螺旋式取土钻具的制作方法

本实用新型涉及土层取芯技术，具体是一种螺旋式取土钻具。

背景技术：

土层取芯是指为了解土层的地质情况，对所钻土层进行取样的过程。在现有技术条件下，土层取芯方法主要包括：干钻法（利用单取芯管干钻取得土芯）、贯击法（利用重锤连续下击取土器取得土芯）、水钻法（利用水或泥浆作为冲洗液，通过单管钻进取得土芯）。实践表明，现有土层取芯方法由于自身原理所限，存在如下问题：一、采用干钻法和贯击法进行土层取芯时，由于土芯是被挤压进入管内的，带来了如下问题：其一，钻进越深，取芯阻力便越大，因此每取得一小段土芯，便需要将取得的土芯提到钻孔外并倒出，由此导致取芯效率低。其二，土芯在被挤压过程中会经历高温摩擦，导致土芯的物理化学指标（硬度、湿度、微生物、化合物等）与原土明显不一致，由此导致取芯质量差。其三，取得的土芯需要采用敲击振动的方法倒出，由此容易导致土芯破碎，从而同样导致取芯质量差。二、采用水钻法进行土层取芯时，由于取芯过程中用到水或泥浆，导致该方法在应用于弱土层（水溶性土、砂质土等）时，无法将土芯取上来，由此导致该方法适用范围受限。基于此，有必要发明一种全新的土层取芯工具，以解决现有土层取芯方法存在的上述问题。

技术实现要素：

本实用新型为了解决现有土层取芯方法取芯效率低、取芯质量差、适用范围受限的问题，提供了一种螺旋式取土钻具。

本实用新型是采用如下技术方案实现的：

螺旋式取土钻具，包括钻头、取芯管、连接头、集土管；

所述钻头包括圆管体I、螺旋叶片I；

圆管体I的外侧壁上部设有外螺纹；圆管体I的下管口边沿开设有若干个豁口，且各个豁口围绕圆管体I的轴线等距排列；每个豁口内均嵌装有一个切割刀片；螺旋叶片I盘旋固定于圆管体I的外侧壁；

所述取芯管包括圆管体II、螺旋叶片II；

圆管体II的内侧壁上部和内侧壁下部均设有内螺纹，且圆管体II的下端与圆管体I的上端可拆卸地拧装在一起；螺旋叶片II盘旋固定于圆管体II的外侧壁，且螺旋叶片II的下端与螺旋叶片I的上端可拆卸地衔接在一起；

所述连接头包括圆管体III、螺旋叶片III；

圆管体III的外侧壁上部和外侧壁下部均设有外螺纹，且圆管体III的下端与圆管体II的上端可拆卸地拧装在一起；圆管体III的内腔中部设有水平隔板；螺旋叶片III盘旋固定于圆管体III的外侧壁，且螺旋叶片III的下端与螺旋叶片II的上端可拆卸地衔接在一起；

所述集土管包括圆管体IV、螺旋叶片IV；

圆管体IV的上管口为缩口，且缩口的内侧壁设有圆锥螺纹；圆管体IV的侧壁上部贯通开设有进土孔，且进土孔位于缩口的下方；圆管体IV的内侧壁下部设有内螺纹，且圆管体IV的下端与圆管体III的上端可拆卸地拧装在一起；螺旋叶片IV盘旋固定于圆管体IV的外侧壁，且螺旋叶片IV的下端与螺旋叶片III的上端可拆卸地衔接在一起。

