專(zhuān)利名稱(chēng)：地質(zhì)勘探用擴(kuò)孔裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及地質(zhì)勘探技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于工程地質(zhì)勘察的擴(kuò)孔裝置。
背景技術(shù)：
靜力觸探是工程地質(zhì)勘察原位測(cè)試工作中的一種項(xiàng)目。隨著城市建設(shè)規(guī)模 不斷擴(kuò)大，高樓大廈拔地而起，特大型橋樑、高架立交不斷建成，大型工廠(chǎng)、 企業(yè)建設(shè)不斷擴(kuò)大，基礎(chǔ)設(shè)施要求提高，工程地質(zhì)勘察的技術(shù)相應(yīng)提高，靜力 觸探貫入的技術(shù)要求深度也就要不斷提高。隨著貫入深度的增加，孔壁對(duì)探桿 的摩阻力也增加，總貫入力也就增加，因此要完成深孔靜探就更加費(fèi)人力、費(fèi) 物力、費(fèi)時(shí)間，成本開(kāi)資增大。要達(dá)到順利完成深孔靜探貫入，就必須在貫入 技術(shù)上進(jìn)行創(chuàng)新，來(lái)滿(mǎn)足工程地質(zhì)勘察的技術(shù)要求。擴(kuò)孔器是用于靜力觸探貫入工作中的一種有效增加貫入深度的輔助器械。 其目的是在靜探孔貫入時(shí)，利用擴(kuò)孔器擴(kuò)孔來(lái)實(shí)現(xiàn)擴(kuò)大孔徑、減少土層對(duì)探桿 的側(cè)壁摩阻力的技術(shù)目的，使深孔靜力觸探能一次性貫入完成，或有效地增加 一次性貫入深度。擴(kuò)孔器的作用是通過(guò)擴(kuò)孔器的擴(kuò)孔在孔壁與探桿之間產(chǎn)生間隙，以減少土 層對(duì)桿的摩阻力。但現(xiàn)有擴(kuò)孔器只能將探桿與孔壁之間的土進(jìn)行擾動(dòng)，不能有 效地進(jìn)行擴(kuò)孔和護(hù)孔壁，不能使探桿與孔壁產(chǎn)生間隙來(lái)達(dá)到減少摩阻力的目 的。因此，現(xiàn)有技術(shù)中阻力較大的深孔的靜力觸探不能一次性完成，不能夠在 探頭能承受壓力的前提下，對(duì)任何地區(qū)的土層進(jìn)行一次性深孔貫入，其原因主 要是1，靜探孔經(jīng)過(guò)擴(kuò)孔器擴(kuò)孔，孔壁與探桿之間首先產(chǎn)生一間隙，但該間隙 產(chǎn)生后，孔內(nèi)真空負(fù)壓力隨之產(chǎn)生。如果不能解決孔內(nèi)真空負(fù)壓力，孔壁自然 在真空負(fù)壓力和梨形壓縮變化的作用下回縮到探桿周?chē)虼爽F(xiàn)有技術(shù)的擴(kuò) 孔實(shí)際上只能起到擾動(dòng)作用。2，孔壁與探桿之間沒(méi)有護(hù)孔壁材料，砂性土自然會(huì)塌孔，加上孔內(nèi)真空負(fù) 壓力作用，沙土層孔隙中的水會(huì)被吸出到孔內(nèi)。由于孔隙水的流出，沙土也自 然會(huì)塌浩，探桿摩阻力也就不能有效地減少。即使在擴(kuò)孔器上開(kāi)孔，雖然解決 了真空負(fù)壓?jiǎn)栴}和建立了護(hù)壁材料的輸運(yùn)通道，但實(shí)際使用時(shí)由于靜探操作探頭須回零，當(dāng)探桿往上提時(shí)，擴(kuò)孔器上的孔自然會(huì)被砂土堵塞。當(dāng)再貫入時(shí)， 通道已被堵塞，原有的問(wèn)題仍然存在。
因此，現(xiàn)有的擴(kuò)孔器在深孔貫入中，由于不能解決真空負(fù)壓力問(wèn)題，不能 輸送泥漿，也就不能有效地減少側(cè)壁摩阻力，總的貫入阻力也就不能有效地解 決。因此，深孔貫入不能一次性完成，而是要進(jìn)行分次沖孔、壓入，再?zèng)_孔、 再壓入，這樣既浪費(fèi)人力、物力、時(shí)間，工作效率又不能提高，工程周期拉長(zhǎng)， 也不能保證探頭在能承受壓力的前提下，對(duì)任何地區(qū)、任何土層進(jìn)行深孔一次 性貫入工作。
