一种基于绳索取心钻具的工程地质钻探施工方法技术

本发明专利技术公开了一种基于绳索取心钻具的工程地质钻探施工方法，采用单动双管钻具，在回转时压入钻进，全孔跟管钻进速度非常快，泥浆消耗少，岩芯管保持不旋转状态，对土层扰动小，当钻进的深度达到岩芯管的长度后，油缸将整个钻具提离距孔底一段距离以拔断岩芯，取芯质量高，可提取原状土样；在取芯和标准贯入试验时，钻杆和外管总成则始终在钻孔内保持不动，保护孔壁，避免反复提钻破坏孔壁，同时也减少测试杆与孔壁的摩擦，减少不确定因素，使试验结果更准确。

Engineering geological drilling construction method based on thin wall drilling tool

The invention discloses a construction method of engineering geological drilling thin-wall drill based on single coring drill, when pressed in rotary drilling, hole drilling pipe with very fast, mud consumption, core tube keep rotating, the small disturbance of the soil, when drilling the deep degree of core tube length after the cylinder will be away from the hole bottom distance to pull off the drill core, the core of high quality, can be extracted from the undisturbed soil sample; in the core and standard penetration test, drill pipe and the outer pipe assembly is always in the bore to remain stationary, the protection of the hole wall, avoid repeated damage to drill hole the wall, but also can reduce the friction test bar and hole, reduce uncertainty, make the test results more accurate.

