CN105064991A - 一种钻探取土样双壁钻具 - Google Patents

Abstract

本发明属于钻探设备，具体涉及一种钻探取土样双壁钻具。本发明包括钻杆，钻杆的上端通过钻杆接头连接有主动钻杆，主动钻杆的上端连接有水龙头；钻杆的下端连接有钻头；所述的钻杆包括钻杆外管，固定于钻杆外管中的钻杆内管，钻杆外管与钻杆内管之间形成钻杆冲洗液环状通道；所述的主动钻杆包括主动钻杆外管，固定于主动钻杆外管中的主动钻杆内管，主动钻杆外管与主动钻杆内管之间形成主动钻杆冲洗液环状通道；主动钻杆内管的上部布置有从内壁向下斜向外壁的排气孔，其上端口还设置有止水密封垫。本发明结构简单、操作方便，钻进取样时对土样的扰动小，取土样效率高。

Description

一种钻探取土样双壁钻具

技术领域

本发明属于钻探设备，具体涉及一种钻探取土样双壁钻具。

背景技术

钻探是地质勘探工作获取实物地质资料的重要手段，钻探工作不仅要求提高钻进效率，更重要的是保证其采取样品的质量，这些样品的质量直接影响着工程地质调查、地质构造判断、矿产资源评价、水文地质调查，以及提交矿产储量的准确性与可靠性。因此，如何从钻孔中取全、取准可靠的实物地质资料是钻探工作的关键技术之一。

工程地质钻探的主要任务是在岩土层中采取岩心或原状土试样，它主要是钻进表土层并有特殊的取样要求和在钻孔内进行专门的测试工作。在采取试样过程中应该保持试样的天然结构，天然结构的原状试样有岩心试样和土试样，采取原状土样是工程钻探的目的之一，它为测定土的天然结构的容量、密度、温度、抗剪强度、压缩系数、渗透系数等物理力学性质，进行岩土的特性描述和确定土层的承载能力和稳定性，为各类工程建筑提供可靠的设计依据。岩心试样的天然结构一般不易破坏，而土试样却很容易被扰动。

目前的钻探取土方法分贯入式取土器取土和回转式取土器取土。贯入式取土器可分为敞口取土器和活塞取土器两大类型。敞口取土器按管壁厚度分为厚壁和薄壁两种，活塞取土器则分为固定活塞、水压固定活塞、自由活塞等几种。敞口取土器不易控制土样质量、土样易于脱落，活塞取土器结构较复杂。贯入式取土器一般只适用于软土及部分可塑状土。对于坚硬、密实的土类目前多采用回转式取土器。回转取土器主要有两种类型：单动二重管取土器和双动二重管取土器，这两种取土管结构较复杂，操作不便。

发明内容

本发明目的是提供一种克服上述缺陷的钻探取土样双壁钻具，这种钻探取土样双壁钻具结构简单、操作方便，钻进取样时对土样的扰动小。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种钻探取土样双壁钻具，包括钻杆，钻杆的上端通过钻杆接头连接有主动钻杆，主动钻杆的上端连接有水龙头；钻杆的下端连接有钻头；

所述的钻杆包括钻杆外管，固定于钻杆外管中的钻杆内管，钻杆外管与钻杆内管之间形成钻杆冲洗液环状通道；

所述的主动钻杆包括主动钻杆外管，固定于主动钻杆外管中的主动钻杆内管，主动钻杆外管与主动钻杆内管之间形成主动钻杆冲洗液环状通道；主动钻杆内管的上部布置有从内壁向下斜向外壁的排气孔，其上端口还设置有止水密封垫；

所述的钻杆接头由内外管构成，内管固定于外管中，内管让主动钻杆内管与钻杆内管对接，外管让主动钻杆外管与钻杆外管连接成一体；

所述的水龙头包括进水管及分水盒，水龙头通过分水盒固定于主动钻杆的上端；

所述的钻头包括内外层钻头胎体，内层钻头胎体固定于外层钻头胎体中，内外层钻头胎体之间形成钻头冲洗液通道，内层钻头胎体与钻杆内管下端对接，外层钻头胎体与钻杆外管下端连接成一体，钻头的底端设置有钻头切削刃；

