用于坚硬岩层的旋挖取芯钻具.pdf

本发明所述用于坚硬岩层的旋挖取芯钻具，一提拉钻杆；与所述提拉钻杆动力连接的筒钻；设置在所述筒钻的钻头上的截齿；其中，所述筒钻内壁上靠近筒钻顶部设有一偏心夹块。通过设置在内壁上的偏心夹块使岩石芯样卡接在筒钻内，并利用钻机自重进行施压，使岩石芯样的中心轴发生偏折，从而将岩石芯样折断取出，相较现有技术中采用钻杆和筒钻的转动带动岩石芯样折断，容易造成钻杆和筒钻的损坏，缩短钻具的使用寿命的问题。本发明通过增加偏心夹块，并在钻机自身重力的压力下使岩石芯样偏心折断，结构简单，操作方便，且不会产生损坏钻杆和筒钻的问题，保证了钻具的使用寿命。

1.  一种用于坚硬岩层的旋挖取芯钻具，其特征在于：包括
一提拉钻杆；
与所述提拉钻杆动力连接的筒钻；
设置在所述筒钻的钻头上的截齿；
其中，所述筒钻内壁上靠近筒钻顶部设有一偏心夹块。

2.  根据权利要求1所述的用于坚硬岩层的旋挖取芯钻具，其特征在于，所述截齿周向设置在所述筒钻的钻头上。

3.  根据权利要求1所述的用于坚硬岩层的旋挖取芯钻具，其特征在于，所述截齿与所述偏心夹块径向相对设置。

4.  根据权利要求1所述的用于坚硬岩层的旋挖取芯钻具，其特征在于，所述至少一个截齿与所述偏心夹块在垂直于轴向的横截面上对称设置。

5.  根据权利要求1所述的用于坚硬岩层的旋挖取芯钻具，其特征在于，所述偏心夹块具有一倾斜面，所述倾斜面相对所述筒钻内壁的倾斜角度沿钻头至筒钻顶部的方向逐渐变大。