【技术实现步骤摘要】
一种基于薄壁钻具的工程地质钻探施工方法
本专利技术涉及工程地质钻探
，尤其涉及一种基于薄壁钻具的工程地质钻探施工方法。
技术介绍
工程地质钻探是按照一定的目的与要求，利用钻探机具钻入地层，取出岩芯和土样以探明地质情况和地基承载能力，这需要钻进表土层并具有特殊的取样要求，而且还需要在钻孔内进行专门的测试工作，采取原状土样是工程钻探的目的之一，这是为测定土的天然结构的容量、密度、温度、抗剪切强度和压缩系数等物理力学性质，以进行岩土的特性描述并确定土层的承载能力和稳定性，为各类工程建筑提供可靠的设计依据。目前应用最广的工程地质钻探是利用立轴钻机（如XY-1或XY-2型）和单管钻具，用硬质合金钻头机械回转方法钻进，不送水干钻，每次进尺0.5~2米，提一次大钻，取岩芯和进行标准贯入试验时需要将全套钻杆钻具从孔内提出来，，这种方法最大的优点是成本低，操作简单，但钻机钻具的局限性、缺点也非常明显，由于采用单管钻进，对土层扰动大，复杂地层难提取原状土样，导致岩芯质量不佳；在取芯和标准贯入试验时，还需要反复提起或放下整个钻杆和钻具，容易破坏孔壁，经常发生掉块、塌孔等现象，导致卡钻事故；此外，在进行标准贯入试验时，钻杆受到锤击发生弹性变形易撞击孔壁，影响孔壁稳定，同时钻杆与孔壁摩擦影响测试精度。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供了一种基于薄壁钻具的工程地质钻探施工方法，其采用单动双管钻具全孔跟管钻进，在取芯和标准贯入试验时，钻杆和外管总成则始终在钻孔内保持不动，对土层扰动小，保护孔壁免受破坏。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案为：一种基于薄壁钻具的工程地质钻探施工方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、选择钻具，所述钻具采用单动双管的薄壁钻具，所述钻具包括外管总成和内管总成，所述外管总成包括外管以及安装在外管下端的薄壁钻头，所述内管总成包括岩芯管和可卡置在外管总成内的弹卡；步骤二、将薄壁钻头安装在外管下端，并将岩芯管安装在弹卡下端，弹卡悬挂在外管总成内，外管总成上端通过钻杆与钻机的动力头连接；步骤三、钻机的动力头驱动钻杆带动外管总成上的薄壁钻头旋转切削岩土，油缸加压进给，而岩芯管保持不旋转状态并套取岩芯，岩芯不断地进入岩芯管里；步骤四、当钻进的深度达到岩芯管的长度后，油缸将整个钻具提离孔底一小段距离以拔断岩芯，并通过钻机的夹持器夹紧固定钻杆；步骤五、放下绳索取芯打捞器，将装满岩芯的内管总成打捞出来，而钻杆和外管总成则保持不动，更换另一套内管总成以重新放入外管总成内进行下一轮的钻进；步骤六、重复步骤三至步骤五，直至钻进到预期钻探的深度后，油缸将整个钻具提离孔底一小段距离以拔断岩芯，放下绳索取芯打捞器，将装满岩芯的内管总成打捞出来，而钻杆和外管总成在钻孔内保持不动；步骤七、将标准贯入器通过一根根测试杆连接起来，穿过钻杆和外管总成送至钻孔底部；步骤八、测试杆的顶端连接标贯锤座，利用测试杆上方的标贯锤自由落体的方式击打标贯锤座，进行标准贯入试验，在试验期间，钻杆和外管总成在钻孔内保持不动；步骤九、标准贯入实验完成后，利用主卷扬机快速地将标准贯入器提出来。作为上述技术方案的改进，在步骤四和步骤六中，油缸将整个钻具提离距孔底100mm处以拔断岩芯。作为上述技术方案的改进，所述外管总成的最小内径不低于56mm，所述标准贯入器的最大外径不超过50mm。作为上述技术方案的改进，所述薄壁钻头的外径为75.7mm，内径为56mm。作为上述技术方案的改进，在步骤二中，调整并检查内管总成的长度，保证其不与钻头内壁的台阶部位不接触，过水间隙不超过1mm。本专利技术的有益效果有：本钻探施工方法采用单动双管钻具全孔跟管钻进，在回转时压入钻进，钻进速度非常快，泥浆消耗少，岩芯管保持不旋转状态，对土层扰动小，取芯质量高，可提取原状土样，在取芯和标准贯入试验时，钻杆和外管总成则始终在钻孔内保持不动，保护孔壁，避免反复提钻破坏孔壁，同时也减少测试杆与孔壁的摩擦，减少不确定因素，使试验结果更准确。附图说明下面结合附图及具体实施例对本专利技术作进一步说明，其中：图1是本专利技术实施例在钻进取芯时的结构示意图；图2是本专利技术实施例在标准贯入试验时的结构示意图。具体实施方式如图1所示，本专利技术中的钻具为单动双管的薄壁钻具，包括外管总成1和插设在外管总成1内的内管总成2，所述外管总成1包括从上至下依次连接的弹卡挡头11、弹卡室12、座环13、外管14、扩孔器15以及薄壁钻头16，所述外管总成1的最小内径不低于56mm，薄壁钻头16采用硬质合金制成，也可采用复合片钻头或金刚石孕镶钻头，外径为75.7mm，内径为56mm，所述内管总成2包括从上至下依次连接的钻具头总成21、岩芯管22、卡簧座23以及卡簧24，座环13可限位支撑钻具头总成21，钻具头总成21上设有可与弹卡挡头11配合卡紧的弹卡25。如图2所示，外管总成1内穿设有测试杆3，测试杆3上端连接标贯锤座4，下端连接标准贯入器5，标准贯入器5的最大外径不超过50mm，以便插入外管总成1内。本专利技术的一种基于薄壁钻具的工程地质钻探施工方法，包括以下步骤：步骤一、选择钻具，所述钻具采用单动双管的薄壁钻具；步骤二、将薄壁钻头16安装在外管14下端，并将岩芯管22安装在弹卡25下端，弹卡25悬挂在弹卡室12内，调整并检查内管总成2的长度，保证卡簧座23不与钻头16内壁的台阶部位不接触，过水间隙不超过1mm，弹卡挡头11上端通过钻杆与钻机的动力头连接；步骤三、钻机的动力头驱动钻杆带动外管总成1上的薄壁钻头16旋转切削岩土，油缸加压进给，而岩芯管22保持不旋转状态并套取岩芯，岩芯不断地进入岩芯管22里；步骤四、当钻进的深度达到岩芯管22的长度后，油缸将整个钻具提离距孔底100mm处以拔断岩芯，并通过钻机的夹持器夹紧固定钻杆；步骤五、放下绳索取芯打捞器，将装满岩芯的内管总成2打捞出来，而钻杆和外管总成1则保持不动，更换另一套内管总成2以重新放入外管总成1内进行下一轮的钻进；步骤六、重复步骤三至步骤五，直至钻进到预期钻探的深度后，油缸将整个钻具提离距孔底100mm处以拔断岩芯，放下绳索取芯打捞器，将装满岩芯的内管总成2打捞出来，而钻杆和外管总成1在钻孔内保持不动；步骤七、将标准贯入器5通过一根根测试杆3连接起来，穿过钻杆和外管总成1送至钻孔底部；步骤八、测试杆3的顶端连接标贯锤座4，利用测试杆3上方的标贯锤自由落体的方式击打标贯锤座4，进行标准贯入试验，在试验期间，钻杆和外管总成1在钻孔内保持不动；步骤九、标准贯入实验完成后，利用主卷扬机快速地将标准贯入器5提出来。在本专利技术方法的步骤二中，卡簧座23不与钻头16内壁的台阶部位不接触，方便送水钻进，而过水间隙不超过1mm，能够避免泥土在钻进过程中进入到岩芯管22与外管14之间的间隙中，防止导致卡死岩芯管22。钻具在回转时压入钻进，全孔跟管钻进速度非常快，在沙岩地层及鹅卵石地层能够在8小时内钻进25米左右，泥浆消耗少，由于岩芯管22保持不旋转状态，对土层扰动小，取芯质量高，可提取原状土样，在取芯和标准贯入试验时，钻杆和外管总成1则始终在钻孔内保持不动，起到保护孔壁的作用，避免反复提钻破坏孔壁，同时也减少测试杆3与孔壁的摩擦，避免测试杆3弯曲变形时撞击孔壁，减少不确定因素，使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于薄壁钻具的工程地质钻探施工方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、选择钻具，所述钻具采用单动双管的薄壁钻具，所述钻具包括外管总成和内管总成，所述外管总成包括外管以及安装在外管下端的薄壁钻头，所述内管总成包括岩芯管和可卡置在外管总成内的弹卡；步骤二、将薄壁钻头安装在外管下端，并将岩芯管安装在弹卡下端，弹卡悬挂在外管总成内，外管总成上端通过钻杆与钻机的动力头连接；步骤三、钻机的动力头驱动钻杆带动外管总成上的薄壁钻头旋转切削岩土，油缸加压进给，而岩芯管保持不旋转状态并套取岩芯，岩芯不断地进入岩芯管里；步骤四、当钻进的深度达到岩芯管的长度后，油缸将整个钻具提离孔底一小段距离以拔断岩芯，并通过钻机的夹持器夹紧固定钻杆；步骤五、放下绳索取芯打捞器，将装满岩芯的内管总成打捞出来，而钻杆和外管总成则保持不动，更换另一套内管总成以重新放入外管总成内进行下一轮的钻进；步骤六、重复步骤三至步骤五，直至钻进到预期钻探的深度后，油缸将整个钻具提离孔底一小段距离以拔断岩芯，放下绳索取芯打捞器，将装满岩芯的内管总成打捞出来，而钻杆和外管总成在钻孔内保持不动；步骤七、将标准贯入器通过一根根测试杆连接起来，穿过钻杆和外管总成送至钻孔底部；步骤八、测试杆的顶端连接标贯锤座，利用测试杆上方的标贯锤自由落体的方式击打标贯锤座，进行标准贯入试验，在试验期间，钻杆和外管总成在钻孔内保持不动；步骤九、标准贯入实验完成后，利用主卷扬机快速地将标准贯入器提出来。...