所述的钻头冲洗液通道、钻杆冲洗液环状通道、主动钻杆冲洗液环状通道相通。

所述的分水盒为圆筒状。

所述的钻头冲洗液通道、钻杆冲洗液环状通道、主动钻杆冲洗液环状通道大小相同。

所述的钻杆内管、主动钻杆内管分别通过十字连接架固定于钻杆外管、主动钻杆外管中。

钻杆接头与主动钻杆外管、钻杆外管的连接方式，钻头与钻杆外管连接方式，分水盒与主动钻杆的连接方式均为螺纹连接。

本发明的有益效果：1、主动钻杆、钻杆由内、外两层钻杆组成双层钻杆，钻头由双层胎体组成，内、外管之问构成环隙(环状通道),该环隙是向孔底泵送冲洗介质的通道，不会对土样造成冲刷破坏。2、水龙头内设置分水盒，可使冲洗液连续均匀进入钻杆环状通道，不会产生冲洗液瞬间断流现象。3、主动钻杆和钻杆的内外管间用十字连接架刚性连接，固定成一个整体,每根双壁钻杆之间以外管的丝扣和钻杆接头进行连接,保证传递扭矩和压力，可避免对土样的扰动。4、主动钻杆的内管上端开有排气孔，该排气孔开孔方向是从内管的内壁向下斜向外壁，冲洗液不会进入内管，当土样进入内管时可排走空气，使土样能顺利进入钻杆内管。5、整个双壁钻具结构简单、加工方便、操作方便，取土样效率高。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2是本发明钻杆的结构(横剖面)示意图。

图中：1.水龙头、11.进水管、12.分水盒、2.主动钻杆、21.止水密封垫、22.环形托架、23.排气孔、24.主动钻杆内管、25.主动钻杆外管、26.主动钻杆冲洗液环状通道、3.钻杆接头、4.钻杆、41.钻杆内管、42.钻杆冲洗液环状通道、43.钻杆外管、44.十字连接架、5.钻头、51.钻头胎体、52.钻头冲洗液通道、53.钻头切削刃。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

如图所示，本发明由水龙头1、主动钻杆2、钻杆接头3、钻杆4、钻头5五部分组成。其中：水龙头1包括进水管11、分水盒12，分水盒车有内丝扣；主动钻杆2包括止水密封垫21、环形托架22、排气孔23、主动钻杆内管24、主动钻杆外管25、主动钻杆冲洗液环状通道26；钻杆4包括钻杆内管41、钻杆冲洗液环状通道42、钻杆外管43、钻杆内外管十字连接架44；钻头5包括钻头胎体51、钻头冲洗液通道52、钻头切削刃53。所述的水龙头1与主动钻杆2通过丝扣连接，主动钻杆2与钻杆4通过钻杆接头3连接，钻杆4与钻头5通过丝扣连接。

所述的水龙头1的分水盒12车有内丝扣、主动钻杆外管25上下端车有外丝扣，水龙头1与主动钻杆2通过分水盒12的内丝扣和主动钻杆外管25上端的外丝扣进行丝扣连接。

所述的分水盒12为一空心圆柱体，钻孔冲洗液通过进水管11进入分水盒12，分水盒12作为连接水龙头进水管11和主动钻杆冲洗液环状通道26的过渡空间、可使冲洗液连续均匀的进入主动钻杆冲洗液环状通道26，避免冲洗液压力过大造成瞬间断流现象。

所述主动钻杆2由止水密封垫21、环形托架22、排气孔23、主动钻杆内管24、主动钻杆外管25、主动钻杆冲洗液环状通道26组成。主动钻杆2的主动钻杆内管24和主动钻杆外管25通过十字连接架连接成一整体，结构形式和钻杆4的十字连接架44相同；主动钻杆内管24和主动钻杆外管25之间构成主动钻杆冲洗液环状通道26，主动钻杆内管24上端口塞有止水密封垫21，止水密封垫21放在主动钻杆内管24的环形托架22上；当冲洗液进入分水盒12后，由于止水密封垫21的作用，钻孔冲洗液只能进入主动钻杆冲洗液环状通道26内。主动钻杆内管24上端开有排气孔23，当土样进入钻杆4和主动钻杆2的内管时，空气从排气孔23排走，使土样能顺利进入钻杆4和主动钻杆2的内管，不会造成土样的扰动，排气孔23开孔方向是从内管的内壁向下斜向外壁，因此钻孔冲洗液不会进入主动钻杆内管24中。钻进时，将钻机卡盘卡在主动钻杆外管25上即可。当钻探过程中土样装满钻杆4和主动钻杆2的内管时，起钻，将止水密封垫21拿开，将土样推出。

