[0001] 本发明涉及地质钻探技术领域，尤其是一种岩土地质钻探装置。

[0002] 岩土地质钻探装置是一种用于在岩土层中钻孔并取得地下岩石或土壤样本的设备，岩土地质钻探装置一般包括钻机、钻探用泵、空气压缩机、动力机和传动装置，以及与之配套的钻塔、拧管装置等，据地质条件的不同，可以选择冲击钻进、回转钻进或冲击—回转结合的钻进方式，以提高钻进效率和取样的准确性。

[0003] 目前，公开号为CN115749602A，公开日为2023年03月07日的中国发明专利提出了一种提高钻孔垂直度的地质勘测钻探设备及其钻探取样方法，包括：地质勘探设备、钻杆垂直度矫正机构和取样钻杆，钻杆垂直度矫正机构包括悬吊在地质勘探设备正面和侧面的圆锥体，两个圆锥体分别设置在钻探孔横向中分线和竖向中分线上；取样钻杆包括多节相互连接的特制钻杆，相邻两节特制钻杆连接部位设有弧形或者球形外凸接头。

[0004] 在使用时，利用钻机正面及侧面各倒吊的圆锥垂线准驱动钻杆的垂直度，钻探过程中采用内壁安装有环向垫块的套管，并通过连接处加装半球形接头的特制钻杆将装有特制钻头的取芯管送至地层中钻进取芯，并利用带有正向和反向钻齿的钻头来回钻探，不断修整钻探孔的孔壁。

[0005] 针对上述相关技术，通过控制驱动钻杆的垂直度能够使钻杆在钻孔初始阶段保持竖直，但是在钻探过程中，特质钻杆的球形结构会随着钻杆共同转动，对钻孔内壁进行摩擦，并不断及进行扩孔改变钻孔的形状，无法对钻杆起到良好的限位作用，同时由于地下的岩土坚硬程度不一致导致钻具在钻孔过程中会发生偏移，使钻孔发生偏斜现象，影响钻孔的精确度。

[0030] 以下结合附图1至图6对本发明作进一步详细说明。

[0031] 本发明实施例公开一种岩土地质钻探装置。参照附图1，一种岩土地质钻探装置，主要包括钻探平台1、钻探机2、钻杆4、钻具5和限位钻杆6，钻探机2连接在钻探平台1上，钻探机2的输出机构为方钻杆3，多个钻杆4依次固定安装在方钻杆3上，钻杆4和方钻杆3穿设于所述钻探孔101中，钻具5固定连接在钻杆4上，多个限位钻杆6分别设置在方钻杆3与钻杆4之间、钻杆4与钻杆4之间、钻杆4与钻具5之间。

[0032] 参照附图2至图3，方钻杆3的一端通过螺纹结构依次连接有钻杆4、限位钻杆6、钻杆4、限位钻杆6、钻具5，限位钻杆6包括活动套筒602和连接杆601，连接杆601的两端设置有用于和钻杆4、钻具5连接的螺纹结构，连接杆601的两端还分别设置有卡座611，卡座611为在连接杆601上切割形成的平面部，卡座611的设置方便对螺纹结构紧固时进行夹持；活动套筒602包括筒体6021、第一端盖6022和第二端盖6023，第一端盖6022固定设置在筒体6021上，第二端盖6023通过螺纹结构连接在筒体6021上，筒体6021的直径和钻具5的直径相同，连接杆601的外壁固定设置有第一卡环6031，筒体6021套设在第一卡环6031的一端，限位钻杆6和钻具5一起进入钻孔中时，连接杆601随着钻具5或者钻杆4一起转动，筒体6021不随连接杆601一起转动，连接杆601在钻孔内发生偏移时，活动套筒602的筒体6021贴在钻孔内壁上对连接杆601的起到限位作用，减小钻具5的偏移量，降低钻孔发生偏斜的概率，同时筒体6021不随连接杆601一起转动还能降低能耗。

[0033] 参照图4，筒体6021上均匀设置有多个第一定位孔609，上对应设置多个有第二定位孔6010，将活动套筒602的筒体6021和通过螺纹紧固后，将第一定位孔609和第二定位孔6010对准，并将定位销6011插入第一定位孔609和第二定位孔6010中，对筒体6021和进行限位，降低活动套筒602工作时筒体6021和发生相对转动导致活动套筒602掉落的风险。