因此，本領(lǐng)域的技術(shù)人員致力于開(kāi)發(fā)一種能有效實(shí)現(xiàn)一次性深孔貫入的擴(kuò) 孔器。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種能有 效實(shí)現(xiàn)一次性深孔貫入的地質(zhì)勘探用擴(kuò)孔裝置。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種地質(zhì)勘探用擴(kuò)孔裝置，包括 一主芯 桿，所述主芯桿為一中空連接桿，具有一用于灌入泥漿的空腔，桿壁沿徑向上 至少具有一與所述空腔貫通的泥漿孔，所述主芯桿的兩端分別為連接端； 一密 封接頭，所述密封接頭用于連接探頭上的探桿并開(kāi)設(shè)有供探頭線(xiàn)穿越的內(nèi)孔， 所述內(nèi)孔中設(shè)置有密封圈，所述內(nèi)孔的尾端為與所述主芯桿固定連接的內(nèi)孔連
接端；還包括一擴(kuò)孔套筒，所述擴(kuò)孔套筒為一中空回旋體，可滑動(dòng)地套設(shè)在所
述主芯桿外；所述擴(kuò)孔套筒內(nèi)腔具有一與所述泥漿孔位置對(duì)應(yīng)的出漿空間，所
述擴(kuò)孔套筒還具有一圓錐臺(tái)形的外擴(kuò)孔面。所述主芯桿的一連接端與另一主芯
桿或鉆機(jī)固定連接；所述主芯桿的另一連接端與所述內(nèi)孔連接端固定連接。 較佳地，所述主芯桿上對(duì)稱(chēng)開(kāi)設(shè)有兩所述泥漿孔。
較佳地，所述外擴(kuò)孔面與所述主芯桿的軸線(xiàn)構(gòu)成一擴(kuò)孔角，所述擴(kuò)孔角為
150。至175° 。
較佳地，所述主芯桿外表面上具有一臺(tái)階，用做所述擴(kuò)孔套筒位移行程的 上止點(diǎn)。所述密封接頭的內(nèi)孔連接端的外徑大于所述主芯桿外徑形成一階梯， 用做所述擴(kuò)孔套筒位移行程的下止點(diǎn)。
本發(fā)明的泥漿灌入式擴(kuò)孔器由于可持續(xù)反復(fù)灌入泥漿，在探桿與孔壁之間 產(chǎn)生了有效間隙，并形成摩擦阻力較小的泥皮，大大減小了探桿與孔壁之間的 摩阻力，從而能在探頭能承受壓力的前提下，有效地解決了現(xiàn)有技術(shù)中多功能 探頭一次性深孔貫入過(guò)程中因摩擦阻力過(guò)大導(dǎo)致貫入深度較淺的問(wèn)題，能一次 性有效地完成深孔貫入。而且本發(fā)明操作簡(jiǎn)便、省力、省時(shí)、節(jié)約成本、提高 工作效率，縮短了工程周期。以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說(shuō) 明，以充分地了解本發(fā)明的目的、特征和效果。


圖1是本發(fā)明一具體實(shí)施例中主芯桿的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明中密封接頭的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明中擴(kuò)孔套筒的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明中擴(kuò)孔器為下探并灌漿狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明中擴(kuò)孔器為上提并封閉泥槳狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖1所示為本發(fā)明的擴(kuò)孔器中的主芯桿1。