本發(fā)明涉及基礎(chǔ)工程模型試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種擴(kuò)孔鉆頭及具有該擴(kuò)孔鉆頭的鉆機(jī)。

背景技術(shù)：

在基礎(chǔ)工程領(lǐng)域，模型試驗(yàn)和真型試驗(yàn)是研究基礎(chǔ)承載特性(如上拔力等)的兩種主要方法。其中，模型試驗(yàn)主要在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，過(guò)程是：先預(yù)制一基礎(chǔ)，然后在基礎(chǔ)的四周回填重塑土或人工配制的地質(zhì)力學(xué)材料，以模擬地基實(shí)際使用環(huán)境中的原狀土，然后對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行上拔力等試驗(yàn)，測(cè)試基礎(chǔ)的承載特性。該種試驗(yàn)方式因可實(shí)現(xiàn)對(duì)地基基礎(chǔ)參數(shù)的人為控制，且可重復(fù)性好，因此在基礎(chǔ)工程研究領(lǐng)域被大量采用。但由于通過(guò)重塑土或人工配制的地質(zhì)力學(xué)材料來(lái)模擬原狀土，并不能真實(shí)反映原狀土地基土的結(jié)構(gòu)性和膠結(jié)特征，因此現(xiàn)有模型試驗(yàn)無(wú)法真實(shí)模擬真型試驗(yàn)中基礎(chǔ)-地基土的界面特征。

真型試驗(yàn)是在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)，具有與工程實(shí)際應(yīng)用完全相同的地基參數(shù)、基礎(chǔ)參數(shù)、地基-基礎(chǔ)界面參數(shù)等邊界條件，所以與模型試驗(yàn)相比，真型試驗(yàn)是研究基礎(chǔ)承載性狀最直接、最有說(shuō)服力的方法。目前，真型試驗(yàn)的過(guò)程一般為：在現(xiàn)場(chǎng)的原狀土上進(jìn)行鉆孔，然后在鉆孔內(nèi)制作基礎(chǔ)，之后對(duì)基礎(chǔ)進(jìn)行上拔力等承載試驗(yàn)。由于真型試驗(yàn)中基礎(chǔ)四周為未被擾動(dòng)的原狀土，所以試驗(yàn)結(jié)果更可信。在試驗(yàn)過(guò)程中，一般還會(huì)對(duì)鉆孔的底部進(jìn)行擴(kuò)孔，以提高基礎(chǔ)的承載特性。由于是進(jìn)行試驗(yàn)，所以鉆孔的尺寸比實(shí)際工程應(yīng)用鉆孔尺寸大大地減小，相應(yīng)地，小型的擴(kuò)孔設(shè)備便能滿足鉆孔的要求。而目前，真型試驗(yàn)中采用的小型擴(kuò)孔設(shè)備一般通過(guò)液壓等驅(qū)動(dòng)方式進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，結(jié)構(gòu)也較為復(fù)雜，安裝和拆卸較繁瑣，給真型試驗(yàn)帶來(lái)諸多不便。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于此，本發(fā)明提出了一種擴(kuò)孔鉆頭，旨在解決現(xiàn)有模型試驗(yàn)中的擴(kuò)孔鉆頭結(jié)構(gòu)復(fù)雜的問(wèn)題。本發(fā)明還提出了一種具有該擴(kuò)孔鉆頭的鉆機(jī)。

一個(gè)方面，本發(fā)明提出了一種擴(kuò)孔鉆頭，該擴(kuò)孔鉆頭包括：用于與鉆機(jī)相連接的承載體、以及切割體和滑塊；其中，所述切割體的第一端與所述承載體轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述切割體的第二端為自由端；所述承載體設(shè)置有滑軌，所述滑塊可滑動(dòng)地連接于所述滑軌，所述滑塊還設(shè)置有用于與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)相連接的連接部；所述滑塊與所述切割體的第一端相連接，用于帶動(dòng)所述切割體相對(duì)所述承載體轉(zhuǎn)動(dòng)以使所述切割體伸出和收回所述承載體。

進(jìn)一步地，上述擴(kuò)孔鉆頭中，所述切割體的第一端設(shè)置有弧形連接部，所述弧形連接部的側(cè)面設(shè)置有第一嚙合齒，所述滑塊的側(cè)面設(shè)置有第二嚙合齒，所述第一嚙合齒與所述第二嚙合齒相嚙合連接。

