CN209556974U - 一种螺旋内壁式软弱土取样钻具 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种螺旋内壁式软弱土取样钻具，包括有钻具管，钻具管由左右两部分钻具管壁组合形成，在钻具管内壁上设有螺旋凸筋；在钻具管的底端由卡合环箍固定，通过卡合环箍将两钻具管壁结合固定形成整个钻具管。本实用新型通过在钻具内部设置螺旋式凸起筋条，在钻进土样时，逐渐钻进，逐渐时土样充满钻具，由于钻具内壁的螺旋凸筋对土样具有卡套作用，使得钻具提升过程中土样不会产生相对位移。土样从钻具中分离时，只需取下端部卡箍，将钻具从接缝处分离，即可取出完整土样。既能减少因土样不连续造成的重复取样操作，又能钻取较为完整的软弱土样，减少机械操作对土样造成的扰动增加试验精度。

Description

一种螺旋内壁式软弱土取样钻具

技术领域

本实用新型涉及地质钻探技术领域，尤其涉及一种用于软弱土钻孔取样的地质钻设备。

背景技术

钻探是指用钻机在地层中钻孔，以鉴别和划分地表下地层，并可以沿孔深取样的一种勘探方法。钻探是工程地质勘察中应用最为广泛的一种勘探手段，它可以获得深层的地质资料。钻探作为目前最成熟的勘探手段，被广泛应用于国内外各类工程中，并且钻探作为最直观揭示深层下卧土层的技术手段，编入我国规范标准中。钻探技术也随着国内基础设施建设的加快，得到了长足的发展，无论从钻探技术、钻探设备和钻探精度等方面，都有很大的发展和进步。而且近些年来，钻探技术快速发展，逐渐适应各类地形地质条件，甚至江河、胡泊、海洋上都可以进行钻探，钻探深度几百至几千米不等。

在各类工程实践过程中，钻具不断的改进和更新，使之适应不同地形、不同土层的钻进和取样。传统的取样钻具多为通用型，在钻进过程中，操作人员为节省时间，加快钻进效率，用一种钻具进行钻深和取样。在坚硬土层中，这种方法较为合理，但是在软弱土层中，当软弱土层埋深较深时，钻进和提钻过程中以及剥离土样时，难免对软弱土进行扰动。如采用传统钻具，在软塑状态黏土中取样时，从深层提钻，钻具提升过程中，由于机械抖动等原因，难免使土样和钻具侧壁间产生相对位移。钻具提至地面后，多采用敲打、震动等方法分离土样，敲打过程中，也会产生相对位移，且震动容易导致土样析水，影响最终测试结果。最终得到的土样，较之原始土样，会被拉长，直径变小，且含水率也会受到影响。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对现有技术的缺陷，提供一种结构简单、对于软弱土钻探更方便、深层取样更快捷、取样过程对原状土样扰动更小、取样过程更加精确、试验结果也更精确的螺旋内壁式软弱土取样钻具。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：一种螺旋内壁式软弱土取样钻具，该钻具具有与钻杆连接固定的钻具接头，该钻具还包括有钻具管，其特征在于：所述钻具管沿纵向分开为左右两部分钻具管壁，通过左右两部分钻具管壁组合固定成整个钻具管；在左右两部分钻具管壁的内表面均设置有凸筋，两钻具管壁组合成钻具管后，两钻具管壁的凸筋相互对接形成整个依附在钻具管内壁上的螺旋凸筋；在钻具管的底端由卡合环箍固定，通过卡合环箍将两钻具管壁结合固定形成整个钻具管。

进一步地，两钻具管壁通过凹凸结构相互嵌合连接，在每一钻具管壁的两对接端面分别设有一嵌合凸条和一嵌合卡槽，且嵌合凸条与嵌合卡槽为相对设置，两钻具管壁对接时，一钻具管壁的嵌合凸条插入另一钻具管壁的嵌合卡槽中形成对接结合结构，这样可以在钻具旋转钻进时提供足够高的结构强度，避免因为是由两片钻具管壁对接而可能造成的脱落。

进一步地，在两钻具管壁的底端均设置有带外螺纹的接头部，两钻具管壁对接后，两者底的接头部对接成环箍接头；所述卡合环箍具有内螺纹，通过将卡合环箍旋紧于环箍接头上将两钻具管壁结合固定成钻具管。两个片钻具管壁对接后旋紧卡合环箍即固定了，装配非常方便。

