用于堅(jiān)硬巖層的旋挖取芯鉆具的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及鉆探、粧基施工領(lǐng)域，具體涉及一種用于堅(jiān)硬巖層的旋挖取芯鉆具。
【背景技術(shù)】
[0002]在旋挖鉆進(jìn)堅(jiān)硬巖層(抗壓強(qiáng)度在10MPa以上的巖石)時(shí)，如:花崗巖，牙輪筒鉆在鉆進(jìn)時(shí)是通過(guò)筒鉆底部周圈牙輪的轉(zhuǎn)動(dòng)在巖石上刻劃出一個(gè)環(huán)形的深槽，但由于巖石本身質(zhì)地過(guò)于堅(jiān)硬，往往很難在轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中順利將芯樣折斷并取出，且在鉆至滿鉆時(shí)容易磨損鉆具導(dǎo)致?lián)p耗加大。針對(duì)這種情況，目前有效的辦法是在筒鉆內(nèi)部焊兩塊成一定角度的梯形鋼板，在鉆頭轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中鋼板會(huì)卡住巖芯并通過(guò)鉆桿巨大的扭矩將巖石芯樣折斷。該方法雖可以提高取樣的成功率，但鉆頭、鉆桿損耗不但沒有降低反而會(huì)增大，且折斷的芯樣容易發(fā)生松動(dòng)掉落或太緊而難以倒出的問(wèn)題，因此該鉆具和方法并未有效推廣。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]有鑒于此，有必要提供一種適用于堅(jiān)硬巖層且能夠避免損壞鉆頭和鉆桿的取芯鉆具。
[0004]一種用于堅(jiān)硬巖層的旋挖取芯鉆具，包括一提拉鉆桿；
與所述提拉鉆桿動(dòng)力連接的筒鉆；
設(shè)置在所述筒鉆的鉆頭上的截齒；
其中，所述筒鉆內(nèi)壁上靠近筒鉆頂部設(shè)有一偏心夾塊。
[0005]優(yōu)選的，所述截齒周向設(shè)置在所述筒鉆的鉆頭上。
[0006]優(yōu)選的，所述截齒與所述偏心夾塊徑向相對(duì)設(shè)置。
[0007]優(yōu)選的，所述至少一個(gè)截齒與所述偏心夾塊在垂直于軸向的橫截面上對(duì)稱設(shè)置。 優(yōu)選的，所述偏心夾塊具有一傾斜面，所述傾斜面相對(duì)所述筒鉆內(nèi)壁的傾斜角度沿鉆頭至筒鉆頂部的方向逐漸變大。
[0008]優(yōu)選的，所述截齒的自由端偏向所述筒鉆的軸心傾斜設(shè)置。
[0009]優(yōu)選的，所述偏心夾塊的傾斜角度大于所述截齒的傾斜角度。
[0010]優(yōu)選的，傾斜面與筒鉆內(nèi)壁之間的夾角角度為40°-60°。
[0011]本發(fā)明所述用于堅(jiān)硬巖層的旋挖取芯鉆具，通過(guò)設(shè)置在內(nèi)壁上的偏心夾塊使巖石芯樣卡接在筒鉆內(nèi)，并利用鉆機(jī)自重進(jìn)行施壓，使巖石芯樣的中心軸發(fā)生偏折，從而將巖石芯樣折斷取出，相較現(xiàn)有技術(shù)中采用鉆桿和筒鉆的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)巖石芯樣折斷，容易造成鉆桿和筒鉆的損壞，縮短鉆具的使用壽命的問(wèn)題。本發(fā)明通過(guò)增加偏心夾塊，并在鉆機(jī)自身重力的壓力下使巖石芯樣偏心折斷，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，且不會(huì)產(chǎn)生損壞鉆桿和筒鉆的問(wèn)題，保證了鉆具的使用壽命。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為本發(fā)明所述用于堅(jiān)硬巖層的旋挖取芯鉆具的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0014]如圖1所示，本發(fā)明提供一種用于堅(jiān)硬巖層的旋挖取芯鉆具，其包括提拉鉆桿10、筒鉆20、截齒30以及偏心夾塊40，所述筒鉆20與所述提拉鉆桿10動(dòng)力連接；所述截齒30設(shè)置在所述筒鉆20的鉆頭上；所述偏心夾塊40設(shè)置在所述筒鉆20內(nèi)壁上，并靠近筒鉆20頂部設(shè)置。
