CN116625727A - 一种获取市政道路结构层大直径芯样的取芯方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于市政道路取芯检测技术领域，公开了一种获取市政道路结构层大直径芯样的取芯方法，为了解决利用现有的取芯工具无法获取大直径路面芯样的问题。本发明包括：（1）测量定位，（2）将取芯钻头的中心对准取芯位置的中心；（3）利用切割齿对路面结构进行钻进获取到芯样；（4）将切削齿延伸出筒体的内壁；（5）利用切削齿对芯样的底部切割；（6）利用切削齿对芯样的底部支撑，向上吊取整个筒体完成取芯作业。本发明整个过程操作简单、快速，并且不会损伤芯样，从而提高取芯的效率和质量。

Description

一种获取市政道路结构层大直径芯样的取芯方法

技术领域

本发明属于市政道路取芯检测技术领域，具体涉及一种获取市政道路结构层大直径芯样的取芯方法。

背景技术

依据公路路基路面现场测试规程（JTG3450-2019），道路（路面）取芯是对水泥混凝土面层、沥青混合料面层或水泥、石灰、粉煤灰等无机结合料稳定基层面用路面取芯钻机在现场钻取路面的代表性试样，以测定其厚度、密度或其他物理力学性质。钻孔采取芯样的直径不宜小于最大集料粒径的3倍。道路路面取样主要包括如下步骤：

（1）用钻机在取样地点垂直对准路面放下钻头，牢固安放钻机，使其在运转过程中不得移动。

（2）开放冷却水，启动电动机，徐徐压下钻杆，钻取芯样，但不得使劲下压钻头，待钻透全厚后，上抬钻杆，拔出钻头，停止转动，不使芯样损坏，取出芯样。

（3）采取的路面混合料试样应整层取样，试样不得破碎。

（4）将钻取的芯样，妥善盛放于盛样器中，必要时用塑料袋封装。

（6）对取样的钻孔的路面坑洞，应采用同类型材料填补压实，但取样时留下水分应用棉纱等吸收，待干燥后再补坑。

目前市面上的取芯钻头主要用于地质勘探（例如煤矿井下勘探取芯、有色金属勘探取芯、水文地质取芯等），利用取芯钻头取芯样的尺寸都是规定尺寸（直径为56mm、65mm、75mm、89mm、94mm、108mm和113mm）。取芯钻头一般是形成圆柱形的岩芯（即对岩芯周围的岩土体进行切割，从而形成圆柱形的岩芯），然后再利用工具对圆柱形的岩芯进行保护和切割从而从井眼中取出岩芯。

用于取出岩芯的工具主要包括：

岩芯筒：包覆在岩芯的外围对岩芯进行保护，包括外芯筒和内芯筒，内芯筒与形成的岩芯接触用于存储和保护岩芯；外芯筒的作用承受钻压、传递扭矩带动钻头旋转及保护内芯筒。

岩芯爪：割取岩芯和承托已隔取的岩芯柱，常用的岩芯爪有卡箍式、卡板式、卡瓦式卡簧式等等。结合附图1，卡箍式岩芯爪（适用于软及中硬地层），形状如圆箍，一圈开有数道将其分为多瓣的缺口，每瓣内有数圈卡牙，卡箍的外壁呈截锥状，与缩径套配合使用，缩径套有同样的锥面，岩芯爪沿爪座移动时，其爪牙收缩卡紧岩芯。卡瓦式岩芯爪（适用于中硬及硬地层），由挂套、销轴、扭簧及卡瓦片组成，卡瓦片可依赖扭簧力量使其张开，钻进时紧贴钻头内壁。割芯时，在外力作用下使岩芯爪沿钻头内壁向下移动，卡瓦片收缩抱紧岩芯。卡板式岩芯爪（适用于中硬地层及硬地层），一般和其他岩芯爪符合使用，其结构由外座、扭簧及片装卡板组成。卡簧式岩芯爪（适用于硬地层），地质钻探使用，石油钻探取芯使用较少。

扶正器：外筒扶正器保持外岩芯筒和钻头工作稳定，防止井斜；内筒扶正器可保持内筒稳定，是钻头与内筒对中，岩芯易于进入内芯筒。

如上讲述的取芯工具，取芯过程中主要依靠岩芯爪的作用割断岩芯，实际上由于圆柱形的岩芯在形成过程中，岩芯的长度较差并且直径较小，很多时候由于钻进过程中的晃动就会隔断岩芯，因此，岩芯爪主要起到的作用是从下端夹持住岩芯。