进一步地，两钻具管壁具有相同的尺寸，各占整个钻具管的一半，便于制造、装配以及受力的均匀分布。

进一步地，在钻具管的上部设置有加固构件，加固构件的顶端设有带螺纹的钻具接头，整个钻具管通过钻具接头与钻杆连接固定，该结构可利用现有技术实现。

进一步地，螺旋凸筋布满于整个钻具管自加固构件底端以下的部位，土样可以充满钻具管整段具有螺旋凸筋的部位。

优选地，所述环箍接头为具有锥度的倾斜结构，而所述卡合环箍为一锥形环，其内外均为上大下小的结构，即卡合环箍的上部直径大于下部直径，这样可以减小阻力，有利于钻具管的钻进。

在使用时，可先用常规钻具进行钻探，当遇到软弱土层，且勘察技术要求中明确该类软弱土需要取样时，可将常规钻具卸下，换成本螺旋内壁式钻具，再次下钻。在软弱土层处进行钻进，待进尺速度减缓时，表明钻具内已采集填满土样，这时只需将钻具缓缓提出钻孔，卸下钻具，将钻具端部的环形卡扣取下，将钻具沿着拼接缝缓缓分开，即可取出完整土样。

本实用新型通过在钻具内部设置螺旋式凸起筋条，在钻进土样时，逐渐钻进，逐渐时土样充满钻具。当土样充满钻具后，钻具进尺会减小甚至停止钻进。此时缓慢提起钻具，由于钻具内壁的螺旋凸起筋条对土样具有卡套作用，使得钻具提升过程中土样不会产生相对位移。土样从钻具中分离时，只需取下端部卡箍，将钻具从接缝处分离，即可取出完整土样。既能减少因土样不连续造成的重复取样操作，又能钻取较为完整的软弱土样，减少机械操作对土样造成的扰动增加试验精度。可大幅减小工作量，并减少传统方法中对原状软弱土样的扰动，因而对软土取样极为有效。

附图说明

图1为本实用新型与钻杆结合后的剖面示意图；

图2为本实用新型的纵剖面示意图；

图3为本实用新型左右两半钻具管壁配合的结构示意图。

图中，1为钻杆，2为钻具管壁，21为螺旋凸筋，22为环箍接头，23为嵌合凸条，24为嵌合卡槽，3为卡合环箍，4为加固构件，41为钻具接头。

具体实施方式

本实施例中，参照图1、图2和图3，所述螺旋内壁式软弱土取样钻具，该钻具具有与钻杆1连接固定的钻具接头41，该钻具还包括有钻具管，所述钻具管沿纵向分开为左右两部分钻具管壁2，通过左右两部分钻具管壁2组合固定成整个钻具管；在左右两部分钻具管壁2的内表面均设置有凸筋，两钻具管壁2组合成钻具管后，两钻具管壁的凸筋相互对接形成整个依附在钻具管内壁上的螺旋凸筋21；在钻具管的底端由卡合环箍3固定，通过卡合环箍3将两钻具管壁2结合固定形成整个钻具管。

两钻具管壁2通过凹凸结构相互嵌合连接，在每一钻具管壁2的两对接端面分别设有一嵌合凸条23和一嵌合卡槽24，且嵌合凸条23与嵌合卡槽24为相对设置，两钻具管壁2对接时，一钻具管壁2的嵌合凸条23插入另一钻具管壁2的嵌合卡槽24中形成对接结合结构，这样可以在钻具旋转钻进时提供足够高的结构强度，避免因为是由两片钻具管壁2对接而可能造成的脱落。

在两钻具管壁2的底端均设置有带外螺纹的接头部，两钻具管壁2对接后，两者底的接头部对接成环箍接头22；所述卡合环箍3具有内螺纹，通过将卡合环箍3旋紧于环箍接头22上将两钻具管壁2结合固定成钻具管。两个片钻具管壁2对接后旋紧卡合环箍3即固定了，装配非常方便。

两钻具管壁2具有相同的尺寸，各占整个钻具管的一半，便于制造、装配以及受力的均匀分布。

在钻具管的上部设置有加固构件4，加固构件4的顶端设有带螺纹的钻具接头41，整个钻具管通过钻具接头41与钻杆1连接固定，该结构可利用现有技术实现。

螺旋凸筋21布满于整个钻具管自加固构件底端以下的部位，土样可以充满钻具管整段具有螺旋凸筋21的部位。

所述环箍接头22为具有锥度的倾斜结构，而所述卡合环箍3为一锥形环，其内外均为上大下小的结构，即卡合环箍3的上部直径大于下部直径，这样可以减小阻力，有利于钻具管的钻进。