進(jìn)一步地，上述擴(kuò)孔鉆頭中還包括：限位結(jié)構(gòu)；其中，所述限位機(jī)構(gòu)連接于所述承載體且置于所述滑軌的端部，用于防止所述滑塊滑脫所述滑軌。

進(jìn)一步地，上述擴(kuò)孔鉆頭中，所述承載體為空心的殼體；所述滑塊和所述滑軌均置于所述殼體內(nèi)，并且，所述滑軌與所述殼體的內(nèi)壁相連接；所述殼體還開(kāi)設(shè)有用于所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)穿過(guò)的穿設(shè)孔；所述殼體對(duì)應(yīng)于所述切割體開(kāi)設(shè)有貫穿所述殼體側(cè)壁的通道，所述通道用于所述切割體伸出和收回所述殼體。

進(jìn)一步地，上述擴(kuò)孔鉆頭中，所述滑塊為多面柱狀體，并且，所述多面柱狀體的各側(cè)面均設(shè)置有第二嚙合齒；所述切割體為多個(gè)，并且，各所述切割體與所述多面柱狀體的各側(cè)面的第二嚙合齒一一對(duì)應(yīng)的嚙合連接。

進(jìn)一步地，上述擴(kuò)孔鉆頭中，所述滑塊為四面柱狀體，并且，所述四面柱狀體的各側(cè)面均設(shè)置有第二嚙合齒；所述切割體為兩個(gè)，并且，兩個(gè)所述切割體與所述四面柱狀體的相對(duì)的兩個(gè)側(cè)面的第二嚙合齒嚙合連接。

進(jìn)一步地，上述擴(kuò)孔鉆頭中，所述承載體的第一端設(shè)置有連接部，所述連接部用于與所述鉆機(jī)的鉆桿相連接。

可以看出，本發(fā)明中僅通過(guò)滑塊來(lái)帶動(dòng)切割體轉(zhuǎn)動(dòng)，便可以實(shí)現(xiàn)對(duì)旋孔的底部的擴(kuò)孔，該結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，易于安裝和拆卸，維護(hù)成本低。另外，本發(fā)明中滑塊驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，使擴(kuò)孔鉆頭的尺寸容易小型化，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)小孔徑旋孔的擴(kuò)底。

另一方面，本發(fā)明還提出了一種鉆機(jī)，包括鉆桿和上述任一種擴(kuò)孔鉆頭，所述擴(kuò)孔鉆頭與所述鉆桿相連接。

進(jìn)一步地，上述鉆機(jī)還包括：傳動(dòng)桿；其中，所述鉆桿沿軸向開(kāi)設(shè)有貫穿所述鉆桿的腔體，所述傳動(dòng)桿穿設(shè)于所述腔體，并且，所述傳動(dòng)桿的第一端與所述滑塊相連接，所述傳動(dòng)桿的第二端置于所述腔體外。

由于鉆機(jī)具有上述效果，所以具有該鉆機(jī)的擴(kuò)孔鉆頭也具有相應(yīng)的技術(shù)效果。

附圖說(shuō)明

通過(guò)閱讀下文優(yōu)選實(shí)施方式的詳細(xì)描述，各種其他的優(yōu)點(diǎn)和益處對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將變得清楚明了。附圖僅用于示出優(yōu)選實(shí)施方式的目的，而并不認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。而且在整個(gè)附圖中，用相同的參考符號(hào)表示相同的部件。在附圖中：

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的擴(kuò)孔鉆頭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供的擴(kuò)孔鉆頭的俯視圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供的鉆機(jī)的工作狀態(tài)圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例提供的鉆機(jī)的又一工作狀態(tài)圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例提供的鉆機(jī)的又一工作狀態(tài)圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的鉆機(jī)的又一工作狀態(tài)圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的鉆機(jī)的又一工作狀態(tài)圖；

圖8為擴(kuò)底后的鉆孔剖視圖。

具體實(shí)施方式

下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本公開(kāi)的示例性實(shí)施例。雖然附圖中顯示了本公開(kāi)的示例性實(shí)施例，然而應(yīng)當(dāng)理解，可以以各種形式實(shí)現(xiàn)本公開(kāi)而不應(yīng)被這里闡述的實(shí)施例所限制。相反，提供這些實(shí)施例是為了能夠更透徹地理解本公開(kāi)，并且能夠?qū)⒈竟_(kāi)的范圍完整的傳達(dá)給本領(lǐng)域的技術(shù)人員。需要說(shuō)明的是，在不沖突的情況下，本發(fā)明中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。