然而针对路面（例如混凝土）进行取芯时，由于路面钻进的深度相对较浅，并且当路面芯样的直径较大（20-60cm）时，芯样的底部根本无法利用钻进时的晃动、和岩芯爪的夹持作用而断开。同时地质钻探用的岩芯主要用于分析地质结构，因此岩芯的直径都是确定的，也不可能随意按照比例扩大（钻头、取芯工具的尺寸）以获得大直径岩芯，主要是伴随着岩芯直径的增大，钻进的难度和成本陡然增加，加上大直径岩芯对于地质结构分析并没有任何实际意义，因此，在地质钻探过程中，岩芯的尺寸均是固定的，并不能任意改变。因此，借鉴现有的用于地质勘探用的取芯钻头和取芯工具根本无法完成取出路面大直径的芯样。

结合附图2和3，为现有技术中用于路面取芯的取芯钻头的结构示意图，利用筒体带动切割齿进行转动，从而获得圆柱形的芯样。但是仍然无法对芯样的底部进行切割。目前在对路面结构进行取芯时：有两种处理方式，一种是加大钻进的深度，从而使得钻头能够贯穿整个路面，利用路面与路基之间的分层处实现芯样的隔断；另一种利用取芯钻头钻进形成芯样后对外围的路面进行扩孔，从而利用扩展的空间使用切割设备进行岩芯底部进行切割；在实际使用过程中存在着如下问题：

1、伴随着钻进的深度，导致取芯效率低；同时在一些场合中，并不能通过提高钻进的深度以从路面自然分层处断开（例如桥箱梁结构上，钻进的深度增加会损坏箱梁结构主体，造成不可挽回的损失）。

2、取样后仍然需要对芯样的底部进行切割和打磨以形成端面平整的芯样，在这个过程中容易损坏芯样。

3、对芯样外围的路面（如混凝土）进行扩孔，导致加工效率低，路面结构破损较大。

发明内容

本发明为了解决利用现有的取芯工具无法获取大直径路面芯样的问题，而提供一种获取市政道路结构层大直径芯样的取芯方法，对现有的用于路面取芯的取芯钻头进行改进，以便于获取路面大直径芯样，提高获取芯样的速度和芯样的质量。

为解决技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种获取市政道路结构层大直径芯样的取芯方法，取芯钻头，其特征在于，利用该取芯钻头获取芯样的步骤包括如下：

（1）测量定位，确定道路结构的取芯位置；

（2）将取芯钻头的中心对准取芯位置的中心；

（3）利用驱动机构带动取芯钻头的筒体进行转动，利用筒体底部的切割齿对路面结构进行钻进从而获取到芯样；

（4）当筒体底部的切割齿切割获得圆柱形的芯样后，保持筒体位置不变，调节出筒体上的切削齿使得切削齿能够延伸出筒体的内壁；

（5）利用驱动机构带动取芯钻头的筒体进行转动，利用延伸出筒体内壁的切削齿对获取的芯样的底部进行横向切割，从而将芯样的底部割断；

（6）利用延伸出筒体内壁的切削齿对芯样的底部进行支撑，向上吊取整个筒体，从而从路面结构上完成取芯作业。

在一些实施例中，至少一部分切削齿延伸出筒体内壁的长度能够进行调节以便于对芯样的不同位置进行切割。

在一些实施例中，在利用筒体底部的切割齿进行钻进获取芯样的同时，向筒体内注入冷却水，冷却水从筒体的底部流出对切割齿进行冷却。

在一些实施例中，所述取芯钻头包括取芯筒体，所述取芯筒体的上端设置有接头，所述取芯筒体的下端设置有用于切割的切割齿，所述取芯筒体为加厚的筒体，所述筒体内壁的下段设置有凹槽，所述凹槽内铰接有至少两个安装板，所述安装板朝向筒体轴线的侧面上安装有用于对筒体内的芯样的下段进行切割的切削齿，所述筒体沿着筒体的高度方向开设有作为冷却通道的竖向通孔，所述竖向通孔内安装有用于控制安装板进行转动的活动杆，所述竖向通孔和活动杆的数量与安装板的数量一一对应。

在一些实施例中，所述安装板呈弧形状，并且所述安装板的弧口朝向筒体的内部。

在一些实施例中，所述的至少两个安装板的布置方向与筒体的旋转方向相反。

在一些实施例中，所述凹槽配设有预紧弹簧，所述安装板的一端铰接在凹槽内，所述安装板的另一端与预紧弹簧进行铰接。

在一些实施例中，所述凹槽内设置有限位挡板，所述限位挡板用于与安装板进行接触抵持并对安装板的初始位置进行限定，所述限位挡板用于安装板上靠近预紧弹簧的一端接触。

在一些实施例中，所述筒体的凹槽的下方设置有安装腔，所述安装腔与凹槽之间开设有贯通孔，所述限位挡板的上端穿出贯通孔并伸入到凹槽内，所述限位挡板的下端伸入到安装腔内并与安装腔的内底部之间安装有复位弹簧，位于安装腔内的限位挡板上安装有连杆，所述活动杆伸入到竖向通孔内并且活动杆的下端经连杆与限位挡板相互连接。

