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申请/专利权人：江苏省环境科学研究院

摘要：本发明涉及土样采集技术领域，具体而言涉及高频声波式低扰动钻进取芯装置及取芯方法，包括：振动部件，包括一连接头，所述振动部件用于产生高频振动；驱动部件，连接到所述振动部件，所述驱动部件被设置为能驱动所述连接头沿其轴线转动以及沿其轴线方向移动；取样部件，第一端连接到所述连接头，第二端连接到钻头。本申请提出的高频声波式低扰动钻进取芯装置，采用高频振动、压力以及转动相结合的方式使取样的管体钻进土层中，且配合定中套可以保证钻进角度，取样管包括三根管体，内层为取样管，中层为取样构造良好的取样环境，外层可避免土层坍塌，这种取样方式能减少对土层的压缩率以及干扰性，精准还原垂向地层分布和污染分布。

主权项：1.一种高频声波式低扰动钻进取芯方法，其特征在于，采用取芯装置并按照预定的取芯步骤进行取芯；所述取芯装置包括：振动部件（10），包括一连接头（11），所述振动部件（10）用于产生高频振动；驱动部件（20），连接到所述振动部件（10），所述驱动部件（20）被设置为能驱动所述连接头（11）沿其轴线转动以及沿其轴线方向移动；取样部件（30），第一端连接到所述连接头（11），第二端连接到钻头（12）；定中套（40），被设置为具有环形的通道，所述取样部件（20）能从所述通道穿过，并沿着所述通道的轴线方向移动；夹持部件，用于夹持所述定中套（40）、取样部件（30）或钻头（12），并使被夹持对象处于预设的位置；探测仪（60），所述探测仪（60）用于检测钻头（12）的钻进深度和钻进速度；其中，所述取样部件（30）包括第一管体（31）和第二管体（32），所述第二管体（32）处于所述第一管体（31）内壁（311）的内侧，所述钻头（12）被设置为环形钻头，所述钻头（12）连接到所述第一管体（31）的第一端，所述第一管体（31）的第二端连接到连接头（11），所述钻头（12）的内侧设有比所述第一管体（31）内径略小的空孔（123），使经钻头（12）切割所形成的柱状土样进入到所述第一管体（31）的内壁（311）内侧，所述钻头（12）被驱动以预设的振动频率W0、转速N0的回转、速度V0的推进速度钻进；所述第一管体（31）被设置为空心管，所述钻头（12）的钻进面设有注水孔（122），所述第一管体（31）具有夹层（312），所述夹层（312）内设有第一通道和第二通道，所述第一通道内用于容纳冷却剂，所述第二通道与钻头（12）的注水孔连通；所述取芯步骤包括：步骤1、调整支撑结构，使驱动部件（20）、第一夹持器（51）和第二夹持器（52）处于水平状态，调整定中套（40）、振动部件（10）的倾斜角度，使定中套（40）的轴线方向、振动部件（10）的作用方向与地面垂直；步骤2、向夹层（312）内的第一通道中注入冷却剂，使所述第一管体（31）保持预定的温度；步骤3、将第一管体（31）连接到振动部件（10）的连接头（11），并视地层情况向第一管体（31）内安装第二管体（32），其中，硬化地层不放置第二管体（32），再在第一管体（31）的端部安装钻头（12）；步骤4、第一管体（31）从定中套（40）的内侧穿过，振动部件（10）以及驱动部件（20）控制第一管体（31）沿定中套（40）的轴线方向以预定的振动频率、推进速度和转速向下钻进，通过探测仪（60）检测钻头（12）钻进位置，直至达到预定深度；步骤5、断开第一管体（31）与连接头（11）的连接，连接头（11）连接第三管体（70），振动部件（10）以及驱动部件（20）控制第三管体（70）沿定中套（40）的轴线方向以预定的振动频率、推进速度和转速向下钻进，并套在第一管体（31）的外侧至预定深度；步骤6、断开第三管体（70）与连接头（11）的连接，连接头（11）连接第一管体（31），振动部件（10）以及驱动部件（20）控制第一管体（31）沿定中套（40）的轴线方向以预定的振动频率、推进速度和转速向上回拔第一管体（31），拆卸钻头（12），取出第一管体（31）内包含土样的第二管体（32），并将第二管体（32）放置到样品箱中，所述样品箱用于为第二管体（32）中的样本提供合适的储存温度；步骤7、清洗钻头（12）以及第一管体（31）的内、外管壁，并放入未使用的第二管体（32），进行下一次钻进；步骤8、在后续的钻进中，通过加长杆（80）延长第一管体（31）的钻进深度，通过增加第三管体（70）延长第三管体（70）在第一管体（31）外侧的延伸深度，直至达到预定的钻进深度；其中，每一次钻进并取出包含土样的第二管体（32）后，都清洗第一管体（31）并放入新的第二管体（32）；其中，在步骤4-6的钻进过程中，以预设的振动频率W0、转速N0的回转、速度V0的推进速度钻进，其中W0100Hz，根据探测仪反馈的钻进深度H，若当前周期钻进深度Hn小于上周期的钻进深度Hn-1，降低推进速度，对钻进周期内的振动频率、回转转速进行多轮调整，优先调整振动频率，每一轮中振动频率Wn=Wn-1+a%W0，a≤10，当WnWm时，进行多轮转速调整，每一轮增加回转转速Nn=Nn-1+b%N0，b≤8，每一轮振动频率或回转速度调整后，观察振动部件与连接头的相对位置，若相对位置恢复初始状态，增加推进速度Vn，每轮速度增量小于等于10%V0，并观察振动部件与连接头的相对位置，若相对位置缩短，降低推进速度，继续调整振动频率或回转速度，再调整推进速度Vn，至恢复原始速度且连接头和振动部件相对位置不发生明显变化，维持系统平稳钻进。

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百度查询： 江苏省环境科学研究院 高频声波式低扰动钻进取芯装置及取芯方法