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1、(10)申请公布号 CN 103674605 A (43)申请公布日 2014.03.26 CN 103674605 A (21)申请号 201210340158.4 (22)申请日 2012.09.13 G01N 1/08(2006.01) G01N 21/84(2006.01) (71)申请人 中国水利水电科学研究院 地址 100038 北京市海淀区复兴路甲 1 号 (72)发明人 严登华 杨志勇 肖伟华 郝彩莲 吴迪 (74)专利代理机构 北京银龙知识产权代理有限 公司 11243 代理人 黄灿 赵爱军 (54) 发明名称 一种无扰动底泥采样与造影系统 (57) 摘要 本发明适用于淤泥质。
2、沉积物采样领域， 提供 了一种无扰动底泥采样与造影系统， 包括 ： 采集 淤泥质沉积物样品的双重管采泥装置 ； 位于采泥 装置内部， 将冻结的淤泥质沉积物进行切片的切 片装置 ； 将采泥装置钻至设定深度， 并控制切片 装置旋转和向下移动的钻探设备 ； 对淤泥质沉积 物切片进行造影成像的造影成像系统。本发明可 以对河口三角洲或湿地的淤泥质沉积物进行采 样、 冻结、 切片并造影， 在淤泥质沉积物系统中即 可实现原地淤泥质沉积物采样、 冻结、 切片、 造影， 与传统技术相比能得到淤泥质沉积物直观的图像 数据， 这些图像数据能反映相对完整的、 丰富的和 精确的地质信息， 具有对淤泥质沉积物地质信息 扰。
3、动小、 可用于长期的野外研究工作等优点。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 1 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书3页 附图1页 (10)申请公布号 CN 103674605 A CN 103674605 A 1/1 页 2 1. 一种无扰动底泥采样与造影系统， 其特征在于， 所述系统包括 ： 采集淤泥质沉积物样品的双重管采泥装置 ； 位于所述双重管采泥装置内部， 将冻结的淤泥质沉积物进行切片的切片装置 ； 将所述双重管采泥装置钻至设定深度， 并控制所述切片装置旋转和向下移动的钻探设 备 ； 以及对所述双重管采。
4、泥装置内的淤泥质沉积物切片进行造影成像的造影成像系统。 2. 如权利要求 1 所述的无扰动底泥采样与造影系统， 其特征在于， 所述双重管采泥装 置包括 ： 采集淤泥质沉积物的采泥管 ； 位于所述采泥管下端的钻头 ； 以及 位于采泥管上端的连接头。 3. 如权利要求 2 所述的无扰动底泥采样与造影系统， 其特征在于， 所述采泥管为不锈 钢材质。 4. 如权利要求 2 所述的淤泥质沉积物采样与造影系统， 其特征在于， 所述钻头的材质 为合金钢。 5. 如权利要求 2 所述的无扰动底泥采样与造影系统， 其特征在于， 所述双重管采泥装 置与双重管岩芯取样器结构一致。 6. 如权利要求 1 所述的无扰动。
5、底泥采样与造影系统， 其特征在于， 所述切片装置包括 ： 与所述钻探设备连接的圆形支杆 ； 以及 固定于所述圆形支杆下端， 旋转切削淤泥质沉积物的切片。 7. 如权利要求 1 所述的无扰动底泥采样与造影系统， 其特征在于， 所述造影成像系统 包括 ： 全景成像主机 ； 以及 深入到所述采泥装置内部， 采集淤泥质沉积物切片光学信号的光学探头。 8. 如权利要求 7 所述的无扰动底泥采样与造影系统， 其特征在于， 所述光学探头内装 有无色胶状透明油。 9. 如权利要求 7 所述的无扰动底泥采样与造影系统， 其特征在于， 所述系统还包括 ： 控制所述光学探头的探头线在所述采泥装置中的下降长度的圆管输。