在一些实施例中，所述筒体的上端设置有环形凹槽，所述环形凹槽内配设有环形圈，环形圈的下端能够与各个活动杆进行接触。

在一些实施例中，所述筒体上沿着筒体的径向方向设置有与凹槽相互连通的第一矩形盲孔，所述第一矩形盲孔内安装有截面呈矩形状的伸缩筒，所述筒体沿着筒体的高度方向第二矩形盲孔，所述筒体上还沿着筒体的径向方向开设有第三矩形孔，第二矩形盲孔与第三矩形孔之间设置有呈弧状的用于将竖直布置的链板转换为水平状的过渡孔，所述伸缩筒包括由外至内依次设置的外筒、中间筒和内筒，所述内筒的外端用于与安装板进行铰接，所述内筒的中部设置有第四矩形盲孔，所述第三矩形孔将过渡孔和第四矩形盲孔相互连通，所述第二矩形盲孔、过渡孔、第三矩形孔和第四矩形盲孔内放置有多个链板，所述第二矩形盲孔、过渡孔、第三矩形孔、第四矩形盲孔均与链板相互适配，各个链板之间相互铰接。

在一些实施例中，位于最上方的链板的上端连接有弹簧，所述弹簧的上端能够伸入到环形凹槽中并与环形圈的下端接触。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明的获取市政道路结构层大直径芯样的取芯方法在利用切割齿对路面结构（例如混凝土）进行钻进后直接获取到圆柱形的芯样，然后将筒体内的切削齿延伸出筒体的内壁从而对芯样的底部进行切割，从而从芯样的底部进行割断获得芯样，整个过程操作简单、快速，并且不会损伤芯样，从而提高取芯的效率和质量。

在对路面结构进行钻进时，首先利用切割齿获取到圆柱形的芯样，然后停止筒体的转动，通过向下挤压环形圈，环形圈向下移动的过程中带动活动杆在竖向通孔内进行移动，活动杆在向下移动过程中同步带动连杆、限位挡板进行移动，从而使得限位挡板的上端不再与安装板进行接触，安装板在预紧弹簧的作用下向外弹出（即安装板沿着凹槽中的销轴进行转动，而安装板的另一端延伸出凹槽），从而使得安装板上的切削齿与芯样的底部进行接触；与此同时，环形圈在向下移动的过程中带动弹簧压缩，链板在第二矩形盲孔、过渡孔、第三矩形孔、第四矩形孔中移动，从而带动伸缩筒进行伸长并对安装板进行稳固（即安装板的一端通过销轴进行固定，而安装板的另一端通过伸缩筒进行稳固），从而给与安装板提供足够的作用力，当环形圈固定之后，通过驱动机构再次带动筒体旋转，筒体带动筒体旋转时同步带动切削齿进行转动，从而利用切削齿完成对芯样底部的切割，切割完成之后，安装板和切削齿共同对芯样的底部进行支撑，从而将芯样夹持在筒体内，利用设备整体提取出筒体即可获取芯样。

相比于现有技术，本发明能够实现对大直径芯样的底部进行切割和支撑，解决了现有技术中的无法利用地质钻探的取芯钻头来对获取大直径芯样的技术问题。

相比于现有技术采用额外在芯样外围进行开挖扩展，并依赖开挖扩展后的空间设置切割设备对芯样底部进行切割的方式，能够大大提高获取芯样的效率，同时因避免开挖扩展过程中对路面结构的损坏。相比于现有技术提高钻进深度依靠路面结构与路基之间分层的方式获取芯样的方式，一方面减少了钻进的深度，提高芯样获取的效率；另一方面获取芯样后又不需要对芯样底部进行切割和打磨，避免了在对芯样进行打磨过程中损坏芯样的问题。

本发明安装板上的切削齿在对芯样底部进行切割过程中，由于切削齿是跟随筒体同步行转动，因此切削齿在对芯样底部外围进行切割时，切削齿沿着大直径进行转动，从而使得切削齿的运动速度较快；而当对芯样的中部进行切割时，利用多个安装板上的切削齿同时也能够同时进行切割，进而提高切削齿的切割效率。

