撈砂機構和鉆具的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及巖土工程勘察及地質勘查的【技術領域】，公開了撈砂機構，其包括設于鉆桿外且沿鉆桿軸向布置的撈砂筒，撈砂筒包括與鉆桿連接的封閉端以及與鉆桿之間具有間隙以形成填砂空間的環(huán)形側壁，側壁上端具有傾斜狀開口，側壁上設有多個進砂孔和出水孔。撈砂機構設置在鉆桿外圍，鉆孔中懸浮狀的砂礫會通過其上傾斜狀開口和進砂孔進入填砂空間中，且沉淀在填砂空間中，填砂空間中的泥漿等液體則會通過出水孔瀉出，該撈砂機構在鉆具鉆孔或起鉆的過程中，都可以自動收集砂礫，可有效消除砂礫沉淀在孔底的現(xiàn)象，避免由于砂礫沉淀引發(fā)埋鉆事故，且保證勘察過程中的標準貫入試驗數(shù)據(jù)準確，能反應巖土體的特性，確保鉆探質量，并大大提高施工效率。
【專利說明】措砂機構和鉆具
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及巖土工程勘察及地質勘查的【技術領域】，尤其涉及撈砂機構和鉆具。
【背景技術】
[0002]工程勘察作為巖土工程的一各重要分支科學，其主要目的是查明工程建設場地工程、水文地質條件，查明巖土物理力學性質，為設計提供巖土物理力學參數(shù)。
[0003]目前，工程勘察采用的最重要、最普遍的手段是巖土層的取芯鉆探，將地下垂直分布的地層通過順序取芯依次擺放，由專業(yè)的巖土工程師通過肉眼鑒定、取樣進行室內土工試驗等方法以查明巖土特性。
[0004]目前，取芯鉆探多采用地質鉆機帶動地質鉆具進行，通過進入土體的鉆頭切割巖土體，在鉆進過程中，隨著鉆進深度的增大，鉆孔中會逐漸產生增多的砂礫，一般情況下，通過孔內中一定比重的泥漿從孔底向孔外循環(huán)流動的過程，可以將懸浮在泥漿中的砂礫帶至孔外，從而確保鉆探施工的順利進行。但是，由于受巖土體結構變化的影響，很多地層中產生的砂礫顆粒較大、較多，因砂礫自身重量較大，不能隨泥漿返至孔外或懸浮在距離孔底一定高度的位置，并不能繼續(xù)上浮，尤其，當?shù)刭|鉆具在礫砂層、砂礫巖層中鉆探時，產生的砂礫將嚴重影響到鉆探施工。
[0005]在實際施工過程中，隨著鉆孔深度的增加，孔底砂礫逐漸增多，經短暫的施工停頓后，在自身重力的作用下，砂礫會迅速沉至孔底，并厚度不斷增加，當其厚度大于下部巖芯管長度時，則將巖芯管和最下部一根鉆桿的變徑接頭部位堵死，亦稱之為“埋鉆”，導致鉆具無法向上提拔，引發(fā)孔內事故；另外，在巖土工程勘察或地質勘查的鉆探施工過程中，標準貫入試驗是要求在孔底干凈、無沉渣的情況下進行，如不能將孔內中鉆探產生的砂礫撈除干凈，進行的標準貫入試驗的數(shù)據(jù)就會失真，不能夠準確的反應巖土特性，造成鉆探質量低下；再者，當孔底沉渣厚度較大時，起鉆再下鉆時，不能到達上次起鉆的深度，在沉砂中再次進行鉆探，導致鉆探進度緩慢，施工效率低。

【發(fā)明內容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供撈砂機構，旨在解決現(xiàn)有技術中，在鉆探過程中，由于孔內砂礫不能排出孔外或排出不及時，以致出現(xiàn)埋鉆導致孔內事故、鉆探質量低下、施工效率低下的問題。
[0007]本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的，撈砂機構，環(huán)設于鉆桿外，其包括設于所述鉆桿外且沿所述鉆桿軸向布置的撈砂筒，所述撈砂筒包括與所述鉆桿連接的封閉端以及環(huán)設于所述鉆桿外且與所述鉆桿之間具有間隙以形成填砂空間的環(huán)形側壁，所述側壁上端具有連通所述填砂空間的傾斜狀開口，所述側壁上分別設有多個連通所述填砂空間的進砂孔和出水孔，沿所述鉆桿自上而下的方向，多個所述進砂孔分別置于多個所述出水孔上方。
[0008]本發(fā)明還提供了鉆具，包括鉆桿以及上述的撈砂機構。
[0009]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的撈砂機構，設置在鉆桿外圍，當鉆具在鉆孔或起鉆的過程中，孔中懸浮狀的砂礫都會通過其上傾斜狀開口和進砂孔進入填砂空間中，且沉淀在填砂空間中，填砂空間中的泥漿等液體則會通過出水孔瀉出，該撈砂機構在鉆具鉆孔或起鉆的過程中，都可以自動及時收集砂礫，撈砂效果好，可有效消除砂礫沉淀在孔底的現(xiàn)象，避免由于砂礫沉淀引發(fā)埋鉆事故，且保證勘察鉆探施工過程中的標準貫入試驗數(shù)據(jù)準確，能反應巖土體的特性，確保鉆探質量，并大大提高施工效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明實施例提供的撈砂機構的主視示意圖；