擴(kuò)孔鉆頭實(shí)施例：

參見(jiàn)圖1和圖2，圖中示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的擴(kuò)孔鉆頭的優(yōu)選結(jié)構(gòu)，該擴(kuò)孔鉆頭可以安裝在鉆機(jī)的鉆桿4上，在真型試驗(yàn)中對(duì)鉆孔的底部進(jìn)行擴(kuò)孔。如圖所示，該擴(kuò)孔鉆頭包括：承載體1、切割體2和滑塊3。

其中，切割體2和滑塊3均安裝在承載體1上，承載體1用于與鉆機(jī)的鉆桿4相連接。具體實(shí)施時(shí)，承載體1可以設(shè)置有第一連接部，第一連接部與鉆桿4螺紋連接。

切割體2用于對(duì)原狀土進(jìn)行切割，切割體2可以為長(zhǎng)條形結(jié)構(gòu)，切割體2的第一端(圖1所示的上端)與承載體1轉(zhuǎn)動(dòng)連接，切割體2的第二端(圖1所示的下端)為自由端。具體實(shí)施時(shí)，切割體2的第一端與承載體1之間的轉(zhuǎn)動(dòng)連接可以為銷軸連接，當(dāng)然，也可以為本領(lǐng)域技術(shù)所熟知的其他轉(zhuǎn)動(dòng)連接，例如螺栓連接等，本實(shí)施例對(duì)該轉(zhuǎn)動(dòng)連接的具體形式不做任何限定。

需要說(shuō)明的是，具體實(shí)施時(shí)，切割體的具體數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際需要來(lái)確定，本實(shí)施例對(duì)其不做任何限定。

承載體1設(shè)置有滑軌(圖中未示出)，滑塊3可滑動(dòng)地連接于滑軌，滑塊3還設(shè)置有用于與驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)5相連接的第二連接部。滑塊3與切割體2的第一端相連接，用于帶動(dòng)切割體2相對(duì)承載體1轉(zhuǎn)動(dòng)以使切割體2伸出承載體1預(yù)設(shè)長(zhǎng)度和收回至承載體1。具體地，滑塊31與滑軌之間可以通過(guò)燕尾槽相連接，驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)5可以為傳動(dòng)桿，傳動(dòng)桿的第一端(圖1所示的下端)與滑塊3相連接，傳動(dòng)桿的第二端為自由端，旋擰傳動(dòng)桿，傳動(dòng)桿向下運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)滑塊3沿著滑軌向下滑動(dòng)，滑塊3上的第二連接部可以為螺紋連接孔，滑塊3與傳動(dòng)桿螺紋連接。

具體實(shí)施時(shí)，承載體1可以為板狀結(jié)構(gòu)，切割體2和驅(qū)動(dòng)裝置可以安裝在該板狀結(jié)構(gòu)的側(cè)面上，承載體1還可以為空心的殼體結(jié)構(gòu)，滑塊和滑軌可以設(shè)置在該殼體內(nèi)，本實(shí)施例對(duì)承載體的具體結(jié)果不做任何限定。

鉆孔時(shí)，先將鉆機(jī)移動(dòng)到指定位置，調(diào)試鉆機(jī)，確定打孔位置；然后用普通的直孔鉆頭旋鉆直孔，打孔深度需要超出設(shè)計(jì)深度一定距離，超出設(shè)計(jì)深度的部分用于存儲(chǔ)擴(kuò)孔時(shí)的土方，所以超出設(shè)計(jì)深度的部分可以根據(jù)擴(kuò)孔直徑產(chǎn)生廢棄的土方來(lái)確定。鉆孔達(dá)到預(yù)期位置后將鉆機(jī)的螺旋旋鉆桿提出，拆卸下直孔鉆頭，并將本實(shí)施例中的擴(kuò)孔鉆頭安裝在螺旋鉆桿上，此時(shí)，切割體2收回至承載體1，然后將本實(shí)施例中的擴(kuò)孔鉆頭下放到設(shè)計(jì)擴(kuò)底的位置，并通過(guò)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)5帶動(dòng)滑塊向下運(yùn)動(dòng)，使切割體2旋出承載體1外一定長(zhǎng)度，再次啟動(dòng)螺旋鉆桿旋轉(zhuǎn)，螺旋鉆桿帶動(dòng)承載體1轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)切割體2轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)直孔底部的原狀土進(jìn)行切割擴(kuò)孔。