附图说明

图1为现有的地质勘探中用于获取岩芯的抱箍式岩芯爪一实施例的结构示意图；

图2为现有技术中用于路面取芯的取芯钻头一实施例的结构示意图；

图3为现有技术中用于路面取芯的取芯钻头另一实施例的结构示意图；

图4为本发明的结构示意图；

图5为本发明的筒体的剖视图结构示意图；

图6为图5中A处的局部放大图示意图；

图7为图5中B处的局部放大图示意图；

图8为安装板上的切削齿对芯样底部准备进行切割时的结构示意图，其中4个箭头表达的是筒体旋转的方向；

图9为安装板上的切削齿对芯样底部切割的结构示意图，其中4个箭头表达的是筒体旋转的方向；

图10为安装板上的切削齿对芯样底部即将切割完成时的结构示意图；

图中标记：1、筒体,101、上筒体，102、下筒体，2、切割齿，3、外肋，4、连接接头，5、加强板，6、环形圈，7、锁定块，8、安装板，81、切削齿，9、凹槽，10、活动杆，11、安装孔，12、预紧弹簧，13、伸缩筒，14、第四矩形盲孔，15、第三矩形孔，16、过渡孔，17、第二矩形盲孔，18、链板，19、弹簧，20、安装腔，21、连杆，22、第一矩形盲孔，23、限位挡板，24、弹性物。

实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所用实施例，都属于本发明的保护范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述/，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

结合附图2和附图3，为现有技术中用于道路结构检测用的取芯钻头的结构示意图，包括呈中空状的筒体1，筒体1的底端设置有切割齿2，利用切割齿2对路面进行切割，从而形成芯样。筒体1远离切割齿2的一端设置有接头4，接头4的中部具有插入口，通过插入口与驱动机构的转动杆相互卡接，从而利用驱动机构带动筒体1整体进行旋转，在旋转过程中带动切割齿2进行转动获得圆柱形的芯样。其中，为了加强接头4与筒体1之间的连接强度，接头4的外围还设置有加强板5，加强板5上设置有吊耳孔，便于对整个取芯钻头进行吊运。

结合附图4至附图10，本发明的获取市政道路结构层大直径芯样的取芯方法，包括取芯筒体，所述取芯筒体的上端设置有接头4，所述取芯筒体的下端设置有用于切割的切割齿2，所述取芯筒体为加厚的筒体1，所述筒体1内壁的下段设置有凹槽9，所述凹槽9内铰接有至少两个安装板8，所述安装板8朝向筒体1轴线的侧面上安装有用于对筒体1内的芯样的下段进行切割的切削齿81，所述筒体1沿着筒体的高度方向开设有作为冷却通道的竖向通孔9，所述竖向通孔9内安装有用于控制安装板8进行转动的活动杆10，所述竖向通孔9和活动杆10的数量与安装板8的数量一一对应。即是说一个安装板8对应于一个竖向通孔9和活动杆10。在具体实时过程中，凹槽内安装有销轴，安装板的一端通过销轴铰接在凹槽内。其中，在一些实施例中，一个凹槽对应于一个安装板。在一些实施例中，凹槽为呈环形布满整个筒体内圆周壁，各个安装板均匀布置在环形的凹槽内。

其中竖向通孔9贯穿筒体1的下端，从而利用竖向通孔9向筒体的底端提供冷却水，通过冷却水对切割齿2进行冷却。由于活动杆的作用仅仅是带动连杆21和限位挡板23进行移动，因此，活动杆与竖向通孔9之间采用间隙配合即可。当利用筒体的底端的切割齿2进行切割时，向竖向通孔9内输入冷却水即可，冷却水通过竖向通孔9与活动杆10之间的间隙并从筒体1的底端流出，从而对筒体底端的切割齿2进行冷却。

在一些实施例中，所述安装板8呈弧形状，并且所述安装板8的弧口朝向筒体1的内部。在具体实时过程中，安装板8的圆弧半径与筒体1的内径的圆弧半径相同，从而便于收纳在凹槽9内，不会破坏芯样。

在一些实施例中，所述的至少两个安装板8的布置方向与筒体1的旋转方向相反。从而使得当安装板在筒体带动作用下进行旋转时，安装板上靠近活动杆的一端的切削齿先与芯样的一个位置进行切削，然后安装板上其余位置的切削齿依次与芯样的该位置进行切割。例如，当要对芯样底部进行割断时，安装板上靠近安装板的铰接位置的第一个切削齿刚好对应芯样的A位置，那么对应于A位置的安装板上的切削齿首先对A位置进行切割，然后安装板上其余的切削齿沿着切削齿在安装板上的布置位置依次对A位置进行切割。由于安装板铰接在凹槽内，因此通过对安装板布置方向的设定，能够防止切削齿出现卡齿的情况。