[0011]圖2是本發(fā)明實施例提供的撈砂機構在使用過程中的主視示意圖。
【具體實施方式】
[0012]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0013]本發(fā)明提供了撈砂機構，環(huán)設于鉆桿外，其包括設于所述鉆桿外且沿所述鉆桿軸向布置的撈砂筒，所述撈砂筒包括與所述鉆桿連接的封閉端以及環(huán)設于所述鉆桿外且與所述鉆桿之間具有間隙以形成填砂空間的環(huán)形側壁，所述側壁上端具有連通所述填砂空間的傾斜狀開口，所述側壁上分別設有多個連通所述填砂空間的進砂孔和出水孔，沿所述鉆桿自上而下的方向，多個所述進砂孔分別置于多個所述出水孔上方。
[0014]本發(fā)明中，在鉆具鉆孔或起鉆的過程中，該撈砂機構都可以自動收集孔內的砂礫，其撈砂效果好，避免砂礫沉淀于孔底，避免出現(xiàn)埋鉆現(xiàn)象，保證鉆探質量以及施工效率。
[0015]以下結合具體附圖對本發(fā)明的實現(xiàn)進行詳細的描述。
[0016]如圖f 2所示，為本發(fā)明提供的一較佳實施例。
[0017]在巖土工程勘察或地質勘查鉆探施工的過程中，利用鉆具在地層中鉆孔，鉆具包括有鉆頭以及連接在鉆頭上的鉆桿2，隨著鉆進深度的不斷加深，鉆頭上則必須連接多段鉆桿2。
[0018]本實施例中的撈砂機構I設置在鉆桿2的外圍上，其包括設置在鉆桿2外圍且沿鉆桿2軸向布置的撈砂筒11，撈砂筒11包括與鉆桿2連接的封閉端114以及環(huán)形側壁116，該封閉端114指的是:其連接在鉆桿2上，且形成封閉結構；偵_ 116與鉆桿2具有間隙，形成填砂空間111，且其上端具有傾斜開口 115，該開口 115連通填砂空間111。
[0019]當鉆具在進行鉆探的過程中，鉆具對孔內施加一定壓力以及按一定速度旋轉，孔內的泥漿被帶動流動，鉆頭切割巖土體，產生一定的砂礫，沉砂在流動泥漿的帶動下，以懸浮狀態(tài)處于孔內的各個角落，這樣，在鉆桿2向下旋轉的過程中，懸浮狀態(tài)的砂礫則會通過撈砂筒11上端的開口 115進入撈砂筒11側壁116與鉆桿2之間的填砂空間111中，當然，為了使得沉砂可以更有效的進入填砂空間111中，側壁116中設有多個進砂孔113以及多個出水孔112，該多個進砂孔113以及出水孔112連通填砂空間111，且沿著鉆桿2向上延伸的方向，進砂孔113位于出水孔112的上方，這樣，隨著鉆桿2的轉動，處于懸浮狀態(tài)的沙礫可以通過撈砂筒11上端的開口 115以及其中的進砂孔113，進入填砂空間111中，由于填砂空間111中泥漿的動力較弱，砂礫繼續(xù)運動的幾率也小，其會沉淀在填砂空間111的底部；對于顆粒較大的砂礫，受其自身重量的限制，其在泥漿的帶動下，上升到撈砂筒11上部一定高度以后則不能再繼續(xù)上浮，當鉆探轉速降低或暫停鉆探時，位于撈砂筒11進砂孔113以上的砂礫則會下沉，并自動沉淀在填砂空間111中；當鉆具鉆探到預設深度后，將鉆具從孔中提起，在提起的過程中，也相當于再一次的打撈處于懸浮狀態(tài)的砂礫，而處于填砂空間111中的泥漿則會從出水孔112以及進砂孔113處瀉出。當鉆具被完全提出孔外后，操作人員則可直接將處于填砂空間111中的沉砂倒出，并清理干凈，繼續(xù)下一次鉆孔。
[0020]采用上述的撈砂機構1，在鉆具鉆孔或起鉆的過程中，都可以自動收集孔內泥漿中的砂礫，其撈砂效果較好，可以有效消除砂礫沉淀在孔底的現(xiàn)象，避免由于砂礫沉淀引發(fā)的埋鉆事故，確?？椎赘蓛?，從而，進行標準貫入試驗的數(shù)據(jù)較為準確，能準確反應巖土體的特性，確保鉆探質量，且由于孔低無沉淀砂礫，可保證鉆探的施工進度，大大提高施工效率。
[0021]本實施例中，為了避免沉淀在填砂空間111中的沙礫隨著泥漿從出水孔112中泄出來，進砂孔113的面積大于出水孔112的面積。
[0022]具體地，為了保證砂礫可以全方位的經由進砂孔113進入填砂空間111中，上述的多個進砂孔113環(huán)繞側壁116設置。本實施例中，多個進砂孔113在側壁116中呈梅花狀布置，當然，也可以呈其它形狀布置。
