本發(fā)明涉及工程地質(zhì)鉆探技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于薄壁鉆具的工程地質(zhì)鉆探施工方法。

背景技術(shù)：

工程地質(zhì)鉆探是按照一定的目的與要求，利用鉆探機(jī)具鉆入地層，取出巖芯和土樣以探明地質(zhì)情況和地基承載能力，這需要鉆進(jìn)表土層并具有特殊的取樣要求，而且還需要在鉆孔內(nèi)進(jìn)行專門的測試工作，采取原狀土樣是工程鉆探的目的之一，這是為測定土的天然結(jié)構(gòu)的容量、密度、溫度、抗剪切強(qiáng)度和壓縮系數(shù)等物理力學(xué)性質(zhì)，以進(jìn)行巖土的特性描述并確定土層的承載能力和穩(wěn)定性，為各類工程建筑提供可靠的設(shè)計(jì)依據(jù)。

目前應(yīng)用最廣的工程地質(zhì)鉆探是利用立軸鉆機(jī)（如XY-1或XY-2型）和單管鉆具，用硬質(zhì)合金鉆頭機(jī)械回轉(zhuǎn)方法鉆進(jìn)，不送水干鉆，每次進(jìn)尺0.5~2米，提一次大鉆，取巖芯和進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)時(shí)需要將全套鉆桿鉆具從孔內(nèi)提出來，，這種方法最大的優(yōu)點(diǎn)是成本低，操作簡單，但鉆機(jī)鉆具的局限性、缺點(diǎn)也非常明顯，由于采用單管鉆進(jìn)，對土層擾動(dòng)大，復(fù)雜地層難提取原狀土樣，導(dǎo)致巖芯質(zhì)量不佳；在取芯和標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)時(shí)，還需要反復(fù)提起或放下整個(gè)鉆桿和鉆具，容易破壞孔壁，經(jīng)常發(fā)生掉塊、塌孔等現(xiàn)象，導(dǎo)致卡鉆事故；此外，在進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)時(shí)，鉆桿受到錘擊發(fā)生彈性變形易撞擊孔壁，影響孔壁穩(wěn)定，同時(shí)鉆桿與孔壁摩擦影響測試精度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種基于薄壁鉆具的工程地質(zhì)鉆探施工方法，其采用單動(dòng)雙管鉆具全孔跟管鉆進(jìn)，在取芯和標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)時(shí)，鉆桿和外管總成則始終在鉆孔內(nèi)保持不動(dòng)，對土層擾動(dòng)小，保護(hù)孔壁免受破壞。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：

一種基于薄壁鉆具的工程地質(zhì)鉆探施工方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、選擇鉆具，所述鉆具采用單動(dòng)雙管的薄壁鉆具，所述鉆具包括外管總成和內(nèi)管總成，所述外管總成包括外管以及安裝在外管下端的薄壁鉆頭，所述內(nèi)管總成包括巖芯管和可卡置在外管總成內(nèi)的彈卡；

步驟二、將薄壁鉆頭安裝在外管下端，并將巖芯管安裝在彈卡下端，彈卡懸掛在外管總成內(nèi)，外管總成上端通過鉆桿與鉆機(jī)的動(dòng)力頭連接；

步驟三、鉆機(jī)的動(dòng)力頭驅(qū)動(dòng)鉆桿帶動(dòng)外管總成上的薄壁鉆頭旋轉(zhuǎn)切削巖土，油缸加壓進(jìn)給，而巖芯管保持不旋轉(zhuǎn)狀態(tài)并套取巖芯，巖芯不斷地進(jìn)入巖芯管里；

步驟四、當(dāng)鉆進(jìn)的深度達(dá)到巖芯管的長度后，油缸將整個(gè)鉆具提離孔底一小段距離以拔斷巖芯，并通過鉆機(jī)的夾持器夾緊固定鉆桿；

步驟五、放下繩索取芯打撈器，將裝滿巖芯的內(nèi)管總成打撈出來，而鉆桿和外管總成則保持不動(dòng)，更換另一套內(nèi)管總成以重新放入外管總成內(nèi)進(jìn)行下一輪的鉆進(jìn)；