在一些实施例中，所述凹槽9配设有预紧弹簧12，所述安装板8的一端铰接在凹槽9内，所述安装板8的另一端与预紧弹簧12进行铰接。在具体实时过程中，预紧弹簧的两端分别安装有固定板，固定板上安装有销轴座，安装板上背离筒体的一侧安装有与固定板上的销轴座相互对应的销轴座，安装板上的销轴座与固定板上的销轴座之间通过销轴实现转动连接。

在具体实时过程中，筒体1上开设有沿着筒体1径向方向布置的安装孔11，所述安装孔11与凹槽9相互连通，所述预紧弹簧12的一端铰接在安装孔11内，所述预紧弹簧12的另一端伸入到凹槽内并与安装板8铰接。由于安装板8在转动过程中，延伸出凹槽8（筒体内壁）的长度较长，因此，充分利用筒体1的厚度以便于增加预紧弹簧12的安装空间，从而使得预紧弹簧12的形变量能够满足安装板8位置的变化。

其中，优选的，安装孔11直接贯穿筒体1，然后通过密封盖进行密封，从而将预紧弹簧12紧固在安装孔11内。

本发明通过预紧弹簧12的作用能够给施加给安装板8一定的预应力，从而当利用切削齿81对获取的芯样的下段进行切割时，使得安装板8在跟随筒体1旋转过程中安装板8上的切削齿81能够紧贴芯样，从而对芯样进行隔断。其中，芯样是利用筒体下端的切割齿切割后形成的圆柱形结构，本领域的技术人员都能明白和理解，在此不在赘述。

同时通过预紧弹簧还能够让安装板具有一定回弹作用，当切削齿遇上坚硬物体（例如呈椭球状状的卵石）时，路基给与切削齿的反作用力会挤压预紧弹簧，从而让预紧弹簧朝向筒体的方向进行挤压，从而降低切削齿的吃刀量，从而防止切削齿被撞击损坏。

在一些实施例中，所述凹槽8内设置有限位挡板23，所述限位挡板23用于与安装板8进行接触抵持并对安装板8的初始位置进行限定，所述限位挡板23用于安装板8上靠近预紧弹簧12的一端接触。其中，通过限位挡板23用于对安装板8的初始位置进行限定，通过限位挡板23的限位作用来抵消预紧弹簧12施加给安装板的预紧力，从而使得当不需要使用安装板8上的切削齿81对获取的芯样下段进行割断时安装板8始终位于凹槽9内。

在一些实施例中，所述筒体1的凹槽9的下方设置有安装腔20，所述安装腔20与凹槽之间开设有贯通孔，所述限位挡板23的上端穿出贯通孔并伸入到凹槽9内，所述限位挡板23的下端伸入到安装腔20内并与安装腔20的内底部之间安装有复位弹簧或者弹性物24，位于安装腔20内的限位挡板23上安装有连杆21，所述活动杆10伸入到竖向通孔9内并且活动杆10的下端经连杆21与限位挡板23相互连接。当活动杆10沿着竖向通孔9向下移动时，活动杆10带动连杆和限位挡板向下移动，从而使得限位挡板23不再对安装板8的位置进行限定，安装板8在预紧弹簧12的作用下延伸出凹槽9利用切削齿81对芯样进行切割，同时伴随着切削齿81不断对芯样进行切割，芯样的底部半径不断变小，安装板8在预紧弹簧12的作用下带动安装板8延伸出筒体内壁（或者延伸出凹槽）的长度进行增加。

其中，为了便于凹槽、安装腔、连杆、限位挡板和预紧弹簧的安装，筒体1包括上筒体101和下筒体102，切割齿2设置在下筒体102的底部。上筒体101的下端朝向内壁的一侧开设有台阶，台阶与下筒体102的上端面之间形成凹槽9。在具体加工过程中，按照结构设计分别加工相应的台阶、安装腔、贯通孔、安装孔，并将连杆、限位挡板、安装板安装之后在将下筒体102与上筒体101之间紧固连接（例如焊接、螺栓连接等方式）。

在一些实施例中，所述筒体1的上端设置有环形凹槽，所述环形凹槽内配设有环形圈6，各个活动杆10的上端与环形凹槽内的环形圈6相互接触。从而使得当向下压环形圈的时候，环形圈能够同步带动各个活动杆同步向下运动，同时利用环形凹槽和环形圈的结构设计，还能够在环形圈上安装进水管，当筒体1进行转动时，环形圈6能够不转动，从而进水管进入的冷却水通过竖向通孔9向下筒体102底部的切割齿2进行冷却。