可以看出，本實(shí)施例中的擴(kuò)孔鉆頭僅通過(guò)滑塊3來(lái)帶動(dòng)切割體2轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而調(diào)節(jié)伸出承載體1外的長(zhǎng)度，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)鉆孔的底部進(jìn)行擴(kuò)孔，該擴(kuò)孔鉆頭結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，易于安裝和拆卸，維護(hù)成本低。另外，與現(xiàn)有技術(shù)中的液壓驅(qū)動(dòng)方式相比，本實(shí)施例中滑塊驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，使擴(kuò)孔鉆頭的尺寸容易小型化，在真型試驗(yàn)中便于操作，并能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)小孔徑鉆孔的擴(kuò)底。

再繼續(xù)參見(jiàn)圖1，切割體2的第一端設(shè)置有弧形連接部21，該弧形連接部21優(yōu)選為圓弧體，弧形體的側(cè)面設(shè)置有第一嚙合齒(圖中未示出)，滑塊3的側(cè)面設(shè)置有第二嚙合齒(圖中未示出)，第一嚙合齒與第二嚙合齒嚙合連接。當(dāng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)5驅(qū)動(dòng)滑塊3沿著滑軌向下運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于滑塊3與切割體2的第一端的弧形連接部嚙合連接，所以滑塊3會(huì)帶動(dòng)切割體2旋出承載體1一定長(zhǎng)度。當(dāng)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)滑塊3沿著滑軌向上運(yùn)動(dòng)時(shí)，滑塊3會(huì)帶動(dòng)切割體2收回至承載體1。本實(shí)施例中，滑塊3與弧形連接部21采用齒輪嚙合的連接方式，結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。

為了對(duì)滑塊3進(jìn)行限位，上述實(shí)施例中還可以增設(shè)限位結(jié)構(gòu)(圖中未示出)。其中，該限位機(jī)構(gòu)連接于承載體1且置于滑軌的下端，以防止滑塊3滑至最下方時(shí)脫離滑軌。

上述各實(shí)施例中，承載體1優(yōu)選為空心殼體結(jié)構(gòu)，滑塊3和滑軌均置于該空心殼體內(nèi)，并且，滑軌與殼體的內(nèi)壁相連接，殼體還開(kāi)設(shè)有用于與滑塊3相連接的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)5穿過(guò)的穿設(shè)孔。殼體對(duì)應(yīng)于切割體2開(kāi)設(shè)有貫穿殼體側(cè)壁的通道，通道用于切割體2伸出和收回至殼體。具體實(shí)施時(shí)，殼體上可以設(shè)置有連接耳，切割體2的弧形連接部與該連接耳轉(zhuǎn)動(dòng)連接，該連接耳可以連接于殼體的外壁，也可以連接于殼體的內(nèi)壁，具體設(shè)置方式可以根據(jù)實(shí)際情況來(lái)確定，本實(shí)施例對(duì)其不做任何限定。

本實(shí)施例中可以將滑塊3和滑軌置于殼體內(nèi)，可以減少滑塊3和滑軌與原狀土之間的接觸，減少了對(duì)滑塊3和滑軌的磨損。

上述各實(shí)施例中，滑塊3可以為多面柱狀體，并且，多面柱狀體的各側(cè)面均設(shè)置有第二嚙合齒；切割體2的數(shù)量可以與多面柱狀體的面數(shù)相同，并且，各切割體2與多面柱狀體的各側(cè)面的第二嚙合齒一一對(duì)應(yīng)的嚙合連接。相應(yīng)地，殼體上對(duì)應(yīng)于每個(gè)切割體2均開(kāi)設(shè)有用于該切割體旋入和旋出的通道。本實(shí)施例中，設(shè)置有多個(gè)切割體2，大大地提高了的切割效率。

上述各實(shí)施例中，滑塊31也可以為四面柱狀體，并且，四面柱狀體相對(duì)的兩個(gè)側(cè)面均設(shè)置有第二嚙合齒；相應(yīng)地，切割體2為兩個(gè)，并且，兩個(gè)切割體2與四面柱狀體的相對(duì)的兩個(gè)側(cè)面的第二嚙合齒嚙合連接。

