專利名稱：一種無泵式工程地質(zhì)鉆具的制作方法
本鉆具直接應(yīng)用于工程地質(zhì)勘察鉆探流砂層鉆進(jìn)領(lǐng)域。
現(xiàn)有的投彈子取芯法，無泵鉆進(jìn)取芯法應(yīng)用于水文地質(zhì)鉆進(jìn)流砂層的取芯取樣工作。其鉆探工藝是沖洗液反循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，要求鉆具的球閥部位干凈，靈活好用，一般性機(jī)械加工就可以制造。見《水文地質(zhì)鉆探知識(shí)》第四章111-112頁。
以上兩種鉆具如果應(yīng)用于工程地質(zhì)鉆探工作其缺點(diǎn)是只能作為提高巖芯采取率的措施不能直接用于鉆進(jìn)成孔，而新發(fā)明的鉆具不需安泥漿泵進(jìn)行沖洗液循環(huán)，就能應(yīng)用工程地質(zhì)鉆探成孔工作。(見附

圖1結(jié)構(gòu)圖)。
發(fā)明無泵工程地質(zhì)鉆具的原理，使用方法，說明該發(fā)明的理由由于螺旋領(lǐng)進(jìn)并切削破碎巖土，致使孔底泥砂充滿三翼肋骨鉆頭底腔，進(jìn)尺開始緩慢，這時(shí)向上提升鉆具螺旋鉆頭已旋入土層，對(duì)上部相對(duì)形成一個(gè)相當(dāng)?shù)睦?，因而鉆桿帶動(dòng)活塞順利上行，因真空作用球閥自動(dòng)打開，取粉管內(nèi)的水便流進(jìn)全缸套，從而使孔內(nèi)產(chǎn)生壓力差，孔內(nèi)泥漿通過三翼肋骨鉆頭水口攜帶泥砂流進(jìn)取粉管。而后下放鉆具，由于鉆具的自量作用，活塞順利下行，在活塞下行的一瞬間，球閥自動(dòng)關(guān)閉，避免了取粉管內(nèi)的泥砂再次流入或墮入孔內(nèi)，螺旋鉆頭重新切入巖土，切削和破碎巖土。
在鉆進(jìn)過程中，螺旋鉆頭切削破碎的巖土一部分流入巖芯管，另一部分巖土被鉆頭擠入孔壁，使孔壁更趨于密實(shí)、穩(wěn)定狀態(tài)，依靠鉆具在孔底的機(jī)械回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和離心抽吸作用，砂粒土中所含的粘粉成分從砂粒中分離出來，與孔內(nèi)其它粘土顆粒共同作用，經(jīng)攪拌而成了自造泥漿，從而達(dá)到了保護(hù)孔壁的目的和要求。見附圖(2)、(3)。
此鉆具結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，一般工程地質(zhì)鉆探熟練技術(shù)工人都可掌握操作。
鉆進(jìn)砂流層時(shí)，將此鉆具隨鉆桿下入孔底，開始回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)當(dāng)進(jìn)尺30-50毫米或發(fā)現(xiàn)不進(jìn)尺時(shí)，應(yīng)及時(shí)操作升降機(jī)提動(dòng)鉆具，提動(dòng)的有效高度一般為20-30毫米，每分鐘提動(dòng)次數(shù)為5-15次。
根據(jù)勘察綱要確定每個(gè)回次進(jìn)尺，此鉆具最大回次進(jìn)尺應(yīng)控制在1.5米以內(nèi)(扣除N63.5標(biāo)貫測試深度0.45米，實(shí)際進(jìn)尺1.05米符合規(guī)范要求)。
回次結(jié)束前，應(yīng)連續(xù)提動(dòng)鉆具，以排除孔底殘留巖粉，回次結(jié)束后，將鉆具從取粉管上端卸開，鉆具倒置，即可進(jìn)行倒砂鑒別巖土樣，而后檢查鉆具，繼續(xù)鉆進(jìn)。
必須保證球閥、活塞部位的干凈、靈活好用。遇粘性土夾層或換層不進(jìn)尺時(shí)，應(yīng)起鉆查明孔內(nèi)情況后，再行鉆行。鉆進(jìn)承壓水層時(shí)，應(yīng)配制一定比例的碳酸鈉粘土泥漿倒入孔內(nèi)，輔助進(jìn)行護(hù)孔。使孔內(nèi)泥漿高度高于初見水位高度，防止孔內(nèi)涌砂和翻砂。下鉆遇阻時(shí)，不可硬墩，以防墩壞鉆具。
發(fā)明的該鉆具在地質(zhì)鉆探工作中屬于反循環(huán)鉆進(jìn)，與其它已有的同類型反循環(huán)鉆具有著共同之處，更存在著實(shí)質(zhì)的區(qū)別，共同之處是同樣利用了反循環(huán)的道理，實(shí)質(zhì)區(qū)別是已有并使用的反循環(huán)無泵鉆具在流砂層鉆進(jìn)工作中不能完全離開泥漿工作，必須依靠泥漿進(jìn)行沖孔，投送鋼球，和向鉆桿內(nèi)輸送泥漿壓力，而新發(fā)明的鉆具是在徹底離開了泥漿泵的情況下，鉆進(jìn)工作的;再如已有的鉆具在提取巖芯時(shí)，必須用泥漿泵送水頂出，而新發(fā)明的鉆具卸開后，倒置即可倒砂。
