特表 2023-543523 緩んだ地盤から固い地盤までほぼ元の状態のコアを回収するための掘削システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2023-10-16

(54)【発明の名称】緩んだ地盤から固い地盤までほぼ元の状態のコアを回収するための掘削システム

(51)【国際特許分類】

   E21B 25/00 20060101AFI20231006BHJP

【ＦＩ】

E21B25/00

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2023520013

(86)(22)【出願日】2021-09-24

(85)【翻訳文提出日】2023-05-02

(86)【国際出願番号】 EP2021076384

(87)【国際公開番号】W WO2022069372

(87)【国際公開日】2022-04-07

(31)【優先権主張番号】01240/20

(32)【優先日】2020-09-30

(33)【優先権主張国・地域又は機関】CH

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】523115232

【氏名又は名称】ステューマテック アーゲー

(74)【代理人】

【識別番号】100091683

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼川 俊雄

(74)【代理人】

【識別番号】100179316

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 寛奈

(72)【発明者】

【氏名】ステューダー，ダニエル

(57)【要約】

本装置は、杭打ちハンマーを伴う従来の回転駆動部で動作する。ドリルヘッドのトルク及打撃は、ドリルビットでドリル初期管（８）に伝達される。回転初期パイプ（８）の内部に、非回転スリーブ（１７）が存在する。非回転スリーブ（１７）は、底部で、その下で回転するドリルビットの内側に付けられる。特有の特徴として、スリーブ（１７）は、圧縮力及び張力によって、スリーブアダプタ（２１）を介して、互いに対して回転可能である軸方向連続部に接続され、また、回転ドリルヘッドと一緒に、該連続部に接続された圧力、フラッシング、及び回収用パイプＰＦＲ（１９）にも接続される。ＰＦＲ（１９）はドリルヘッド及びドリルパイプと一緒に回転し、スリーブアダプタ（２１）は、非回転スリーブ（１７）に接続される。ＰＦＲに関して、第一に、スリーブ（１７）は上から加圧され、第二に、ボアのためのフラッシング水がＰＦＲ（１９）に誘導され、押圧スリーブ（１７）から外向きに押し出されるように、フラッシングがもたらされ、第三に、ほとんど損傷がない掘削サンプルを得るためのスリーブ（１７）の回収が可能になる。
【選択図】図２２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

固い地盤を緩くするためにコア掘削し、前記地盤からサンプルを取得するための方法であって、初期管（８）は、回転及び重ねたラミングによって、掘削システム（４）によって前記地盤の中に掘削され、前記掘削システム（４）は、前記初期管（８）と、底部で前記初期管（８）に締結されたドリルビット（１０）とを有し、また、１つ以上のドリル管セクションから成る可能な取り付け可能ドリル管（９）を有し、前記初期管（８）の内部で、スリーブ（１７）またはドリルコアキャッチャーが前記初期管（８）と一緒に軸方向に進み、
ａ）端に配置されたドリルビット（１０）を伴う前記初期パイプ（８）及び前記可能なドリルパイプ（９）は、ハンマー衝撃力を受けることができる駆動可能ドリルヘッド（５）によって回転してハンマーで打つ際に前記地盤の中に掘削され、前記初期パイプ（８）の前記スリーブ（１７）は、前記ドリルコアが前記スリーブ（１７）の中で比較的増大した結果として、回転しないで、前記初期パイプ（８）によって保持され、圧力、フラッシング、及び回収用パイプ（１９）によって、上から押し下げられ、これにより、前記スリーブ（１７）は、前記初期管（８）と一緒に軸方向において下方に移動し、ひいては、ドリルコアは、前記スリーブ（１７）の内部で増大し、前記圧力、フラッシング、及び回収用管（１９）は、前記初期管（８）及び前記可能なドリル管（９）と一緒に回転する、または、ドリルヘッドアダプタが上部で回転し、前記回転ドリルヘッド（５）に接続されるとき、互いに対して回転できる部分、もしくは回転式円板本体を伴うスリーブアダプタ（２１）によって回転しないで前記スリーブ（１７）を加圧する、のどちらかを行い、前記圧力、フラッシング、及び回収用管（１９）は、回転しないで、前記スリーブ（１７）を加圧し、
ｂ）前記スリーブ（１７）が充填された後、前記ドリルヘッド（５）は、前記初期パイプ（８）または前記可能なドリルパイプ（９）を持ち上げ、前記初期パイプ（８）の上にあり前記底部の上に依然としてある任意のドリルパイプ（９）のねじを緩めることによって、前記圧力、フラッシング、及び回収用パイプ（１９）は露出し、前記スリーブ（１７）と一緒に、前記初期パイプ（８）から引き出され、前記スリーブ（１７）は、前記圧力、フラッシング、及び回収用パイプ（１９）から取り外されることを特徴とする、方法。