[0034] 参照图5，限位钻杆6内部还设置有离合机构603，离合机构603包括第一卡环6031、第二卡环6032、第三卡环6033、第一弹性件6034和第二弹性件6035，第一弹性件6034和第二弹性件6035均为弹簧，第一卡环6031、第二卡环6032和第三卡环6033均为环形结构，第一卡环6031通过焊接固定在连接杆601的外壁上，第二卡环6032套在连接杆601上位于第一卡环6031远离钻具5的一侧，第三卡环6033套在连接杆601上位于第一卡环6031靠近钻具5的一侧，第二卡环6032和第三卡环6033通过在外壁上开设限位槽并滑动设置在筒体6021内壁上，第一卡环6031的两侧分别设置有第一卡齿6036和第二卡齿6037，第一卡齿6036设置在第一卡环6031上靠近第二卡环6032的一侧，第二卡齿6037设置在第一卡环6031上靠近第三卡环6033的一侧，第二卡环6032上对应第一卡齿6036设置有第一卡槽6038，第三卡环6033上对应第二卡齿6037设置有第二卡槽6039，第一弹性件6034的两端分别抵在第一卡环6031和第二卡环6032之间，第二弹性件6035的两端抵在第一卡环6031和第三卡环6033之间。

[0035] 第一弹性件6034和第二弹性件6035在自然状态下，第一卡齿6036与第一卡槽6038、第二卡齿6037与第二卡槽6039均处于互相分离状态，第一弹性件6034被压缩时，活动套筒602随着第二卡环6032向靠近钻具5的方向移动，第一卡齿6036卡在第一卡槽6038中；
第二弹性件6035被压缩时，活动套筒602随着第三卡环6033向远离钻具5的方向移动，第二卡齿6037卡在第二卡槽6039中。正常情况下活动套筒602会随着连接杆601沿在轴向方向移动，共同深入或者伸出钻孔，当活动套筒602卡在钻孔的内壁中时，连接杆601与活动套筒
602发生相对移动导致第一弹性件6034或者第二弹性件6035被压缩，使第一卡齿6036与第一卡槽6038啮合或者第二卡齿6037与第二卡槽6039啮合，连接杆601通过卡齿和第二卡环
6032或者第三卡环6033带动活动套筒602进行转动，帮助活动套筒602解卡。

[0036] 参照图5至图6，第一弹性件6034和第一卡环6031接触的端面之间设置有第一推力轴承605，第二弹性件6035和第一卡环6031接触的端面之间设置有第二推力轴承606，第一推力轴承605和第二推力轴承606可以将弹簧与第一卡环6031之间的滑动摩擦转换为第一推力轴承605或者第二推力轴承606内部的滚动摩擦，降低弹簧与第一卡环6031之间的摩擦，延长使用寿命，并减小摩擦造成的功率损耗，节约能耗。

[0037] 参照图5，活动套筒602的两端还设置有钻齿608，活动套筒602卡在钻孔中时，活动套筒602随着连接杆601一起转动的过程中，通过钻齿608对卡住活动套筒602的部位进行钻探，帮助活动套筒602快速解卡。

[0038] 参照图5至图6，限位钻杆6内部还设置有导向机构604，导向机构604包括第一导向件6041、第二导向件6042和第三导向件6043，第一导向件6041为在筒体6021内壁沿轴向均匀开设的多个导向槽，第二导向件6042为在第二卡环6032的外壁上均匀焊接的导向滑块，第三导向件6043为在第三卡环6033的外壁上均匀焊接的导向滑块，将第二卡环6032和第三卡环6033安装在筒体6021内部时，导向滑块可以在导向槽中进行滑动。当第二卡环6032或者第三卡环6033随着第一卡环6031转动时，导向滑块可以将第二卡环6032或者第三卡环6033的扭矩通过导向槽传递给筒体6021，带动筒体6021进行转动，均匀设置的多个导向槽和导向滑块可在传递扭矩时将应力进行分散在多个接触面上，减小第一导向件6041和第二导向件6042损坏的概率，延长使用寿命。

