门用于使所述取芯仓和钻头部件弹出和弹回所述保护仓；

所述监控模块设置在所述支撑架上，用于对所述取芯仓和所述保护仓的温度和压力进行检测；

所述补偿模块设置在所述支撑架上，且与外部的补偿器连接，所述补偿模块用于根据所述监控模块的检测结果，对所述取芯仓和所述保护仓的温度和压力进行补偿；

所述控制模块设置在所述支撑架上，分别与所述取芯弹射器、所述钻头部件、所述开关门、所述监控模块、所述补偿模块以及外部的控制终端电连接，所述控制模块用于根据所述控制终端的指令，控制所述取芯弹射器、所述钻头部件、所述开关门、所述监控模块、所述补偿模块的工作状态，以在向冻土层的目标位置移动、弹出取芯和取芯完成的工作过程中，使所述取芯仓和所述保护仓的温度和压力均维持冻土层的原位温度和原位压力。

第二方面，本发明实施例还提供了一种冻土层取芯系统，包括控制终端、补偿器和如本说明书任一实施例所述的冻土层取芯装置；

所述控制终端与所述冻土层取芯装置电连接，用于向所述冻土层取芯装置发送指令；

所述补偿器与所述冻土层取芯装置连接，用于对所述冻土层取芯装置的温度和压力进行补偿。