优选的，上筒体101的顶部还经销轴安装有多个锁定块，通过锁定块7将环形圈6压在环形凹槽内。为了减少环形圈6与锁定块7之间的摩擦力，锁定块7朝向环形圈6的侧面安装有辊轮，从而使得既能够通过锁定块7对环形圈6进行稳固，同时降低环形圈与锁定块7之间的摩擦力。其中，当冷却水通过安装在环形圈6上的进水管进入到竖向通孔9内的时候，部分水流能够通过安装腔20从限位挡板23的位置处流出，从而从凹槽9的边缘向下流动，从而防止切割时产生的粉尘堆积在凹槽9内而影响安装板8的运动。

在具体实时过程中，环形圈6的边缘设有台阶，当利用筒体上的切割齿进行钻进时，锁定块与环形圈6的台阶面相互卡合，从而使得环形圈6不会挤压活动杆10和弹簧19，在这种工作情况下，环形圈并没有完全挤压入到环形凹槽中，即环形圈的底面距离环形凹槽的底部进行间距。

当利用筒体上的切削齿对芯样底部进行割断时，环圈形6完全挤压入到环形凹槽中，在这种情况下，锁定块7与环形圈的上顶面相互卡合，环形圈6的底面与环形凹槽的底面相互接触，在这种工作情况下，环形圈对活动杆和弹簧实现了挤压作业。

优选的， 每一个锁定块7还配设有两个锁紧螺杆，筒体的顶部设置有两个不同位置的锁紧螺杆，从而使得锁定块7能够锁定在筒体上端不同的位置处，以便于满足环形圈6在不同工况下的锁定，确保环形圈6在不同工况下都不会脱离环形凹槽。

在具体实时过程中，竖向通孔的底部安装喷嘴，通过喷嘴能够提高竖向通孔内的水压，从而让更多的冷却水穿过安装腔20、贯通孔与限位挡板之间的缝隙进入到凹槽9内，从而沿着凹槽进行喷流，对凹槽的边缘位置进行冲涮，减小粉尘在凹槽9处的堆积。

其中，安装孔11和预紧弹簧12的位置与限位挡板23的位置相互错开，从而使得活动杆10与预紧弹簧12之间不会发生机械干涉问题。

在一些实施例中，所述筒体1上沿着筒体1的径向方向设置有与凹槽9相互连通的第一矩形盲孔22，所述第一矩形盲孔22内安装有截面呈矩形状的伸缩筒13，所述筒体1沿着筒体1的高度方向第二矩形盲孔17，所述筒体1上还沿着筒体1的径向方向开设有第三矩形孔15，第二矩形盲孔17与第三矩形孔15之间设置有呈弧状的用于将竖直布置的链板18转换为水平状的过渡孔16，所述伸缩筒13包括由外至内依次设置的外筒、中间筒和内筒，所述内筒的外端用于与安装板8进行铰接，所述内筒的中部设置有第四矩形盲孔14，所述第三矩形孔15将过渡孔16和第四矩形盲孔14相互连通，所述第二矩形盲孔17、过渡孔16、第三矩形孔15、第四矩形盲孔14均与链板18相互适配，所述第二矩形盲孔17、过渡孔16、第三矩形孔15和第四矩形盲孔14内放置有多个链板18，各个链板18之间通过铰接相互连接。其中，伸缩筒的结构属于现有技术，本发明仅仅是对伸缩筒的外形进行限定，由于各个链板通过水平状的第三矩形孔15的作用已将链板18的状态保持为水平状态，伸缩筒的各级筒（内筒、外筒和中间筒）仅仅起到一定的防护作用（即防止链板18在伸缩筒内发生转动），因此，即使伸缩筒的各级筒在伸长之后会与链板18之间形成一定的间隙，但是链板18在伸缩筒13内仅仅收到水平方向的作用力，因此，也不会发生链板18在伸缩筒13转动。

在具体实时过程中，伸缩筒的各级筒采用高强度材料制作而成（例如薄壁钢板），从而最大限度降低外筒与内筒之间的间隙，避免链板18在伸缩筒13内发生转动的情况。

在一些实施例中，位于最上方的链板18的上端连接有弹簧19，所述弹簧19的上端能够伸入到环形凹槽中并与环形圈6的下端接触。其中，在利用切割齿2进行钻进时，链板18的上方没有安装弹簧19，以便于环形圈的底部不会对链板进行挤压。当利用切削齿对芯样底部进行切割时，才装入弹簧19，从而利用环形圈6挤压弹簧19和链板18进而带动伸缩筒延长对安装板8进行抵持。