主芯桿1為一中空連接桿， 材質(zhì)為45號(hào)鋼，并經(jīng)熱處理提高鋼的強(qiáng)度。主芯桿1具有一用于灌入泥漿的 空腔11。桿壁12沿徑向上對(duì)稱(chēng)開(kāi)設(shè)有兩泥漿孔13、 14，泥漿孔13、 14均與 空腔11貫通。主芯桿1的兩端分別為連接端， 一端具有內(nèi)螺紋可固定連接其他主芯桿， 另一端具有外螺紋可連接密封接頭，使靜探能正常貫入。主芯桿1的外表面上由于一段滑動(dòng)導(dǎo)向面15，在該滑動(dòng)導(dǎo)向面15的行程 端的外表面上具有一臺(tái)階16。如圖2所示，密封接頭2用于連接探頭上的探桿并開(kāi)設(shè)有供探頭線(xiàn)穿越的 內(nèi)孔21。內(nèi)孔21的尾端為與主芯桿1固定連接的內(nèi)孔連接端23，具有內(nèi)螺紋。 擴(kuò)孔器中的螺紋可以任選，不一定是方牙螺紋，只要螺紋連接牢固就可。密封接頭2的內(nèi)孔連接端23的外徑大于主芯桿1外徑。如圖3所示，擴(kuò)孔套筒3為一中空回旋體，可滑動(dòng)地套設(shè)在主芯桿1夕卜。 擴(kuò)孔套筒3的主要作用是將孔壁擴(kuò)大，使孔壁與探桿之間產(chǎn)生間隙，并輸送泥 漿。擴(kuò)孔套筒3的內(nèi)腔31中具有一段與滑動(dòng)導(dǎo)向面15直徑相同的配合滑動(dòng)面 32，還具有與泥漿孔13、 14位置對(duì)應(yīng)的出漿空間33。擴(kuò)孔套筒3還具有一圓錐臺(tái)形的外擴(kuò)孔面34。外擴(kuò)孔面34與主芯桿1的 軸線(xiàn)構(gòu)成一擴(kuò)孔角。本實(shí)施例中，擴(kuò)孔角為168° 。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，擴(kuò)孔角優(yōu)選為 150°至175° 。本發(fā)明的擴(kuò)孔器組裝時(shí)，首先將擴(kuò)孔套筒3的出漿空間33 —端從主芯桿1 的小端套入，使擴(kuò)孔套筒3的配合滑動(dòng)面32與主芯桿1的滑動(dòng)導(dǎo)向面15可滑 動(dòng)配合，并以主芯桿1上的臺(tái)階16做為擴(kuò)孔套筒3位移行程的上止點(diǎn)。然后，在密封接頭2的內(nèi)孔21中設(shè)置一橡膠密封圈22，將密封接頭2的 內(nèi)孔連接端23與主芯桿1上的外螺紋連接，并使主芯桿1的小端旋擰擠壓橡 膠密封圈22變形以擠壓探頭線(xiàn)，形成密封，阻止泥獎(jiǎng)流到探頭上(探頭線(xiàn)連 接探頭與儀表，接受測(cè)試數(shù)據(jù))。密封接頭2主要是通過(guò)橡膠密封圈3來(lái)阻止 泥漿在探桿內(nèi)孔中所產(chǎn)生的壓力對(duì)探頭線(xiàn)路絕緣的損壞，使探頭能正常工作。
由于密封接頭2的內(nèi)孔連接端23的外徑大于主芯桿1外徑，因此兩者連接 后形成一階梯24 (見(jiàn)圖4)，用做擴(kuò)孔套筒3位移行程的下止點(diǎn)。
由于上止點(diǎn)及下止點(diǎn)的限位作用，擴(kuò)孔套筒3只能在主芯桿1的上、下止 點(diǎn)之間做滑動(dòng)位移。
本發(fā)明的擴(kuò)孔器在具體使用中，靜探貫入操作當(dāng)每加一根探桿時(shí)，及時(shí)將 泥漿貫入到主芯桿l的空腔ll里，貫滿(mǎn)即可。
如圖4所示，當(dāng)擴(kuò)孔器下探時(shí)，由于外擴(kuò)孔面34受泥土的反作用力，擴(kuò)孔 套筒3沿主芯桿1滑動(dòng)至上止點(diǎn)位置，擴(kuò)孔套筒3的內(nèi)腔31打開(kāi)。