6、送器。 10. 如权利要求 1 所述的无扰动底泥采样与造影系统， 其特征在于， 所述系统还包括 ： 将冻结淤泥质沉积物碎屑吸出所述采泥装置的吸尘器。 11. 如权利要求 1 所述的无扰动底泥采样与造影系统， 其特征在于， 所述淤泥质沉积物 采用冻结剂冻结。 权 利 要 求 书 CN 103674605 A 2 1/3 页 3 一种无扰动底泥采样与造影系统 技术领域 0001 本发明属于淤泥质沉积物采样领域， 尤其涉及一种无扰动底泥采样与造影系统。 背景技术 0002 从淤泥质沉积物里提取有关自然、 环境和人类活动信息， 研究区域环境变化， 并对 未来气候变化周期进行预测， 是国际上上世纪末兴起。
7、的全新研究方法。其中淤泥质沉积物 的采集和造影技术是行之有效的方法。 淤泥质沉积物的采集和造影分析包括淤泥质沉积物 的采集、 冻结、 切片和成影。 0003 目前， 淤泥质沉积物的采集均采用抓取式采样器或钻取式采样器从河道、 湖泊或 湿地中获得淤泥质沉积物。冻结措施则可在取出淤泥质沉积物后实施， 也可在采样器中对 淤泥质沉积物进行冷冻。切片和造影环节都是在陆面上对冻结的淤泥质沉积物进行层切， 并采用数码照相机进行拍照。 0004 由上可知， 传统的淤泥质沉积物的采集和造影分析方式使用外力从河道、 湖泊或 湿地中拔出采泥器， 易造成淤泥质沉积物漏失， 取淤泥质沉积物的量不足， 取淤泥质沉积物 的。
8、质量也无法保证， 干扰了淤泥质沉积物地层结构信息的分析。并且目前钻探设备以及造 影成像设备的发展使淤泥质沉积物的采样和造影成像装置的实现变得简单可行。 发明内容 0005 本发明实施例提供一种无扰动底泥采样与造影系统， 旨在解决传统淤泥质沉积物 采集方式易造成淤泥质沉积物漏失， 取淤泥质沉积物的量不足， 取淤泥质沉积物的质量无 法保证的问题。 0006 本发明实施例是这样实现的， 一种无扰动底泥采样与造影系统， 包括 ： 0007 采集淤泥质沉积物样品的双重管采泥装置 ； 0008 位于所述双重管采泥装置内部， 将冻结的淤泥质沉积物进行切片的切片装置 ； 0009 将所述双重管采泥装置钻至设定。
9、深度， 并控制所述切片装置旋转和向下移动的钻 探设备 ； 以及 0010 对所述双重管采泥装置内的淤泥质沉积物切片进行造影成像的造影成像系统。 0011 本发明实施例提供的无扰动底泥采样与造影系统， 可以对河口三角洲或湿地的浅 层淤泥质沉积物进行采样、 冻结、 切片并造影， 在河口三角洲或湿地的淤泥质沉积物系统中 即可实现原地淤泥质沉积物采样、 冻结、 切片、 造影， 与传统淤泥质沉积物采集技术相比能 得到淤泥质沉积物直观的图像数据， 这些图像数据能反映相对完整的、 丰富的和精确的地 质信息， 具有对淤泥质沉积物地质信息扰动小、 可用于长期的野外研究工作等优点。 附图说明 0012 图 1 是。
10、本发明实施例提供的无扰动底泥采样与造影系统的结构原理图。 说 明 书 CN 103674605 A 3 2/3 页 4 具体实施方式 0013 图 1 示出了本发明实施例提供的无扰动底泥采样与造影系统的结构原理， 为了便 于说明， 仅示出了与本发明实施例相关的部分。 0014 该无扰动底泥采样与造影系统可以对河口三角洲或湿地的淤泥质沉积物进行采 样、 冻结、 切片并造影， 其中 ： 0015 双重管采泥装置 1 采集淤泥质沉积物样品， 切片装置 2 位于双重管采泥装置 1 内 部， 将冻结的淤泥质沉积物进行切片。 0016 钻探设备 3 将双重管采泥装置 1 钻至设定深度， 并可控制切片装置 。
11、2 旋转和向下 移动。 0017 造影成像系统 4 对双重管采泥装置 1 内的淤泥质沉积物切片进行造影成像。 0018 作为本发明的一个实施例， 双重管采泥装置 1 包括采集淤泥质沉积物的采泥管 11， 位于采泥管 11 下端的钻头 12， 位于采泥管 11 上端的连接头。 0019 在本发明实施例中， 采泥管11分为内管和外管， 钻头12包括扩孔器、 前后衬筒、 卡 簧及钻头。 0020 为方便携带， 采泥管 11 分成若干节， 节与节之间用螺纹连接。 0021 工作时， 钻探设备 3 将采泥管 11 钻至设定深度。钻进时， 内管不动， 外管旋转。作 为本发明的一个优选实施例， 采泥管 11。