[0039] 参照图5至图6，限位钻杆6内部还设置有扭矩限制机构607，扭矩限制机构607包括第三弹性件6071和第四弹性件6072，筒体6021内部远离钻具5的一端设置有第一端盖6022，靠近钻具5的一端设置有第二端盖6023，第三弹性件6071和第四弹性件6072也为弹簧，且第三弹性件6071的弹力要大于第一弹性件6034的弹力，第四弹性件6072的弹力要大于第二弹性件6035的弹力，第三弹性件6071的两端分别抵接在第一端盖6022与第二卡环6032之间，第四弹性件6072的两端分别抵接在第二端盖6023与第三卡环6033之间，第一卡环6031上的第一卡齿6036上与对应的第一卡槽6038上的同侧均设置有第一导向面6073，第一卡环6031上的第二卡齿6037上与对应的第二卡槽6039上的同侧设置有第二导向面6074，第一导向面6073为在第一卡齿6036和第一卡槽6038同侧的边角通过切割形成的斜切面，第二导向面
6074为在第二卡齿6037和第二卡槽6039同侧的边角通过切割形成的斜切面。

[0040] 第一卡齿6036与第一卡槽6038啮合时，如果第一卡齿6036向第一卡槽6038传递的扭矩过大，第一卡齿6036和第一卡槽6038会沿着第一导向面6073的方向发生相对滑动，同时将第三弹性件6071进行压缩，第一卡齿6036和第一卡槽6038转动过一定位置后，第三弹性件6071会释放并再次将第一卡齿6036卡在第一卡槽6038中；同理第二卡齿6037卡在第二卡槽6039中时，第二卡齿6037向第二卡槽6039传递的扭矩过大时，第二卡齿6037和第二卡槽6039会沿着第二导向面6074的方向发生相对滑动，同时将第四弹性件6072进行压缩，并随后再次将第二卡齿6037卡在第二卡槽6039中。扭矩限制机构607的设置可以降低活动套筒602卡的太紧导致第一导向件6041和第二导向件6042发生断裂的风险，同时由于第三弹性件6071和第四弹性件6072会被多次压缩并再次释放使卡齿和卡槽脱离后再次啮合，间歇性的传递扭矩，能起到振动的效果，帮助活动套筒602在在钻孔中解卡。

[0041] 本发明实施例一种岩土地质钻探装置的具体实施原理为：将活动套筒602连接在钻杆4和钻具5或者钻杆4和钻杆4或者方钻杆3和钻杆4之间时，活动套筒602随着钻具5一起进入钻孔中，连接杆601随着钻具5或者钻杆4一起转动，筒体6021不随连接杆601一起转动，连接杆601在钻孔内发生偏移时，活动套筒602的筒体6021贴在钻孔内壁上对连接杆601的起到限位作用；当活动套筒602卡在钻孔的内壁中时，连接杆601与活动套筒602在轴向上发生相对移动导致第一弹性件6034或者第二弹性件6035被压缩，使第一卡齿6036与第一卡槽6038啮合或者第二卡齿6037与第二卡槽6039啮合，连接杆601带动活动套筒602进行转动；
如果第一卡环6031向第二卡环6032传递的扭矩过大时，第一卡齿6036和第一卡槽6038会沿着第一导向面6073的方向发生相对滑动，同时将第三弹性件6071进行压缩，使第二卡环
6032在轴向上发生退移，并在第一卡齿6036和第一卡槽6038转动过一定位置后，第三弹性件6071释放会再次将第一卡齿6036卡在第一卡槽6038中传递扭矩，第一卡环6031和第三卡环6033传递的扭矩过大时同理。

[0042] 综上所述，连接杆601在钻孔内发生偏移时，活动套筒602的筒体6021贴在钻孔内壁上对连接杆601的起到限位作用，减小钻具5的偏移量，降低钻孔发生偏斜的概率，同时筒体6021不随连接杆601一起转动还能降低能耗；离合机构603能够在活动套筒602被卡在钻孔中时，使连接杆601带动活动套筒602共同转动进行解卡，并在解卡完成后使连接杆601和活动套筒602分离，不需要活动套筒602一直转动来降低能耗；扭矩限制机构607能够在连接杆601将扭矩传递给活动套筒602的过程中，降低扭矩过大导致连接部位发生破碎的风险，同时扭矩限制机构607还能够间歇性的传递扭矩，起到震动效果，帮助活动套筒602在钻孔中解卡。

[0043] 以上均为本发明的较佳实施例，并非依此限制本发明的保护范围，故：凡依本发明的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本发明的保护范围之内。