此時(shí)， 一方面由于孔壁經(jīng)過(guò)擴(kuò)孔產(chǎn)生真空負(fù)壓力，另一方面，泥漿孔13、 14的位置與出漿空間33對(duì)應(yīng)，主芯桿1的空腔11中的泥漿在自身重力和孔內(nèi) 真空負(fù)壓力的作用下，從空腔11中經(jīng)泥漿孔13、 14并經(jīng)出漿空間33由擴(kuò)孔 套筒3的內(nèi)腔31中溢出擴(kuò)孔器，流入到孔壁與探桿的間隙之間。此時(shí)，真空 負(fù)壓力也自然逐步減小至消失。
由于泥槳比重較大，稠度較高，因此，在孔壁上就會(huì)產(chǎn)生泥皮，起到壓孔、 護(hù)壁的作用，而且使探桿與孔壁能保持一定間隙。與此同時(shí)，泥漿也起到探桿 與孔壁之間的潤(rùn)滑作用，減少了摩阻力。
如圖5所示，當(dāng)靜探操作回零時(shí)，由于鉆孔的孔徑受到離心力的壓縮以及 土層層壓力的作用下，孔徑縮小小于擴(kuò)孔套筒3的直徑。此時(shí)擴(kuò)孔器上提，擴(kuò) 孔套筒3受到孔壁對(duì)其向上的側(cè)壁摩阻力，擴(kuò)孔套筒3的尾端受力，擴(kuò)孔套筒 3沿主芯桿1滑動(dòng)至下止點(diǎn)位置，擴(kuò)孔套筒3的內(nèi)腔31關(guān)閉。
此時(shí)，在下探狀態(tài)形成的泥槳溢出通道由于內(nèi)腔31的關(guān)閉而堵塞，阻止了 砂土進(jìn)入擴(kuò)孔器的通道內(nèi)，防止了泥漿通道被沙土堵塞。
由于上述結(jié)構(gòu)，泥漿溢出通道在探桿上提或下探反復(fù)交替的工作過(guò)程中不 會(huì)被鉆孔中的泥沙堵塞。本發(fā)明的泥漿擴(kuò)孔器就起到減去孔內(nèi)真空負(fù)壓力、輸 送泥漿、減少側(cè)壁摩阻力的有效功能，有效地實(shí)現(xiàn)了深孔靜力觸探一次性貫入 的技術(shù)目的。
在具體實(shí)施中，擴(kuò)孔套筒3的外徑尺寸可以根據(jù)不同的土層來(lái)選用。 如遇硬朔的粘性土土層較厚的地區(qū)進(jìn)行深孔靜探貫入，由于粘土的粘性大 和離心壓縮變化大，用直徑大的擴(kuò)孔套筒。
遇到砂土層較厚的地區(qū)進(jìn)行深孔靜探貫入，由于砂土的離心壓縮變化小，用外徑小的擴(kuò)孔套筒。另外，為獲得良好的實(shí)施效果，泥漿灌入式擴(kuò)孔器在具體使用時(shí)，靜探桿 的內(nèi)孔直徑要保證泥漿能順利暢通。由于泥漿對(duì)淺部的軟弱粘性土的強(qiáng)度有影響，遇到淺部軟弱之粘性土層， 應(yīng)用靜探護(hù)管將軟弱土層進(jìn)行隔離，以防斷探桿。泥漿的配置要求比重大，稠度大，能在孔壁產(chǎn)生穩(wěn)定的泥皮，使探桿與孔 壁產(chǎn)生潤(rùn)滑。探頭線(xiàn)必須完好，不能因探頭線(xiàn)的損壞使泥漿進(jìn)入探頭線(xiàn)內(nèi)部影響探頭的 絕緣度。應(yīng)該理解，在本發(fā)明的權(quán)利要求書(shū)、說(shuō)明書(shū)中，所有"包括……"均應(yīng)理 解為開(kāi)放式的含義，也就是其含義等同于"至少含有……"，而不應(yīng)理解為封 閉式的含義，即其含義不應(yīng)該理解為"僅包含……"。綜上所述，本說(shuō)明書(shū)中所述的只是本發(fā)明的幾種較佳具體實(shí)施例，以上實(shí) 施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制。凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本發(fā) 明的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過(guò)邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的 技術(shù)方案，皆應(yīng)在本發(fā)明的權(quán)利要求保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種地質(zhì)勘探用擴(kuò)孔裝置，包括一主芯桿，所述主芯桿為一中空連接桿，具有一用于灌入泥漿的空腔，桿壁沿徑向上至少具有一與所述空腔貫通的泥漿孔，所述主芯桿的兩端分別為連接端；一密封接頭，所述密封接頭用于連接探頭上的探桿并開(kāi)設(shè)有供探頭線(xiàn)穿越的內(nèi)孔，所述內(nèi)孔中設(shè)置有密封圈，所述內(nèi)孔的尾端為與所述主芯桿固定連接的內(nèi)孔連接端；其特征在于還包括一擴(kuò)孔套筒，所述擴(kuò)孔套筒為一中空回旋體，可滑動(dòng)地套設(shè)在所述主芯桿外；所述擴(kuò)孔套筒內(nèi)腔具有一與所述泥漿孔位置對(duì)應(yīng)的出漿空間，所述擴(kuò)孔套筒還具有一圓錐臺(tái)形的外擴(kuò)孔面。
2、 如權(quán)利要求1所述的地質(zhì)勘探用擴(kuò)孔裝置，其特征在于所述主芯桿的 一連接端與另一主芯桿或鉆機(jī)固定連接；所述主芯桿的另一連接端與所 述內(nèi)孔連接端固定連接。
3、 如權(quán)利要求1所述的地質(zhì)勘探用擴(kuò)孔裝置，其特征在于所述外擴(kuò)孔面與所述主芯桿的軸線(xiàn)構(gòu)成一擴(kuò)孔角，所述擴(kuò)孔角為150。至175° 。
4、 如權(quán)利要求1所述的地質(zhì)勘探用擴(kuò)孔裝置，其特征在于所述主芯桿外表面上具有一臺(tái)階，用做所述擴(kuò)孔套筒位移行程的上止點(diǎn)。
5、 如權(quán)利要求1所述的地質(zhì)勘探用擴(kuò)孔裝置，其特征在于所述密封接頭的內(nèi)孔連接端的外徑大于所述主芯桿外徑形成一階梯，用做所述擴(kuò)孔套 筒位移行程的下止點(diǎn)。
6、 如權(quán)利要求1所述的地質(zhì)勘探用擴(kuò)孔裝置，其特征在于所述主芯桿上對(duì)稱(chēng)開(kāi)設(shè)有兩所述泥漿孔。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種地質(zhì)勘探用擴(kuò)孔裝置，包括一主芯桿為一中空連接桿，具有一用于灌入泥漿的空腔，桿壁沿徑向上至少具有一與空腔貫通的泥漿孔，主芯桿的兩端分別為連接端；一密封接頭用于連接探頭上的探桿并開(kāi)設(shè)有供探頭線(xiàn)穿越的內(nèi)孔，內(nèi)孔中設(shè)置有密封圈，內(nèi)孔的尾端為與主芯桿固定連接的內(nèi)孔連接端；還包括一中空回旋體的擴(kuò)孔套筒，擴(kuò)孔套筒可滑動(dòng)地套設(shè)在主芯桿外；擴(kuò)孔套筒內(nèi)腔具有一與泥漿孔位置對(duì)應(yīng)的出漿空間，擴(kuò)孔套筒還具有一圓錐臺(tái)形的外擴(kuò)孔面。本發(fā)明大大減小了探桿與孔壁之間的摩阻力，有效地解決了多功能探頭一次性深孔貫入過(guò)程中因摩擦阻力過(guò)大導(dǎo)致貫入深度較淺的問(wèn)題，而且操作簡(jiǎn)便、效率高。
文檔編號(hào)E02D1/02GK101314944SQ20081003966
公開(kāi)日2008年12月3日 申請(qǐng)日期2008年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月26日
發(fā)明者張正發(fā) 申請(qǐng)人:上海市城市建設(shè)設(shè)計(jì)研究院