6.  根据权利要求5所述的用于坚硬岩层的旋挖取芯钻具，其特征在于，所述截齿的自由端偏向所述筒钻的轴心倾斜设置。

7.  根据权利要求6所述的用于坚硬岩层的旋挖取芯钻具，其特征在于，所述偏心夹块的倾斜角度大于所述截齿的倾斜角度。

8.  根据权利要求7所述的用于坚硬岩层的旋挖取芯钻具，其特征在于，倾斜面与筒钻内壁之间的夹角角度为40o-60o。

用于坚硬岩层的旋挖取芯钻具
技术领域
本发明涉及钻探、桩基施工领域，具体涉及一种用于坚硬岩层的旋挖取芯钻具。
背景技术
在旋挖钻进坚硬岩层（抗压强度在100MPa以上的岩石）时，如：花岗岩，牙轮筒钻在钻进时是通过筒钻底部周圈牙轮的转动在岩石上刻划出一个环形的深槽，但由于岩石本身质地过于坚硬，往往很难在转动过程中顺利将芯样折断并取出，且在钻至满钻时容易磨损钻具导致损耗加大。针对这种情况，目前有效的办法是在筒钻内部焊两块成一定角度的梯形钢板，在钻头转动过程中钢板会卡住岩芯并通过钻杆巨大的扭矩将岩石芯样折断。该方法虽可以提高取样的成功率，但钻头、钻杆损耗不但没有降低反而会增大，且折断的芯样容易发生松动掉落或太紧而难以倒出的问题，因此该钻具和方法并未有效推广。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种适用于坚硬岩层且能够避免损坏钻头和钻杆的取芯钻具。
一种用于坚硬岩层的旋挖取芯钻具，包括
一提拉钻杆；
与所述提拉钻杆动力连接的筒钻；
设置在所述筒钻的钻头上的截齿；
其中，所述筒钻内壁上靠近筒钻顶部设有一偏心夹块。
优选的，所述截齿周向设置在所述筒钻的钻头上。
优选的，所述截齿与所述偏心夹块径向相对设置。
优选的，所述至少一个截齿与所述偏心夹块在垂直于轴向的横截面上对称设置。
优选的，所述偏心夹块具有一倾斜面，所述倾斜面相对所述筒钻内壁的倾斜角度沿钻头至筒钻顶部的方向逐渐变大。
优选的，所述截齿的自由端偏向所述筒钻的轴心倾斜设置。
优选的，所述偏心夹块的倾斜角度大于所述截齿的倾斜角度。
优选的，倾斜面与筒钻内壁之间的夹角角度为40o-60o。
本发明所述用于坚硬岩层的旋挖取芯钻具，通过设置在内壁上的偏心夹块使岩石芯样卡接在筒钻内，并利用钻机自重进行施压，使岩石芯样的中心轴发生偏折，从而将岩石芯样折断取出，相较现有技术中采用钻杆和筒钻的转动带动岩石芯样折断，容易造成钻杆和筒钻的损坏，缩短钻具的使用寿命的问题。本发明通过增加偏心夹块，并在钻机自身重力的压力下使岩石芯样偏心折断，结构简单，操作方便，且不会产生损坏钻杆和筒钻的问题，保证了钻具的使用寿命。
附图说明
图1为本发明所述用于坚硬岩层的旋挖取芯钻具的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
 如图1所示，本发明提供一种用于坚硬岩层的旋挖取芯钻具，其包括提拉钻杆10、筒钻20、截齿30以及偏心夹块40，所述筒钻20与所述提拉钻杆10动力连接；所述截齿30设置在所述筒钻20的钻头上；所述偏心夹块40设置在所述筒钻20内壁上，并靠近筒钻20顶部设置。
在旋挖钻进坚硬岩层时，首先采用牙轮筒钻20在岩石上刻划出一个环形的深槽,将至满钻时，更换本发明所述的旋挖取芯钻具，将所述旋挖取芯钻具缓慢放至槽底，通过设置在内壁上的偏心夹块40使岩石芯样卡接在筒钻20内，并利用钻机自重进行施压，使岩石芯样的中心轴发生偏折，从而将岩石芯样折断取出，相较现有技术中采用钻杆和筒钻的转动带动岩石芯样折断，容易造成钻杆和筒钻的损坏，缩短钻具的使用寿命的问题。本发明通过增加偏心夹块40，并在钻机自身重力的压力下使岩石芯样偏心折断，结构简单，操作方便，且不会产生损坏钻杆和筒钻的问题，保证了钻具的使用寿命。
具体的，所述偏心夹块40具有一倾斜面，所述倾斜面相对所述筒钻20内壁的倾斜角度沿钻头至筒钻20顶部的方向逐渐变大。通过设置该倾斜面，使取芯钻具在下压卡套的过程中，筒钻20的内壁直径逐渐减小，从而使岩石芯样卡套在倾斜面和内壁之间，并使岩石芯样的中心轴发生偏折折断。其中，倾斜面与筒钻内壁之间的夹角角度优选40o-60o。
为能够方便将折断的岩石芯样提拉出来，并保证提拉的过程中岩石芯样不会发生脱落，因此，通过在所述筒钻的钻头上周向设置截齿30，并将所述截齿30的自由端偏向所述筒钻20的轴心倾斜设置，使截齿30与偏心夹块40形成相对卡套，更进一步的，为提高截齿的利用效率，将所述截齿30与所述偏心夹块40径向相对设置，其中优选使至少一个截齿30与所述偏心夹块40在垂直于轴向的横截面上对称设置。如此，当岩石芯样发生偏折折断时，其折断的一端亦相对发生偏折，从而卡套在与偏心夹块40对称设置的截齿30上，即岩石芯样的两端卡套在所述偏心夹块40与截齿30之间，使折断的岩石芯样能够提拉出来，并保证提拉的过程中岩石芯样不会发生脱落。
岩石芯样提拉出来之后，通过旋转提拉钻杆10带动筒钻20转动，使筒钻20与岩石芯样之间发生相对位移，从而自筒钻20中脱落下来，由于岩石芯样在筒钻20内的卡套并不固定，因此比较容易发生相对位移，但为进一步保证岩石芯样能够更加方便且顺利的自筒钻20中脱落下来，使所述偏心夹块40的倾斜角度大于所述截齿30的倾斜角度，增大岩石芯样的下滑趋势，从而使岩石芯样在发生较小位移的情况下就能够自筒钻20中脱落下来。
本发明所述用于坚硬岩层的旋挖取芯钻具，通过设置在内壁上的偏心夹块40使岩石芯样卡接在筒钻20内，并利用钻机自重进行施压，使岩石芯样的中心轴发生偏折，从而将岩石芯样折断取出，且为能够方便将折断的岩石芯样提拉出来，并保证提拉的过程中岩石芯样不会发生脱落，将所述截齿30的自由端偏向所述筒钻20的轴心倾斜设置，使截齿30与偏心夹块40形成相对卡套。本发明所述用于坚硬岩层的旋挖取芯钻具通过增加偏心夹块40，使岩石芯样在旋挖取芯钻机的自重压力下偏心折断，并与截齿30之间形成卡套关系，从而消除了现有技术中容易损坏钻杆和筒钻的问题，不仅保证了钻具的使用寿命，还提高了钻进的工作效率。
同时，本发明所述用于坚硬岩层的旋挖取芯钻具中所述偏心夹块40采用一块厚钢板切割制作，焊接于筒钻20内壁，所述截齿30没有强度和新旧的要求，利用废旧截齿30即可；因此，所述旋挖取芯钻具结构简单、操作方便，且制造成本低廉，适于广泛使用。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。