已有的鉆具在鉆進(jìn)工作中必須具備足夠的鉆壓和一定的鉆具重量，這兩個(gè)條件新發(fā)明的鉆具不需要就可以工作。
已有鉆具在鉆進(jìn)工作中，提動(dòng)鉆具時(shí)實(shí)際對(duì)孔底進(jìn)行了抽搗和沖擊作用，在一定的范圍內(nèi)破壞了原狀土的結(jié)構(gòu)，造成了人為的原位測試數(shù)據(jù)的誤差，如《巖土工程勘察規(guī)范》(試行初稿)第8、5、6條第二款規(guī)定如果采用沖洗、沖擊、振動(dòng)等方法鉆進(jìn)，至少應(yīng)在預(yù)計(jì)取樣位置以上1.0m開始改用回轉(zhuǎn)方式鉆進(jìn)至取樣位置，而新發(fā)明的鉆具在整個(gè)鉆進(jìn)過程中，采用的是螺旋鉆頭回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，完全符合了規(guī)范的要求，因而可以結(jié)論已有的鉆具是針對(duì)水文地質(zhì)和鉆探設(shè)計(jì)的，它適用于水文地質(zhì)鉆探規(guī)程，不適用于工程地質(zhì)勘察鉆探的規(guī)程，而新發(fā)明的鉆具是針對(duì)工程地質(zhì)工程鉆機(jī)設(shè)計(jì)的，它的鉆進(jìn)方法和鉆進(jìn)的功能富有新的創(chuàng)造性，是符合工程地質(zhì)鉆探規(guī)程的，所以將它定名為一種無泵式工程地質(zhì)鉆具。
新發(fā)明的鉆具和已有的鉆具所采用的反循環(huán)方法不同已有的鉆具采用球閥密封，鉆具對(duì)孔底進(jìn)行抽吸;而所發(fā)明的鉆具則是，螺旋向下領(lǐng)進(jìn)切入土層，活塞上提升成抽吸，球閥只起到了中間過渡作用。
已有的鉆具的鉆進(jìn)工作屬于孔底環(huán)狀，分段取芯鉆進(jìn)，而新發(fā)明的鉆具屬于孔底全面鉆進(jìn)，鉆孔全取鑒別樣鉆進(jìn)。
該鉆具必須進(jìn)行多次的反復(fù)試驗(yàn)，沒有多次的成功資料是不能納入規(guī)范的。
說明該發(fā)明成立的事例如1988年1月28日專利局頒發(fā)的第632號(hào)專利證書，專利號(hào)85100828.3，申請(qǐng)日1985年4月1日，發(fā)明名稱一種車載式地質(zhì)鉆機(jī)，是在原有汽車鉆機(jī)的基礎(chǔ)上，增加了新的設(shè)備，是專門針對(duì)工程地質(zhì)勘察發(fā)明、設(shè)計(jì)、創(chuàng)造的地質(zhì)鉆機(jī)，能進(jìn)一步說明“一種無泵式工程地質(zhì)鉆具”的發(fā)明是能成立的。
新發(fā)明鉆具比原有鉆具相比具有顯著的進(jìn)步性和優(yōu)越性。各中、小型工程鉆機(jī)配上此鉆具后，顯著提高了鉆進(jìn)效率，降低了施工成本，使原位測試(N63.5)數(shù)據(jù)更接近精確，克服了流砂層鉆進(jìn)使用泥漿泵沖洗循環(huán)必須解決的水源問題，場地狹窄問題，動(dòng)力設(shè)備不足問題，鉆機(jī)動(dòng)力及設(shè)備煩瑣安裝的問題，克服了老城區(qū)雜填土遇泥漿和水濕陷，造成場地人為破壞地基土的穩(wěn)定性問題，以及廢棄泥漿的排放問題。
從降低成本，提高效益角度初步估算，平均每臺(tái)鉆機(jī)每臺(tái)日，可增收30%。
權(quán)利要求
一種無泵式工程地質(zhì)鉆具，由螺旋鉆頭，取粉管，活塞，缸套等結(jié)構(gòu)組成請(qǐng)求保護(hù)的范圍
1.取粉管前端設(shè)計(jì)了螺旋鉆頭，不用鉆具加壓，即可完成無泵鉆進(jìn)流砂層的工作。
2.鉆具設(shè)計(jì)了孔底活塞抽吸裝置，該活塞不用泥漿泵或潛水電機(jī)作動(dòng)力，在鉆具回轉(zhuǎn)的過程中，利用鉆具提動(dòng)活塞，實(shí)現(xiàn)上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
全文摘要
一種無泵式工程地質(zhì)鉆具，適用于工程地質(zhì)勘察鉆探領(lǐng)域，能解決無泥漿泵回轉(zhuǎn)鉆機(jī)鉆進(jìn)流砂層問題，主要特征是螺旋鉆頭、活塞抽吸，用途是工程地質(zhì)勘察鉆探工作。
文檔編號(hào)E21B25/00GK1046013SQ8910164
公開日1990年10月10日 申請(qǐng)日期1989年3月27日 優(yōu)先權(quán)日1989年3月27日
發(fā)明者盧斌 申請(qǐng)人:盧斌