[0015]在旋挖鉆進(jìn)堅(jiān)硬巖層時(shí)，首先采用牙輪筒鉆20在巖石上刻劃出一個(gè)環(huán)形的深槽，將至滿鉆時(shí)，更換本發(fā)明所述的旋挖取芯鉆具，將所述旋挖取芯鉆具緩慢放至槽底，通過(guò)設(shè)置在內(nèi)壁上的偏心夾塊40使巖石芯樣卡接在筒鉆20內(nèi)，并利用鉆機(jī)自重進(jìn)行施壓，使巖石芯樣的中心軸發(fā)生偏折，從而將巖石芯樣折斷取出，相較現(xiàn)有技術(shù)中采用鉆桿和筒鉆的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)巖石芯樣折斷，容易造成鉆桿和筒鉆的損壞，縮短鉆具的使用壽命的問(wèn)題。本發(fā)明通過(guò)增加偏心夾塊40，并在鉆機(jī)自身重力的壓力下使巖石芯樣偏心折斷，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，且不會(huì)產(chǎn)生損壞鉆桿和筒鉆的問(wèn)題，保證了鉆具的使用壽命。
[0016]具體的，所述偏心夾塊40具有一傾斜面，所述傾斜面相對(duì)所述筒鉆20內(nèi)壁的傾斜角度沿鉆頭至筒鉆20頂部的方向逐漸變大。通過(guò)設(shè)置該傾斜面，使取芯鉆具在下壓卡套的過(guò)程中，筒鉆20的內(nèi)壁直徑逐漸減小，從而使巖石芯樣卡套在傾斜面和內(nèi)壁之間，并使巖石芯樣的中心軸發(fā)生偏折折斷。其中，傾斜面與筒鉆內(nèi)壁之間的夾角角度優(yōu)選40°-60°。
[0017]為能夠方便將折斷的巖石芯樣提拉出來(lái)，并保證提拉的過(guò)程中巖石芯樣不會(huì)發(fā)生脫落，因此，通過(guò)在所述筒鉆的鉆頭上周向設(shè)置截齒30，并將所述截齒30的自由端偏向所述筒鉆20的軸心傾斜設(shè)置，使截齒30與偏心夾塊40形成相對(duì)卡套，更進(jìn)一步的，為提高截齒的利用效率，將所述截齒30與所述偏心夾塊40徑向相對(duì)設(shè)置，其中優(yōu)選使至少一個(gè)截齒30與所述偏心夾塊40在垂直于軸向的橫截面上對(duì)稱設(shè)置。如此，當(dāng)巖石芯樣發(fā)生偏折折斷時(shí)，其折斷的一端亦相對(duì)發(fā)生偏折，從而卡套在與偏心夾塊40對(duì)稱設(shè)置的截齒30上，即巖石芯樣的兩端卡套在所述偏心夾塊40與截齒30之間，使折斷的巖石芯樣能夠提拉出來(lái)，并保證提拉的過(guò)程中巖石芯樣不會(huì)發(fā)生脫落。
[0018]巖石芯樣提拉出來(lái)之后，通過(guò)旋轉(zhuǎn)提拉鉆桿10帶動(dòng)筒鉆20轉(zhuǎn)動(dòng)，使筒鉆20與巖石芯樣之間發(fā)生相對(duì)位移，從而自筒鉆20中脫落下來(lái)，由于巖石芯樣在筒鉆20內(nèi)的卡套并不固定，因此比較容易發(fā)生相對(duì)位移，但為進(jìn)一步保證巖石芯樣能夠更加方便且順利的自筒鉆20中脫落下來(lái)，使所述偏心夾塊40的傾斜角度大于所述截齒30的傾斜角度，增大巖石芯樣的下滑趨勢(shì)，從而使巖石芯樣在發(fā)生較小位移的情況下就能夠自筒鉆20中脫落下來(lái)。
[0019]本發(fā)明所述用于堅(jiān)硬巖層的旋挖取芯鉆具，通過(guò)設(shè)置在內(nèi)壁上的偏心夾塊40使巖石芯樣卡接在筒鉆20內(nèi)，并利用鉆機(jī)自重進(jìn)行施壓，使巖石芯樣的中心軸發(fā)生偏折，從而將巖石芯樣折斷取出，且為能夠方便將折斷的巖石芯樣提拉出來(lái)，并保證提拉的過(guò)程中巖石芯樣不會(huì)發(fā)生脫落，將所述截齒30的自由端偏向所述筒鉆20的軸心傾斜設(shè)置，使截齒30與偏心夾塊40形成相對(duì)卡套。本發(fā)明所述用于堅(jiān)硬巖層的旋挖取芯鉆具通過(guò)增加偏心夾塊40，使巖石芯樣在旋挖取芯鉆機(jī)的自重壓力下偏心折斷，并與截齒30之間形成卡套關(guān)系，從而消除了現(xiàn)有技術(shù)中容易損壞鉆桿和筒鉆的問(wèn)題，不僅保證了鉆具的使用壽命，還提高了鉆進(jìn)的工作效率。