需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例中的上下均相對(duì)于圖1所示的擴(kuò)孔鉆頭的工作狀態(tài)而言。

綜上，本實(shí)施例中僅通過(guò)滑塊來(lái)帶動(dòng)切割體轉(zhuǎn)動(dòng)，便可以實(shí)現(xiàn)對(duì)旋孔的底部的擴(kuò)孔，該結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，易于安裝和拆卸，維護(hù)成本低。另外，本實(shí)施例中滑塊驅(qū)動(dòng)的結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單，使擴(kuò)孔鉆頭的尺寸容易小型化，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)小孔徑旋孔的擴(kuò)底。

鉆機(jī)實(shí)施例：

參見(jiàn)圖3，本發(fā)明實(shí)施例還提出了一種鉆機(jī)，該鉆機(jī)包括鉆桿4和上述任一種擴(kuò)孔鉆頭，擴(kuò)孔鉆頭與鉆桿4相連接。在靠近鉆桿4上端的位置，在鉆機(jī)的主體8上設(shè)置有一承載平臺(tái)6，電機(jī)7置于該承載平臺(tái)6上。電機(jī)7與鉆桿4相連接，用于驅(qū)動(dòng)鉆桿4旋轉(zhuǎn)。其中，擴(kuò)孔鉆頭的具體實(shí)施過(guò)程參見(jiàn)上述說(shuō)明即可，本實(shí)施例在此不再贅述。

參見(jiàn)圖3，上述實(shí)施例中的鉆機(jī)還可以包括：用于驅(qū)動(dòng)滑塊上下運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)桿9。其中，鉆桿沿軸向開(kāi)設(shè)有貫穿鉆桿的腔體，該傳動(dòng)桿9穿設(shè)于該腔體，該腔體的內(nèi)徑大于傳動(dòng)桿9的外徑，以使傳動(dòng)桿9可以在該腔體內(nèi)上下自由運(yùn)動(dòng)。傳動(dòng)桿9的第一端與滑塊相連接，傳動(dòng)桿9的第二端為自由端，工作人員通過(guò)旋擰傳動(dòng)桿9的第二端控制傳動(dòng)桿9轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)滑塊滑動(dòng)。

下面結(jié)合圖4至圖8，對(duì)鉆孔過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。鉆孔時(shí)，先將鉆機(jī)移動(dòng)到指定位置，調(diào)試鉆機(jī)，確定打孔位置；然后用普通的直孔鉆頭10旋鉆直孔，打孔深度需要超出設(shè)計(jì)深度A一定距離，超出設(shè)計(jì)深度A的部分用于存儲(chǔ)擴(kuò)孔時(shí)的土方，所以超出設(shè)計(jì)深度的部分可以根據(jù)擴(kuò)孔直徑產(chǎn)生廢棄的土方來(lái)確定，如圖4所示。鉆孔達(dá)到預(yù)期位置后將螺旋鉆桿提出，拆卸下直孔鉆頭10，并將本發(fā)明實(shí)施例中提供的擴(kuò)孔鉆頭11安裝在螺旋鉆桿4上，如圖5所示。然后再將本實(shí)施例提供的擴(kuò)孔鉆頭11下放到設(shè)計(jì)擴(kuò)底的位置，工作人員向下旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)桿9，擴(kuò)孔鉆頭11中的滑塊隨之向下移動(dòng)，帶動(dòng)切割體進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，切割體展開(kāi)，然后通過(guò)電機(jī)7控制螺旋鉆桿4旋轉(zhuǎn)，切割體對(duì)周圍土體切削擴(kuò)孔，如圖6所示。將切割體2展開(kāi)狀態(tài)繼續(xù)向下鉆進(jìn)一定距離，形成完整擴(kuò)底，如圖7所示。工作人員旋擰傳動(dòng)桿9向上運(yùn)動(dòng)，使切割體2旋回至承載體1，并控制螺旋鉆桿4向上運(yùn)動(dòng)，并觀測(cè)超出設(shè)計(jì)深度部分的鉆孔是否已經(jīng)填滿，如果沒(méi)有填滿用鉆孔的棄土填滿，夯實(shí)，完成擴(kuò)孔，如圖8所示。

由于擴(kuò)孔鉆頭具有上述效果，所以具有該擴(kuò)孔鉆頭的鉆機(jī)也具有相應(yīng)的技術(shù)效果。

顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。