使用时，圆管体IV的上管口通过圆锥螺纹与外部钻杆连接。具体使用过程如下：外部钻杆依次通过圆管体IV、圆管体III、圆管体II、圆管体I带动各个切割刀片进行钻进，各个切割刀片一方面将位于圆管体I正下方的土体切割成为土芯，另一方面将位于圆管体I周围的土体切割成为土粉。在钻进过程中，土芯向上推送，由此依次填充圆管体I的内腔、圆管体II的内腔、圆管体III的内腔下部（当土芯顶到水平隔板的下表面时，圆管体III的内腔下部即被填满）。与此同时，土粉依次经由螺旋叶片I、螺旋叶片II、螺旋叶片III、螺旋叶片IV向上推送，并经由进土孔进入圆管体IV的内腔后落在水平隔板的上表面，由此依次填充圆管体III的内腔上部、圆管体IV的内腔（当土粉溢出进土孔外时，圆管体IV的内腔即被填满）。待圆管体III的内腔下部或圆管体IV的内腔被填满后，需通过外部钻杆将本实用新型提到钻孔外，并将取得的土芯和土粉倒出，由此完成一个回次的土层取芯过程。

基于上述过程，与现有土层取芯方法相比，本实用新型基于全新结构，实现了土层取芯，由此具备了如下优点：一、与干钻法和贯击法相比，本实用新型一方面通过采用螺旋叶片，实现了将钻进过程中产生的土粉及时排出，另一方面通过设置集土管，实现了将排出的土粉储存起来（排出的土粉无需排至地面），由此使得土芯在进入管内的过程中受到的压力很小，从而带来了如下优点：其一，取芯阻力不会随着钻进深度的增加而变大，由此实现了连续、快速地取芯（只有当圆管体III的内腔下部或圆管体IV的内腔被填满后，才需要将取得的土芯提到钻孔外倒出），从而有效提高了取芯效率。其二，由于土芯在进入管内的过程中受到的压力很小，使得土芯不会受到高温摩擦，由此使得土芯的物理化学指标（硬度、湿度、微生物、化合物等）与原土基本一致，从而有效提高了取芯质量。其三，取得的土芯可直接倒出，而无需采用敲击振动的方法倒出，由此有效避免了土芯破碎，从而同样有效提高了取芯质量。二、与水钻法相比，本实用新型无需用到水或泥浆，因此在应用于弱土层（水溶性土、砂质土等）时，本实用新型能够轻易地将土芯取上来，由此有效扩大了适用范围。三、本实用新型创造性地使用了集土管，并由螺旋把土粉导入其中，使螺旋钻进这一只能用于浅孔大扭矩螺旋钻机的施工技术能应用于小钻机、深孔钻进中（钻具全长5~10米，且孔径小），且实现了土层无扰动取芯。

本实用新型结构合理、设计巧妙，有效解决了现有土层取芯方法取芯效率低、取芯质量差、适用范围受限的问题，适用于土层取芯。

附图说明

图1是本实用新型的第一种结构示意图。

图2是本实用新型的第二种结构示意图。

图中：11-圆管体I，12-螺旋叶片I，13-切割刀片，21-圆管体II，22-螺旋叶片II，31-圆管体III，32-螺旋叶片III，41-圆管体IV，42-螺旋叶片IV，43-进土孔。

具体实施方式

实施例一

螺旋式取土钻具，包括钻头、取芯管、连接头、集土管；

所述钻头包括圆管体I11、螺旋叶片I12；

圆管体I11的外侧壁上部设有外螺纹；圆管体I11的下管口边沿开设有若干个豁口，且各个豁口围绕圆管体I11的轴线等距排列；每个豁口内均嵌装有一个切割刀片13；螺旋叶片I12盘旋固定于圆管体I11的外侧壁；

所述取芯管包括圆管体II21、螺旋叶片II22；

圆管体II21的内侧壁上部和内侧壁下部均设有内螺纹，且圆管体II21的下端与圆管体I11的上端可拆卸地拧装在一起；螺旋叶片II22盘旋固定于圆管体II21的外侧壁，且螺旋叶片II22的下端与螺旋叶片I12的上端可拆卸地衔接在一起；

所述连接头包括圆管体III31、螺旋叶片III32；

圆管体III31的外侧壁上部和外侧壁下部均设有外螺纹，且圆管体III31的下端与圆管体II21的上端可拆卸地拧装在一起；圆管体III31的内腔中部设有水平隔板；螺旋叶片III32盘旋固定于圆管体III31的外侧壁，且螺旋叶片III32的下端与螺旋叶片II22的上端可拆卸地衔接在一起；