[0020]同時(shí)，本發(fā)明所述用于堅(jiān)硬巖層的旋挖取芯鉆具中所述偏心夾塊40采用一塊厚鋼板切割制作，焊接于筒鉆20內(nèi)壁，所述截齒30沒有強(qiáng)度和新舊的要求，利用廢舊截齒30即可；因此，所述旋挖取芯鉆具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，且制造成本低廉，適于廣泛使用。
[0021]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于堅(jiān)硬巖層的旋挖取芯鉆具，其特征在于:包括 一提拉鉆桿； 與所述提拉鉆桿動(dòng)力連接的筒鉆； 設(shè)置在所述筒鉆的鉆頭上的截齒； 其中，所述筒鉆內(nèi)壁上靠近筒鉆頂部設(shè)有一偏心夾塊。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于堅(jiān)硬巖層的旋挖取芯鉆具，其特征在于，所述截齒周向設(shè)置在所述筒鉆的鉆頭上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于堅(jiān)硬巖層的旋挖取芯鉆具，其特征在于，所述截齒與所述偏心夾塊徑向相對(duì)設(shè)置。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于堅(jiān)硬巖層的旋挖取芯鉆具，其特征在于，所述至少一個(gè)截齒與所述偏心夾塊在垂直于軸向的橫截面上對(duì)稱設(shè)置。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于堅(jiān)硬巖層的旋挖取芯鉆具，其特征在于，所述偏心夾塊具有一傾斜面，所述傾斜面相對(duì)所述筒鉆內(nèi)壁的傾斜角度沿鉆頭至筒鉆頂部的方向逐漸變大。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的用于堅(jiān)硬巖層的旋挖取芯鉆具，其特征在于，所述截齒的自由端偏向所述筒鉆的軸心傾斜設(shè)置。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的用于堅(jiān)硬巖層的旋挖取芯鉆具，其特征在于，所述偏心夾塊的傾斜角度大于所述截齒的傾斜角度。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的用于堅(jiān)硬巖層的旋挖取芯鉆具，其特征在于，傾斜面與筒鉆內(nèi)壁之間的夾角角度為40°-60°。
【專利摘要】本發(fā)明所述用于堅(jiān)硬巖層的旋挖取芯鉆具，一提拉鉆桿；與所述提拉鉆桿動(dòng)力連接的筒鉆；設(shè)置在所述筒鉆的鉆頭上的截齒；其中，所述筒鉆內(nèi)壁上靠近筒鉆頂部設(shè)有一偏心夾塊。通過(guò)設(shè)置在內(nèi)壁上的偏心夾塊使巖石芯樣卡接在筒鉆內(nèi)，并利用鉆機(jī)自重進(jìn)行施壓，使巖石芯樣的中心軸發(fā)生偏折，從而將巖石芯樣折斷取出，相較現(xiàn)有技術(shù)中采用鉆桿和筒鉆的轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)巖石芯樣折斷，容易造成鉆桿和筒鉆的損壞，縮短鉆具的使用壽命的問(wèn)題。本發(fā)明通過(guò)增加偏心夾塊，并在鉆機(jī)自身重力的壓力下使巖石芯樣偏心折斷，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作方便，且不會(huì)產(chǎn)生損壞鉆桿和筒鉆的問(wèn)題，保證了鉆具的使用壽命。
【IPC分類】E21B25/10
【公開號(hào)】CN104929555
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510265565
【發(fā)明人】張 榮, 賀寶順, 王超雄, 曾愷, 劉道玉
【申請(qǐng)人】中冶集團(tuán)武漢勘察研究院有限公司
【公開日】2015年9月23日
【申請(qǐng)日】2015年5月23日