[發(fā)明專(zhuān)利]一種護(hù)管鉆頭及其在巖土定深靜力觸探中的應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410164424.1
• 申請(qǐng)日: 2014-04-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103912221A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳新軍;許再良;王福;高敬
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): E21B10/43
• 分類(lèi)號(hào): E21B10/43
• 代理公司: 天津盛理知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12209
• 代理人: 江增俊

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種護(hù)管鉆頭及其在巖土定深靜力觸探中的應(yīng)用。

背景技術(shù)

巖土靜力觸探是采用動(dòng)力源的貫入壓力將觸探探頭壓入土層實(shí)施原位測(cè)試的一種工程地質(zhì)勘探方法。

在以往靜力觸探作業(yè)中，常遇到以下兩種情況均需要鉆機(jī)配合進(jìn)行定深靜力觸探，這兩種情況是：在已知巖土結(jié)構(gòu)的地層以下靜力觸探；在已有建筑基礎(chǔ)上實(shí)施靜力觸探。

上述兩種情況的定深靜力觸探作業(yè)具有以下特點(diǎn)：鉆機(jī)先行鉆孔到達(dá)已知巖土結(jié)構(gòu)或已有建筑基礎(chǔ)以下的地層、移入觸探設(shè)備進(jìn)行探桿靜力貫入、隨后起拔探桿進(jìn)行護(hù)管旋進(jìn)、護(hù)管旋進(jìn)至接近探桿貫入深度后停止、探桿再次靜力貫入，依次反復(fù)直至探桿貫入到規(guī)定深度。

上述定深靜力觸探作業(yè)存在使用鉆機(jī)與觸探兩套設(shè)備以及探桿和護(hù)管反復(fù)起拔而影響觸探效率的缺陷，還存在護(hù)管旋進(jìn)時(shí)護(hù)管中不可避免的形成泥土淤塞而消耗探桿貫入能量、增加了探桿的觸探阻力，淤塞嚴(yán)重時(shí)將發(fā)生護(hù)管與探桿的脹死現(xiàn)象，致使探桿不能繼續(xù)貫入，也影響探桿和護(hù)管的順利起拔。

現(xiàn)有技術(shù)中，旋進(jìn)的護(hù)管組件其首節(jié)護(hù)管一般都在其下端沿口設(shè)置切削齒，通常切削齒采用肋骨式取芯鉆頭。取芯鉆頭不能阻止護(hù)管與探桿之間的泥土淤塞現(xiàn)象，同時(shí)也不能順利通過(guò)觸探進(jìn)程中遇到的硬砂層、背殼層或姜石等障礙，遇到所述障礙地層時(shí)仍然由鉆機(jī)破障。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服定深靜力觸探作業(yè)中使用鉆機(jī)配合影響觸探效率以及護(hù)管與探桿之間淤塞泥土的技術(shù)問(wèn)題而公開(kāi)一種護(hù)管鉆頭及其在巖土定深靜力觸探中的應(yīng)用。

本發(fā)明的一種護(hù)管鉆頭，特征是，護(hù)管鉆頭由鉆頭主體和切削板組成，所述鉆頭主體是由底部的空心圓柱體、連接于空心圓柱體上表面的空心過(guò)渡錐臺(tái)和連接于空心過(guò)渡錐臺(tái)上表面的內(nèi)螺紋空心螺柱構(gòu)成的整體，所述空心螺柱的內(nèi)螺紋與首節(jié)護(hù)管底端口的螺紋接頭相連接，所述空心圓柱體對(duì)稱(chēng)設(shè)有軸向嵌槽，兩軸向嵌槽中分別嵌入形狀為直角梯形的切削板，兩切削板對(duì)稱(chēng)，兩對(duì)稱(chēng)切削板的斜腰相對(duì)應(yīng)，兩切削板上部的直角端設(shè)有使之支撐于空心圓柱體徑向撐軸的過(guò)孔，兩切削板的下底與斜腰的交角部相對(duì)接時(shí)的兩斜腰之間的夾角與探頭錐角相吻合，兩切削板其相對(duì)斜腰為平行狀態(tài)時(shí)兩斜腰之間距離至少等于探頭或探桿直徑，所述鉆頭主體的空心圓柱體其底沿端面、兩切削板下底端面分別固定有硬質(zhì)合金切削齒。

本發(fā)明還可以采取以下技術(shù)措施：

所述鉆頭主體的空心圓柱體底沿端面對(duì)稱(chēng)設(shè)有過(guò)水槽。

所述兩切削板上底與斜腰的結(jié)合部分別設(shè)有限位凸臺(tái)，鉆頭主體的空心圓柱體嵌入切削板的兩軸向嵌槽其頂部?jī)?nèi)側(cè)分別設(shè)有與相應(yīng)限位凸臺(tái)對(duì)應(yīng)接合的凹部。

所述兩切削板直角腰端面和鉆頭主體的空心圓柱體的表面套裝有強(qiáng)力橡筋環(huán)，兩切削板直角腰端面和鉆頭主體的空心圓柱體表面對(duì)應(yīng)強(qiáng)力橡筋環(huán)的位置設(shè)有保護(hù)凹槽。

所述空心圓柱體的底沿端面所固定的各硬質(zhì)合金切削齒其一部分位于鉆頭主體的空心圓柱體外圓面的外側(cè)。

本護(hù)管鉆頭在巖土定深靜力觸探中的應(yīng)用，包括以下步驟：

(1)在設(shè)定的孔位架設(shè)具有探桿靜力貫入和護(hù)桿旋進(jìn)功能的靜力觸探機(jī)，所述靜力觸探機(jī)設(shè)有提供泥漿的旋轉(zhuǎn)水龍頭；

(2)在首節(jié)護(hù)管底端螺紋連接護(hù)管鉆頭；

(3)由靜力觸探機(jī)的護(hù)桿旋進(jìn)機(jī)構(gòu)在設(shè)定的孔位旋進(jìn)首節(jié)護(hù)管，護(hù)管鉆頭的兩切削板在土層阻力作用下對(duì)接成為切削狀態(tài)；

(4)將其它護(hù)管依次連接于首節(jié)護(hù)管并旋進(jìn)；

(5)護(hù)管鉆頭旋進(jìn)至定深深度后停止護(hù)管旋進(jìn)并上提100-500mm；

(6)由靜力觸探機(jī)在護(hù)管中依次貫入探桿，首節(jié)探桿連接有探頭，探頭進(jìn)入護(hù)管鉆頭后在探頭推力作用下兩切削板為分離狀態(tài)，探頭及其探桿順利通過(guò)護(hù)管鉆頭開(kāi)始靜力觸探，與此同時(shí)靜力觸探機(jī)通過(guò)旋轉(zhuǎn)水龍頭提供泥漿；

(7)靜力觸探完成后先起拔護(hù)管，后起拔探桿。

本護(hù)管鉆頭在巖土定深靜力觸探中的應(yīng)用還包括以下步驟：

在靜力觸探過(guò)程中探頭采取間歇貫入方式，其間歇時(shí)間用于護(hù)管的旋進(jìn)，護(hù)管每次旋進(jìn)時(shí)護(hù)管鉆頭應(yīng)停止在探頭上方1m處。

在靜力觸探過(guò)程中探頭遇硬砂層、背殼層或姜石障礙時(shí)停止探頭貫入，由靜力觸探機(jī)進(jìn)行護(hù)管鉆頭超前于探頭的旋進(jìn)，待護(hù)管鉆頭破障后繼續(xù)進(jìn)行靜力觸探。