所述集土管包括圆管体IV41、螺旋叶片IV42；

圆管体IV41的上管口为缩口，且缩口的内侧壁设有圆锥螺纹；圆管体IV41的侧壁上部贯通开设有进土孔43，且进土孔43位于缩口的下方；圆管体IV41的内侧壁下部设有内螺纹，且圆管体IV41的下端与圆管体III31的上端可拆卸地拧装在一起；螺旋叶片IV42盘旋固定于圆管体IV41的外侧壁，且螺旋叶片IV42的下端与螺旋叶片III32的上端可拆卸地衔接在一起。

在本实施例中，如图1所示，螺旋叶片I12、螺旋叶片II22、螺旋叶片III32、螺旋叶片IV42均为双螺旋叶片。

具体实施时，圆管体I11、圆管体II21、圆管体III31、圆管体IV41均为钢质圆管；螺旋叶片I12、螺旋叶片II22、螺旋叶片III32、螺旋叶片IV42均为钢质叶片；各个切割刀片13均为合金刀片或复合刀片。各个切割刀片13均为直角梯形刀片，且各个直角梯形刀片的锐角部一一对应地嵌装于各个豁口内。

实施例二

螺旋式取土钻具，包括钻头、取芯管、连接头、集土管；

所述钻头包括圆管体I11、螺旋叶片I12；

圆管体I11的外侧壁上部设有外螺纹；圆管体I11的下管口边沿开设有若干个豁口，且各个豁口围绕圆管体I11的轴线等距排列；每个豁口内均嵌装有一个切割刀片13；螺旋叶片I12盘旋固定于圆管体I11的外侧壁；

所述取芯管包括圆管体II21、螺旋叶片II22；

圆管体II21的内侧壁上部和内侧壁下部均设有内螺纹，且圆管体II21的下端与圆管体I11的上端可拆卸地拧装在一起；螺旋叶片II22盘旋固定于圆管体II21的外侧壁，且螺旋叶片II22的下端与螺旋叶片I12的上端可拆卸地衔接在一起；

所述连接头包括圆管体III31、螺旋叶片III32；

圆管体III31的外侧壁上部和外侧壁下部均设有外螺纹，且圆管体III31的下端与圆管体II21的上端可拆卸地拧装在一起；圆管体III31的内腔中部设有水平隔板；螺旋叶片III32盘旋固定于圆管体III31的外侧壁，且螺旋叶片III32的下端与螺旋叶片II22的上端可拆卸地衔接在一起；

所述集土管包括圆管体IV41、螺旋叶片IV42；

圆管体IV41的上管口为缩口，且缩口的内侧壁设有圆锥螺纹；圆管体IV41的侧壁上部贯通开设有进土孔43，且进土孔43位于缩口的下方；圆管体IV41的内侧壁下部设有内螺纹，且圆管体IV41的下端与圆管体III31的上端可拆卸地拧装在一起；螺旋叶片IV42盘旋固定于圆管体IV41的外侧壁，且螺旋叶片IV42的下端与螺旋叶片III32的上端可拆卸地衔接在一起。

在本实施例中，如图2所示，螺旋叶片I12、螺旋叶片II22、螺旋叶片III32、螺旋叶片IV42均为单螺旋叶片。

具体实施时，圆管体I11、圆管体II21、圆管体III31、圆管体IV41均为钢质圆管；螺旋叶片I12、螺旋叶片II22、螺旋叶片III32、螺旋叶片IV42均为钢质叶片；各个切割刀片13均为合金刀片或复合刀片。各个切割刀片13均为直角梯形刀片，且各个直角梯形刀片的锐角部一一对应地嵌装于各个豁口内。

以上内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限制本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍属于本实用新型的专利涵盖范围之内。