其中，环形凹槽的深度、环形圈的厚度依照需要获取的芯样的直径进行设定，例如需要获取的芯样直径为60cm时，环形圈的厚度至少为30cm，以确保能够伸缩筒伸长的深度能够满足要求。在这种情况下，为了降低安装腔20的高度，活动杆的下端开设有滑动槽，活动杆穿入到活动杆下端的滑动槽中并能够在滑动槽中进行滑动，从而使得即使活动杆在环形圈的挤压作用下向下移动的距离（例如30cm）大于连杆21和限位挡板23的移动距离，从而使得安装腔20的高度和限位挡板23的高度能够大大降低，以便于凹槽9和安装板8的位置能够尽量靠近筒体1的底部，从而进一步降低切割齿钻进的深度（即尽可能从芯样的底部位置进行横向切割），达到提高取芯效率的目的。

本发明通过伸缩筒、第二矩形盲孔、过渡孔、第三矩形孔和第四矩形盲孔的结构设计在使用过程中，当通过环形圈、弹簧对各个链板进行挤压时，链板沿着第二矩形盲孔、过渡孔、第三矩形孔和第四矩形盲孔的方向进行移动，从而不断的挤压伸缩筒，从而带动伸缩筒进行伸长，从而对安装板进行抵持和挤压，从而确保安装板上的切削齿能够紧密贴合芯样并对芯样进行切割。

由于仅仅利用预紧弹簧无法提供足够的作用力在安装板上，原因是：筒体的壁厚有限，而安装板转动的角度较大；即安装板的一端延伸出筒体内壁的长度较长，例如，假如芯样的直径为60cm，当安装板对芯样底部的中心位置进行切割时，安装板转动之后延伸出的长度达到30cm，即预紧弹簧需要在形变量达到30cm时仍然具有足够的强度，而筒体的壁厚有限导致预紧弹簧的长度受到限制（基于制造成本和施工便利，筒体不可能制作得特别厚，例如50cm、60cm），因此在这种情况下，预紧弹簧的选择特别困难，使得预紧弹簧无法提供足够的作用力在安装板上从而保持安装板的稳定。因此，本发明通过多个链板、第二矩形盲孔、第三矩形孔和第四矩形盲孔和伸缩筒的设计，将用于对于安装板另一端的支撑（安装板的一端铰接在销轴上）采用多级伸缩筒的结构来完成，并利用链板来实现伸缩筒的伸长的作用，从而能够在筒体径向方向有限的安装尺寸内，利用筒体高度方向的空间转换为径向方向的伸长，从而确保能够对安装板提供足够的作用力。

同时在弹簧的作用下，当安装板上的切削齿对芯样刚开始进行切割时，由于芯样的尺寸较大，切割所需要的作用力也越大，此时弹簧的压缩量最大，施加给安装板上的切削齿的作用力也最大；伴随着切割的进行，芯样底部的断面处尺寸越来越小，需要作用在安装板上的作用力也会越来越小，而此时弹簧的压缩量也逐渐减小。从而使得能够根据芯样底部的尺寸进行自适应调节。

而如果直接将伸缩筒设计为多级的电动伸缩杆、多级的液压伸缩杆会出现以下技术问题：一是安装板切割芯样的进度（深度）无法知晓，因此，无法根据芯样底部切割的情况调节电动伸缩杆和液压伸缩杆的伸缩量，容易出现电动伸缩、液压伸缩杆施加的作用力过大而损坏切削齿的情况；二是电动伸缩杆和液压伸缩杆在恶劣的钻进环境中，容易损坏；三是由于电动伸缩杆、液压伸缩杆不仅成本高，同时还需要跟随筒体一起转动，导致线路和油路结构复杂，进一步导致成本高。

其中，优选的，伸缩筒的内筒端部开设有与第四矩形盲孔相互连通的通孔，在利用环形圈6上的进水管通入冷却水的时候，冷却水还能够通过第二矩形盲孔、过渡孔、第三矩形孔、第四矩形盲孔、通孔进入到凹槽9内，从而对凹槽9进行冲涮。

优选的，安装板的底部设置有引流槽，通过引流槽将冷却水引入到安装板8上的切削齿81的位置，便于对切削齿81进行冷却。

Claims (10)