12、 为不锈钢材质， 具有较强的抗压强度。 0022 作为本发明的一个优选实施例， 钻头 12 的材质为合金钢， 可以通过螺纹的作用套 在采泥管 11 下端， 为有利于正常钻进， 外齿外径应大于外管外径， 而等于或略小于扩孔器 的最大外径内齿内径略小于内管内径， 而又稍大于卡簧最小内径。外齿的外侧角及内侧角 分别均匀分布在两个同心圆上， 以使芯样及钻孔表面光滑， 利于钻进。 0023 在本发明实施例中， 双重管采泥装置 1 还包括。 0024 作为本发明的一个实施例， 切片装置 2 包括与钻探设备 3 连接的圆形支杆 21， 以 及固定于圆形支杆 21 下端， 旋转切削淤泥质沉积物的切片 22。圆。
13、形支杆 21 的顶端带有螺 纹， 可由钻探设备3控制旋转和向下移动， 从而带动切片22旋转和向下移动， 将冻结的淤泥 质沉积物切片。为方便携带， 圆形支杆 21 分成若干节， 节与节之间用螺纹连接。 0025 作为本发明的一个实施例， 切片 22 由竖直切面和平行切面无缝连接在一起， 竖直 切面高度可视层切观察精度设定。 0026 作为本发明的一个实施例， 造影成像系统 4 包括全景成像主机 41， 以及深入到采 泥装置1内部， 采集淤泥质沉积物切片光学信号的光学探头42。 全景成像主机41机内的精 密传感器件包括 360 度全景摄像头、 深度计数器、 电子罗盘、 旋转接信器等。 0027 光。
14、学探头 42 内装有无色胶状透明油， 可提高耐压值和测试深度， 并可防止起雾问 题。 0028 作为本发明的一个优选实施例， 冻结态淤泥质沉积物切片成像， 伴随产生的冻结 淤泥质沉积物碎屑由吸尘器 6 吸出采泥管 11。吸尘器 6 为高功率高强度吸尘器。 0029 作为本发明的一个优选实施例， 该无扰动底泥采样与造影系统还包括圆管输送器 5， 可以手动通过圆管输送器 5 控制吸尘器 6 的吸尘管和光学探头 42 的探头线在采泥管 11 中的下降长度。 0030 在本发明实施例中， 采泥管 11、 钻头 12 的直径可以根据吸尘管、 探头、 切片的尺寸 说 明 书 CN 103674605 A 。
15、4 3/3 页 5 进行设计。 0031 在本发明实施例中， 通过施加淤泥质沉积物冻结剂使淤泥质沉积物快速冻结， 淤 泥质沉积物冻结剂可采用 ZH-Y 淤泥固结材料， 它是一种粉末状的亲水胶凝剂， 具有快捷高 倍强力吸水性能， 因而可用于井下固结淤泥。使用时人工直接撒敷即可， 凝固时间为 10-30 分钟。 0032 在本发明实施例中， 整个系统采取人工直接撒敷冻结剂冻结有限淤泥质沉积物 切片造影冻结态淤泥质沉积物碎屑被抽出采泥管的循环方式进行。 0033 本发明实施例提供的无扰动底泥采样与造影系统， 可以对河口三角洲或湿地的浅 层淤泥质沉积物进行采样、 冻结、 切片并造影， 在河口三角洲或湿地的淤泥质沉积物系统中 即可实现原地淤泥质沉积物采样、 冻结、 切片、 造影， 与传统淤泥质沉积物采集技术相比能 得到淤泥质沉积物直观的图像数据， 这些图像数据能反映更加丰富和精确的地质信息， 具 有对淤泥质沉积物地质信息扰动小、 可用于长期的野外研究工作等优点。 0034 以上所述仅是本发明的优选实施方式， 应当指出， 对于本技术领域的普通技术人 员来说， 在不脱离本发明原理的前提下， 还可以作出若干改进和润饰， 这些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。 说 明 书 CN 103674605 A 5 1/1 页 6 图 1 说 明 书 附 图 CN 103674605 A 6 。