[发明专利]一种护管钻头及其在岩土定深静力触探中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种护管钻头及其在岩土定深静力触探中的应用。

背景技术

岩土静力触探是采用动力源的贯入压力将触探探头压入土层实施原位测试的一种工程地质勘探方法。

在以往静力触探作业中，常遇到以下两种情况均需要钻机配合进行定深静力触探，这两种情况是：在已知岩土结构的地层以下静力触探；在已有建筑基础上实施静力触探。

上述两种情况的定深静力触探作业具有以下特点：钻机先行钻孔到达已知岩土结构或已有建筑基础以下的地层、移入触探设备进行探杆静力贯入、随后起拔探杆进行护管旋进、护管旋进至接近探杆贯入深度后停止、探杆再次静力贯入，依次反复直至探杆贯入到规定深度。

上述定深静力触探作业存在使用钻机与触探两套设备以及探杆和护管反复起拔而影响触探效率的缺陷，还存在护管旋进时护管中不可避免的形成泥土淤塞而消耗探杆贯入能量、增加了探杆的触探阻力，淤塞严重时将发生护管与探杆的胀死现象，致使探杆不能继续贯入，也影响探杆和护管的顺利起拔。

现有技术中，旋进的护管组件其首节护管一般都在其下端沿口设置切削齿，通常切削齿采用肋骨式取芯钻头。取芯钻头不能阻止护管与探杆之间的泥土淤塞现象，同时也不能顺利通过触探进程中遇到的硬砂层、背壳层或姜石等障碍，遇到所述障碍地层时仍然由钻机破障。

发明内容

本发明的目的在于克服定深静力触探作业中使用钻机配合影响触探效率以及护管与探杆之间淤塞泥土的技术问题而公开一种护管钻头及其在岩土定深静力触探中的应用。

本发明的一种护管钻头，特征是，护管钻头由钻头主体和切削板组成，所述钻头主体是由底部的空心圆柱体、连接于空心圆柱体上表面的空心过渡锥台和连接于空心过渡锥台上表面的内螺纹空心螺柱构成的整体，所述空心螺柱的内螺纹与首节护管底端口的螺纹接头相连接，所述空心圆柱体对称设有轴向嵌槽，两轴向嵌槽中分别嵌入形状为直角梯形的切削板，两切削板对称，两对称切削板的斜腰相对应，两切削板上部的直角端设有使之支撑于空心圆柱体径向撑轴的过孔，两切削板的下底与斜腰的交角部相对接时的两斜腰之间的夹角与探头锥角相吻合，两切削板其相对斜腰为平行状态时两斜腰之间距离至少等于探头或探杆直径，所述钻头主体的空心圆柱体其底沿端面、两切削板下底端面分别固定有硬质合金切削齿。

本发明还可以采取以下技术措施：

所述钻头主体的空心圆柱体底沿端面对称设有过水槽。

所述两切削板上底与斜腰的结合部分别设有限位凸台，钻头主体的空心圆柱体嵌入切削板的两轴向嵌槽其顶部内侧分别设有与相应限位凸台对应接合的凹部。

所述两切削板直角腰端面和钻头主体的空心圆柱体的表面套装有强力橡筋环，两切削板直角腰端面和钻头主体的空心圆柱体表面对应强力橡筋环的位置设有保护凹槽。

所述空心圆柱体的底沿端面所固定的各硬质合金切削齿其一部分位于钻头主体的空心圆柱体外圆面的外侧。

本护管钻头在岩土定深静力触探中的应用，包括以下步骤：

(1)在设定的孔位架设具有探杆静力贯入和护杆旋进功能的静力触探机，所述静力触探机设有提供泥浆的旋转水龙头；

(2)在首节护管底端螺纹连接护管钻头；

(3)由静力触探机的护杆旋进机构在设定的孔位旋进首节护管，护管钻头的两切削板在土层阻力作用下对接成为切削状态；

(4)将其它护管依次连接于首节护管并旋进；

(5)护管钻头旋进至定深深度后停止护管旋进并上提100-500mm；

(6)由静力触探机在护管中依次贯入探杆，首节探杆连接有探头，探头进入护管钻头后在探头推力作用下两切削板为分离状态，探头及其探杆顺利通过护管钻头开始静力触探，与此同时静力触探机通过旋转水龙头提供泥浆；

(7)静力触探完成后先起拔护管，后起拔探杆。

本护管钻头在岩土定深静力触探中的应用还包括以下步骤：

在静力触探过程中探头采取间歇贯入方式，其间歇时间用于护管的旋进，护管每次旋进时护管钻头应停止在探头上方1m处。

在静力触探过程中探头遇硬砂层、背壳层或姜石障碍时停止探头贯入，由静力触探机进行护管钻头超前于探头的旋进，待护管钻头破障后继续进行静力触探。