使用过程：第一步：根据地质勘察要求、测绘资料，以及现场实际条件，选用合适的钻机，并对场地进行必要的整平，备好必要的水、电、燃料等；

第二步：进行钻机的安放，在合适位置布设泥浆循环池的设施；

第三步：用传统常规钻具和钻头进行钻进，及时查看循环泥浆带出的土样碎屑，判别碎屑类别，更进一步判别所在土层类别；

第四步：当判定土层为软弱土，如粉质黏土、淤泥等土样，且必须对该土样进行取样时，提起钻孔中的原有钻杆和钻具；

第五步：将本螺旋内壁式钻具的两半沿接缝对接，装好卡合环箍3，再将整个钻具安装到钻杆1上，检查无误后开始下钻；

第六步：缓慢下钻并钻进，当钻具进入上次钻进深度时，继续缓慢钻进，这时钻具内壁的螺旋凸筋21开始发挥作用，使得钻具不断深入软土层中并使土样进入到钻具之中；

第七步：当钻具中充满土样时，钻杆1继续旋转，钻具端部的土样则会因为端部微微的挤压作用，使钻具内部土样和土层分离。这时可明显感觉到钻杆以无法继续钻进，可以停止钻进并开始提钻；

第八步：缓慢提升钻具，提升过程中，钻具内壁的螺旋凸筋21仍在发挥作用，对整个土样起到环箍和携带作用，使提升过程中不会对土样产生任何扰动，或者扰动很微小；

第九步：钻具提至地面，首先用水清洗钻具外侧携带的泥浆液和残余土样，清洗结束后，卸下钻具至指定位置；

第十步：拧开钻具端部的卡合环箍3，沿接缝位置，轻轻分开两钻具管壁2，即可取出完整土样；

第十一步：按照规范要求，进行操作和取样，立即将所取软土试样进行拍照、贴标签等，装进取样器内，密封；条件允许时，可立即送至实验室进行常规物理力学试验。

以上已将本实用新型做一详细说明，以上所述，仅为本实用新型之较佳实施例而已，当不能限定本实用新型实施范围，即凡依本申请范围所作均等变化与修饰，皆应仍属本实用新型涵盖范围内。

Claims (7)

1.一种螺旋内壁式软弱土取样钻具，该钻具具有与钻杆连接固定的钻具接头，该钻具还包括有钻具管，其特征在于：所述钻具管沿纵向分开为左右两部分钻具管壁，通过左右两部分钻具管壁组合固定成整个钻具管；在左右两部分钻具管壁的内表面均设置有凸筋，两钻具管壁组合成钻具管后，两钻具管壁的凸筋相互对接形成整个依附在钻具管内壁上的螺旋凸筋；在钻具管的底端由卡合环箍固定，通过卡合环箍将两钻具管壁结合固定形成整个钻具管。

2.根据权利要求1所述的螺旋内壁式软弱土取样钻具，其特征在于：两钻具管壁通过凹凸结构相互嵌合连接，在每一钻具管壁的两对接端面分别设有一嵌合凸条和一嵌合卡槽，且嵌合凸条与嵌合卡槽为相对设置，两钻具管壁对接时，一钻具管壁的嵌合凸条插入另一钻具管壁的嵌合卡槽中形成对接结合结构。

3.根据权利要求1所述的螺旋内壁式软弱土取样钻具，其特征在于：在两钻具管壁的底端均设置有带外螺纹的接头部，两钻具管壁对接后，两者底的接头部对接成环箍接头；所述卡合环箍具有内螺纹，通过将卡合环箍旋紧于环箍接头上将两钻具管壁结合固定成钻具管。

4.根据权利要求1所述的螺旋内壁式软弱土取样钻具，其特征在于：两钻具管壁具有相同的尺寸，各占整个钻具管的一半。

5.根据权利要求1所述的螺旋内壁式软弱土取样钻具，其特征在于：在钻具管的上部设置有加固构件，加固构件的顶端设有带螺纹的钻具接头，整个钻具管通过钻具接头与钻杆连接固定。

6.根据权利要求5所述的螺旋内壁式软弱土取样钻具，其特征在于：螺旋凸筋布满于整个钻具管自加固构件底端以下的部位。

7.根据权利要求3所述的螺旋内壁式软弱土取样钻具，其特征在于：所述环箍接头为具有锥度的倾斜结构，而所述卡合环箍为一锥形环，其内外均为上大下小的结构，即卡合环箍的上部直径大于下部直径。