【技术特征摘要】
1.一种基于薄壁钻具的工程地质钻探施工方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、选择钻具，所述钻具采用单动双管的薄壁钻具，所述钻具包括外管总成和内管总成，所述外管总成包括外管以及安装在外管下端的薄壁钻头，所述内管总成包括岩芯管和可卡置在外管总成内的弹卡；步骤二、将薄壁钻头安装在外管下端，并将岩芯管安装在弹卡下端，弹卡悬挂在外管总成内，外管总成上端通过钻杆与钻机的动力头连接；步骤三、钻机的动力头驱动钻杆带动外管总成上的薄壁钻头旋转切削岩土，油缸加压进给，而岩芯管保持不旋转状态并套取岩芯，岩芯不断地进入岩芯管里；步骤四、当钻进的深度达到岩芯管的长度后，油缸将整个钻具提离孔底一小段距离以拔断岩芯，并通过钻机的夹持器夹紧固定钻杆；步骤五、放下绳索取芯打捞器，将装满岩芯的内管总成打捞出来，而钻杆和外管总成则保持不动，更换另一套内管总成以重新放入外管总成内进行下一轮的钻进；步骤六、重复步骤三至步骤五，直至钻进到预期钻探的深度后，油缸将整个钻具提离孔底一小段距离以拔断岩芯，放下绳索取芯打捞器，将装满岩芯的内管总成打捞出来，而...

【专利技术属性】
技术研发人员：王坚，刘绪勇，
申请(专利权)人：珠海市英格尔特种钻探设备有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44