所述主动钻杆2下端车有外丝扣，钻杆接头3上下部都车有内丝扣，主动钻杆2通过下端外丝扣与钻杆接头3的上部内丝扣进行丝扣连接。

所述钻杆接头3由双层管柱组成，双层管柱构成的环状空间大小与主动钻杆2所构成的主动钻杆冲洗液环状通道26及钻杆冲洗液环状通道42的大小一样，通过丝扣连接后构成冲洗液流动通道。

所述钻杆4的钻杆外管43上部和下部都车有丝扣，钻杆4的钻杆外管43通过外丝扣与钻杆接头3的内丝扣连接成一整体。钻杆4由钻杆内管41和钻杆外管43组成、钻杆内管41和钻杆外管43通过十字连接架44构成并形成一整体(图2)，提高了钻具的刚度，钻杆内管41和钻杆外管43之间的空间构成冲洗液环状通道42。

所述钻杆4的钻杆外管43下端车有内丝扣，钻头5上端车有外丝扣，钻杆4和钻头5能过钻杆4下端的内丝扣和钻头5上端的外丝扣通过丝扣连接，保证传递扭矩和压力的效率。

所述钻头5由钻头胎体51、钻头切削刃53组成，钻头胎体51由双层胎体组成，其中间构成钻头冲洗液通道52。冲洗液通过主动钻杆冲洗液环状通道26、钻杆冲洗液环状通道42和钻头冲洗液通道52流到孔底，钻头5对孔底进行回转钻进、土样进入钻杆内管41时，冲洗液不会对土样造成冲刷破坏、保证了土样的完整性。

总之，本发明由内、外两层钻杆组成双层钻杆，钻头由双层胎体组成，不会对土样造成冲刷破坏。分水盒使冲洗液均匀进入钻具环状通道，保证了钻进的安全。钻具整体性好,能保证传递扭矩和压力。整个双壁钻具结构简单、加工方便，结构紧凑、使用拆装方便、坚固耐用，可避免对土样的扰动，取土样效率高。适用于工程地质钻探工作者使用，值得推广应用。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (5)

1.一种钻探取土样双壁钻具，其特征是：包括钻杆，钻杆的上端通过钻杆接头连接有主动钻杆，主动钻杆的上端连接有水龙头；钻杆的下端连接有钻头；

所述的钻杆包括钻杆外管，固定于钻杆外管中的钻杆内管，钻杆外管与钻杆内管之间形成钻杆冲洗液环状通道；

所述的主动钻杆包括主动钻杆外管，固定于主动钻杆外管中的主动钻杆内管，主动钻杆外管与主动钻杆内管之间形成主动钻杆冲洗液环状通道；主动钻杆内管的上部布置有从内壁向下斜向外壁的排气孔，其上端口还设置有止水密封垫；

所述的钻杆接头由内外管构成，内管固定于外管中，内管让主动钻杆内管与钻杆内管对接，外管让主动钻杆外管与钻杆外管连接成一体；

所述的水龙头包括进水管及分水盒，水龙头通过分水盒固定于主动钻杆的上端；

所述的钻头包括内外层钻头胎体，内层钻头胎体固定于外层钻头胎体中，内外层钻头胎体之间形成钻头冲洗液通道，内层钻头胎体与钻杆内管下端对接，外层钻头胎体与钻杆外管下端连接成一体，钻头的底端设置有钻头切削刃；

所述的钻头冲洗液通道、钻杆冲洗液环状通道、主动钻杆冲洗液环状通道相通。

2.根据权利要求1所述的一种钻探取土样双壁钻具，其特征是：所述的分水盒为圆筒状。

3.根据权利要求1所述的一种钻探取土样双壁钻具，其特征是：所述的钻头冲洗液通道、钻杆冲洗液环状通道、主动钻杆冲洗液环状通道大小相同。

4.根据权利要求1所述的一种钻探取土样双壁钻具，其特征是：所述的钻杆内管、主动钻杆内管分别通过十字连接架固定于钻杆外管、主动钻杆外管中。

5.根据权利要求1所述的一种钻探取土样双壁钻具，其特征是：钻杆接头与主动钻杆外管、钻杆外管的连接方式，钻头与钻杆外管连接方式，分水盒与主动钻杆的连接方式均为螺纹连接。