步驟六、重復(fù)步驟三至步驟五，直至鉆進(jìn)到預(yù)期鉆探的深度后，油缸將整個(gè)鉆具提離孔底一小段距離以拔斷巖芯，放下繩索取芯打撈器，將裝滿巖芯的內(nèi)管總成打撈出來，而鉆桿和外管總成在鉆孔內(nèi)保持不動(dòng)；

步驟七、將標(biāo)準(zhǔn)貫入器通過一根根測試桿連接起來，穿過鉆桿和外管總成送至鉆孔底部；

步驟八、測試桿的頂端連接標(biāo)貫錘座，利用測試桿上方的標(biāo)貫錘自由落體的方式擊打標(biāo)貫錘座，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，在試驗(yàn)期間，鉆桿和外管總成在鉆孔內(nèi)保持不動(dòng)；

步驟九、標(biāo)準(zhǔn)貫入實(shí)驗(yàn)完成后，利用主卷揚(yáng)機(jī)快速地將標(biāo)準(zhǔn)貫入器提出來。

作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，在步驟四和步驟六中，油缸將整個(gè)鉆具提離距孔底100mm處以拔斷巖芯。

作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述外管總成的最小內(nèi)徑不低于56mm，所述標(biāo)準(zhǔn)貫入器的最大外徑不超過50mm。

作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，所述薄壁鉆頭的外徑為75.7mm，內(nèi)徑為56mm。

作為上述技術(shù)方案的改進(jìn)，在步驟二中，調(diào)整并檢查內(nèi)管總成的長度，保證其不與鉆頭內(nèi)壁的臺階部位不接觸，過水間隙不超過1mm。

本發(fā)明的有益效果有：

本鉆探施工方法采用單動(dòng)雙管鉆具全孔跟管鉆進(jìn)，在回轉(zhuǎn)時(shí)壓入鉆進(jìn)，鉆進(jìn)速度非?？?，泥漿消耗少，巖芯管保持不旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，對土層擾動(dòng)小，取芯質(zhì)量高，可提取原狀土樣，在取芯和標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)時(shí)，鉆桿和外管總成則始終在鉆孔內(nèi)保持不動(dòng)，保護(hù)孔壁，避免反復(fù)提鉆破壞孔壁，同時(shí)也減少測試桿與孔壁的摩擦，減少不確定因素，使試驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確。

附圖說明

下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，其中：

圖1是本發(fā)明實(shí)施例在鉆進(jìn)取芯時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明實(shí)施例在標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)時(shí)的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示 ，本發(fā)明中的鉆具為單動(dòng)雙管的薄壁鉆具，包括外管總成1和插設(shè)在外管總成1內(nèi)的內(nèi)管總成2，所述外管總成1包括從上至下依次連接的彈卡擋頭11、彈卡室12、座環(huán)13、外管14、擴(kuò)孔器15以及薄壁鉆頭16，所述外管總成1的最小內(nèi)徑不低于56mm，薄壁鉆頭16采用硬質(zhì)合金制成，也可采用復(fù)合片鉆頭或金剛石孕鑲鉆頭，外徑為75.7mm，內(nèi)徑為56mm，所述內(nèi)管總成2包括從上至下依次連接的鉆具頭總成21、巖芯管22、卡簧座23以及卡簧24，座環(huán)13可限位支撐鉆具頭總成21，鉆具頭總成21上設(shè)有可與彈卡擋頭11配合卡緊的彈卡25。

如圖2所示，外管總成1內(nèi)穿設(shè)有測試桿3，測試桿3上端連接標(biāo)貫錘座4，下端連接標(biāo)準(zhǔn)貫入器5，標(biāo)準(zhǔn)貫入器5的最大外徑不超過50mm，以便插入外管總成1內(nèi)。