[0023]本實施例中的進砂孔113呈橢圓狀，該橢圓狀進砂孔113的長軸沿鉆桿2的軸向方向布置，即平行于鉆孔的軸向方向。
[0024]具體地，上述的多個出水孔112環(huán)繞側壁116設置，本實施例中，多個出水孔112呈方格狀布置，也就是說，一定數(shù)量的出水孔112則形成方格形狀，當然，多個出水孔112也可以形成其它的形狀布置。
[0025]上述中的側壁116的上端呈單邊傾斜設置，也就是，從一側向另一側傾斜設置，當然，傾斜的角度可以根據(jù)實際需要而定，并不限制，本實施例中，傾斜的角度為45°，這樣，可以保證開口 115的面積最大，以保證較多的砂礫進入填砂空間111中。當然，也可以是其它角度，一般是30°飛0°的范圍。
[0026]當然，側壁116的上端也可以呈中間向兩側傾斜設置的形狀，具體的設置方式可視具體需要而定。
[0027]本實施例還提供了以下具體尺寸的撈砂機構I的設置，如下:
[0028]選擇長約2m、直徑為50mm的鉆桿2，在距離其下部接頭0.5m左右的位置焊接撈砂筒11，撈砂筒11的上端開口 115呈45°單邊傾斜，其下端焊接在鉆桿2上，形成封閉端114，且撈砂筒11側壁116上端的最低處離撈砂筒11下端的距離為0.5m以上，在撈砂筒11的側壁116上設置梅花狀布置的多個進砂孔113以及多個出水孔112，多個出水孔112也可以呈方格狀布置，并且，保持進砂孔113的面積大于出水孔112，出水孔112為圓孔，其直徑小于2mm,撈砂筒11的側壁116可以選擇厚度為5mm的鋼板或合金板。
[0029]在目前鉆探施工中，并沒有專門、統(tǒng)一的撈砂機構I，本實施例提供的撈砂機構I具有以下優(yōu)點:
[0030]I)、材料普通，原理簡單，加工方便，可循環(huán)使用，在鉆具鉆孔的過程中，自動收集砂礫，無需其它附加工作，也就是撈砂不單獨耗時，無額外耗資；
[0031]2)、撈砂筒11的上端的開口 115設置為45°單邊傾斜狀，可以增加開口 115面積，增加砂礫從該開口 115進入填砂空間111中的幾率；[0032]4)、撈砂筒11側壁116設置橢圓形進砂孔113，可以保證懸浮狀的沙礫具有足夠的幾率進入填砂空間111中；
[0033]5)、撈砂筒11的側壁116設置了出水孔112，在起鉆的過程中，可保證填砂空間111中的泥漿等液體可以通過其瀉出填砂空間111，而填砂空間111中的砂礫則不能通過，留置在填砂空間111中，具有良好的榜砂效果。
[0034]本實施例還提供了鉆具，其具有鉆桿2，在其鉆桿2上設置了上述的撈砂機構1，這樣，利用該鉆具在鉆孔的過程中，可以有效的將孔內的砂礫撈出來。
[0035]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.撈砂機構，其特征在于，環(huán)設于鉆桿外，其包括設于所述鉆桿外且沿所述鉆桿軸向布置的撈砂筒，所述撈砂筒包括與所述鉆桿連接的封閉端以及環(huán)設于所述鉆桿外且與所述鉆桿之間具有間隙以形成填砂空間的環(huán)形側壁，所述側壁上端具有連通所述填砂空間的傾斜狀開口，所述側壁上分別設有多個連通所述填砂空間的進砂孔和出水孔，沿所述鉆桿自上而下的方向，多個所述進砂孔分別置于多個所述出水孔上方。
2.如權利要求1所述的撈砂機構，其特征在于，各所述進砂孔的面積大于各出水孔的面積。
3.如權利要求1至2任一項所述的撈砂機構，其特征在于，所述側壁上端的開口呈單邊傾斜狀。
4.如權利要求3所述的撈砂機構，其特征在于，所述開口傾斜的角度為30°飛0°。
5.如權利要求1至2任一項所述的撈砂機構，其特征在于，所述側壁上端開口呈一側向另一側單邊傾斜狀設置或由中間朝兩側向下傾斜狀設置。
6.如權利要求1或2所述的撈砂機構，其特征在于，所述進砂孔外形為長軸方向平行于所述鉆桿軸向方向的橢圓。
7.如權利要求1或2所述的撈砂機構，其特征在于，多個所述進砂孔呈梅花狀布置于所述側壁上。
8.如權利要求1至2任一項所述的撈砂機構，其特征在于，多個所述出水孔呈方格狀布置于所述側壁上。
9.鉆具，包括鉆桿，其特征在于，還包括權利要求1至8任一項所述的撈砂機構。
【文檔編號】E21B25/00GK103573202SQ201210257702
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年7月24日 優(yōu)先權日:2012年7月24日
【發(fā)明者】李新元, 余錦洲, 周逢君, 蔣篤恒, 林雪輝, 吳賢 申請人:深圳市工勘巖土工程有限公司