1.一种获取市政道路结构层大直径芯样的取芯方法，包括取芯钻头，其特征在于，利用该取芯钻头获取芯样的步骤包括如下：

（1）测量定位，确定道路结构的取芯位置；

（2）将取芯钻头的中心对准取芯位置的中心；

（3）利用驱动机构带动取芯钻头的筒体进行转动，利用筒体底部的切割齿对路面结构进行钻进从而获取到芯样；

（4）当筒体底部的切割齿切割获得圆柱形的芯样后，保持筒体位置不变，调节出筒体上的切削齿使得切削齿能够延伸出筒体的内壁；

（5）利用驱动机构带动取芯钻头的筒体进行转动，利用延伸出筒体内壁的切削齿对获取的芯样的底部进行横向切割，从而将芯样的底部割断；

（6）利用延伸出筒体内壁的切削齿对芯样的底部进行支撑，向上吊取整个筒体，从而从路面结构上完成取芯作业。

2.根据权利要求1所述的获取市政道路结构层大直径芯样的取芯方法，其特征在于，在一些实施例中，至少一部分切削齿延伸出筒体内壁的长度能够进行调节以便于对芯样的不同位置进行切割。

3.根据权利要求1所述的获取市政道路结构层大直径芯样的取芯方法，其特征在于，在利用筒体底部的切割齿进行钻进获取芯样的同时，向筒体内注入冷却水，冷却水从筒体的底部流出对切割齿进行冷却。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的获取市政道路结构层大直径芯样的取芯方法，其特征在于，所述取芯钻头包括取芯筒体，所述取芯筒体的上端设置有接头，所述取芯筒体的下端设置有用于切割的切割齿，所述取芯筒体为加厚的筒体，所述筒体内壁的下段设置有凹槽，所述凹槽内铰接有至少两个安装板，所述安装板朝向筒体轴线的侧面上安装有用于对筒体内的芯样的下段进行切割的切削齿，所述筒体沿着筒体的高度方向开设有作为冷却通道的竖向通孔，所述竖向通孔内安装有用于控制安装板进行转动的活动杆，所述竖向通孔和活动杆的数量与安装板的数量一一对应。

5.根据权利要求4所述的获取市政道路结构层大直径芯样的取芯方法，其特征在于，所述安装板呈弧形状，并且所述安装板的弧口朝向筒体的内部；所述的至少两个安装板的布置方向与筒体的旋转方向相反。

6.根据权利要求4所述的获取市政道路结构层大直径芯样的取芯方法，其特征在于，所述凹槽配设有预紧弹簧，所述安装板的一端铰接在凹槽内，所述安装板的另一端与预紧弹簧进行铰接。

7.根据权利要求4所述的获取市政道路结构层大直径芯样的取芯方法，其特征在于，所述凹槽内设置有限位挡板，所述限位挡板用于与安装板进行接触抵持并对安装板的初始位置进行限定，所述限位挡板用于安装板上靠近预紧弹簧的一端接触。

8.根据权利要求7所述的获取市政道路结构层大直径芯样的取芯方法，其特征在于，所述筒体的凹槽的下方设置有安装腔，所述安装腔与凹槽之间开设有贯通孔，所述限位挡板的上端穿出贯通孔并伸入到凹槽内，所述限位挡板的下端伸入到安装腔内并与安装腔的内底部之间安装有复位弹簧，位于安装腔内的限位挡板上安装有连杆，所述活动杆伸入到竖向通孔内并且活动杆的下端经连杆与限位挡板相互连接。

9.根据权利要求7所述的获取市政道路结构层大直径芯样的取芯方法，其特征在于，所述筒体的上端设置有环形凹槽，所述环形凹槽内配设有环形圈，环形圈的下端能够与各个活动杆进行接触。

10.根据权利要求9所述的获取市政道路结构层大直径芯样的取芯方法，其特征在于，所述筒体上沿着筒体的径向方向设置有与凹槽相互连通的第一矩形盲孔，所述第一矩形盲孔内安装有截面呈矩形状的伸缩筒，所述筒体沿着筒体的高度方向第二矩形盲孔，所述筒体上还沿着筒体的径向方向开设有第三矩形孔，第二矩形盲孔与第三矩形孔之间设置有呈弧状的用于将竖直布置的链板转换为水平状的过渡孔，所述伸缩筒包括由外至内依次设置的外筒、中间筒和内筒，所述内筒的外端用于与安装板进行铰接，所述内筒的中部设置有第四矩形盲孔，所述第三矩形孔将过渡孔和第四矩形盲孔相互连通，所述第二矩形盲孔、过渡孔、第三矩形孔和第四矩形盲孔内放置有多个链板，所述第二矩形盲孔、过渡孔、第三矩形孔、第四矩形盲孔均与链板相互适配，各个链板之间相互铰接。