本發(fā)明的一種基于薄壁鉆具的工程地質(zhì)鉆探施工方法，包括以下步驟：

步驟一、選擇鉆具，所述鉆具采用單動(dòng)雙管的薄壁鉆具；

步驟二、將薄壁鉆頭16安裝在外管14下端，并將巖芯管22安裝在彈卡25下端，彈卡25懸掛在彈卡室12內(nèi)，調(diào)整并檢查內(nèi)管總成2的長度，保證卡簧座23不與鉆頭16內(nèi)壁的臺階部位不接觸，過水間隙不超過1mm，彈卡擋頭11上端通過鉆桿與鉆機(jī)的動(dòng)力頭連接；

步驟三、鉆機(jī)的動(dòng)力頭驅(qū)動(dòng)鉆桿帶動(dòng)外管總成1上的薄壁鉆頭16旋轉(zhuǎn)切削巖土，油缸加壓進(jìn)給，而巖芯管22保持不旋轉(zhuǎn)狀態(tài)并套取巖芯，巖芯不斷地進(jìn)入巖芯管22里；

步驟四、當(dāng)鉆進(jìn)的深度達(dá)到巖芯管22的長度后，油缸將整個(gè)鉆具提離距孔底100mm處以拔斷巖芯，并通過鉆機(jī)的夾持器夾緊固定鉆桿；

步驟五、放下繩索取芯打撈器，將裝滿巖芯的內(nèi)管總成2打撈出來，而鉆桿和外管總成1則保持不動(dòng)，更換另一套內(nèi)管總成2以重新放入外管總成1內(nèi)進(jìn)行下一輪的鉆進(jìn)；

步驟六、重復(fù)步驟三至步驟五，直至鉆進(jìn)到預(yù)期鉆探的深度后，油缸將整個(gè)鉆具提離距孔底100mm處以拔斷巖芯，放下繩索取芯打撈器，將裝滿巖芯的內(nèi)管總成2打撈出來，而鉆桿和外管總成1在鉆孔內(nèi)保持不動(dòng)；

步驟七、將標(biāo)準(zhǔn)貫入器5通過一根根測試桿3連接起來，穿過鉆桿和外管總成1送至鉆孔底部；

步驟八、測試桿3的頂端連接標(biāo)貫錘座4，利用測試桿3上方的標(biāo)貫錘自由落體的方式擊打標(biāo)貫錘座4，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，在試驗(yàn)期間，鉆桿和外管總成1在鉆孔內(nèi)保持不動(dòng)；

步驟九、標(biāo)準(zhǔn)貫入實(shí)驗(yàn)完成后，利用主卷揚(yáng)機(jī)快速地將標(biāo)準(zhǔn)貫入器5提出來。

在本發(fā)明方法的步驟二中，卡簧座23不與鉆頭16內(nèi)壁的臺階部位不接觸，方便送水鉆進(jìn)，而過水間隙不超過1mm，能夠避免泥土在鉆進(jìn)過程中進(jìn)入到巖芯管22與外管14之間的間隙中，防止導(dǎo)致卡死巖芯管22。

鉆具在回轉(zhuǎn)時(shí)壓入鉆進(jìn)，全孔跟管鉆進(jìn)速度非?？?，在沙巖地層及鵝卵石地層能夠在8小時(shí)內(nèi)鉆進(jìn)25米左右，泥漿消耗少，由于巖芯管22保持不旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，對土層擾動(dòng)小，取芯質(zhì)量高，可提取原狀土樣，在取芯和標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)時(shí)，鉆桿和外管總成1則始終在鉆孔內(nèi)保持不動(dòng)，起到保護(hù)孔壁的作用，避免反復(fù)提鉆破壞孔壁，同時(shí)也減少測試桿3與孔壁的摩擦，避免測試桿3彎曲變形時(shí)撞擊孔壁，減少不確定因素，使試驗(yàn)結(jié)果更準(zhǔn)確。

以上所述，只是本發(fā)明的較佳實(shí)施方式而已，但本發(fā)明并不限于上述實(shí)施例，只要其以任何相同或相似手段達(dá)到本發(fā)明的技術(shù)效果，都應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。