【請求項2】

ステップｂ）の後、
ｃ）空のスリーブ（１７）は、前記底部で、前記圧力、フラッシング、及び回収用パイプ（１９）に接続され、前記圧力、フラッシング、及び回収用パイプ（１９）に吊され、前記初期パイプ（８）の中に入るように下がり、掘削深さに応じて、前記圧力、フラッシング、及び回収用パイプ（１９）の１つ以上のセクションは延長パイプ（５３）として挿入され、それに応じて、前記ドリルパイプ（９）の１つ以上のドリルパイプセクションは前記ドリルヘッド（５）に挿入及び結合され、
ｄ）前記スリーブ（１７）が充填されるまで、掘削は継続し、ステップｄ）の後、ステップｂ）を繰り返し、
これらのプロセスと並行して、または時間遅延が生じて、前記ドリルコアは、適切な水平管セクションに機械で、油圧で、または空気圧で、ケーシング（１７）の水平位置における前記回収されたケーシング（１７）から取り出されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。

【請求項3】

前記スリーブ（１７）の下端において、中心に向かって下側口エリアの内部に最初に指向されたばね鋼要素（２０）が、前記スリーブ（１７）が下側にあるとき、前記掘削サンプルが前記スリーブ（１７）の中で回って増大することによって揺れ動き、前記ばね鋼要素（２０）は、前記スリーブ（１７）から引き出されるとき、前記ドリルコアを前記スリーブ（１７）に保定することを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。

【請求項4】

固定ロッドは前記スリーブ（１７）を保定するために設置されていないことを特徴とする、請求項１～３のいずれか１項に記載の方法。

【請求項5】

前記初期パイプ（８）及び任意のドリルパイプ（９）及び前記圧力、フラッシング、ならびに回収用パイプ（１９）は、回転駆動部によって機械的に駆動された前記ドリルヘッド（５）をねじ込み、前記ドリルヘッド（５）のねじを緩めることによって接続及び分離されることを特徴とする、請求項１～４のいずれか１項に記載の方法。

【請求項6】

請求項１に記載の方法を実行するためのデバイスであって、杭打ち機及びトルクによって上から衝撃受けることができる回転可能掘削ヘッド（５）を伴う回転駆動部を有し、前記トルクは、前記端に配置されたドリルビット（１０）を伴う初期管（８）に伝達され、また、上部で前記初期管（８）に接続された１つ以上のドリルパイプセクションから成る可能なドリルパイプ（９）に伝達でき、前記初期管（８）の内側に、スリーブ（１７）またはボアコアキャッチャーは、各々、回転フラッシュを自由にし、それによって、前記スリーブ（１７）は、互いに対して回転できる部分と、前記部分に接続された圧力、フラッシング、及び回収用パイプ（１９）とを有するスリーブアダプタ（２１）によって、圧力ロック及びけん引力ロックして、前記回転ドリルヘッド（５）に接続され、それによって、前記圧力、フラッシング、及び回収用パイプ（１９）は、同速で回転して前記ドリルヘッド（５）に接続され、前記スリーブ（１７）は、前記スリーブ（１７）から取り外し可能である前記スリーブアダプタ（２１）を介して、前記圧力、フラッシング、及び回収用パイプ（１９）によって衝撃可能である、または、前記圧力、フラッシング、及び回収用管（１９）は回転しないで前記ドリルヘッド（５）に接続され、前記スリーブ（１７）は、圧力により、前記圧力、フラッシング、及び回収用管（１９）によって衝撃可能である、のどちらかである一方、回転式円板本体が、前記圧力、フラッシング、及び回収用管（１９）の上部に相互に回転可能部分を伴うドリルヘッドアダプタとして据え付けられ、前記回転ドリルヘッド（５）に接続されることを特徴とする、デバイス。

【請求項7】

前記スリーブ（１７）は、回転自由に前記初期管（８）の底部に沿って回転する前記ドリルビット（１０）の上端に、半径方向で内向きに突出する突起（１６）に接触して下端で据え付けられることを特徴とする、請求項６に記載のデバイス。

【請求項8】

固定ロッドは前記スリーブ（１７）を保持するために設置されていないことを特徴とする、請求項６または７に記載のデバイス。

【請求項9】

前記スリーブ（１７）は、下側口領域に、受けたドリルコアを留めるために前記内部に突出するばね鋼要素（２０）を有することを特徴とする、請求項６～８のいずれか１項に記載のデバイス。

【請求項10】

互いに対して回転できる前記スリーブアダプタ（２１）または前記回転式円板本体の部分は、ドリルヘッドアダプタとして軸方向に連続し、プラスチック硬質ゴムの介在されたシールリング（３６）があることを特徴とする、請求項６～９のいずれか１項に記載のデバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この掘削システムは、具体的には軟かい地盤だけではなく固い地盤からも、ドリルコアを取り込むための方法及びデバイスに関し、それによって、ほとんど元の状態のドリルコアのサンプルを取り込んで堆積できる。

【背景技術】

【0002】

これによって、円筒形ドリルコア、いわゆる、ドリルコアキャッチャーまたはドリルサンプルキャッチャーは、中空円筒形スリーブの地盤から取得され、地表に運ばれることを意味する。そのようなコアは、例えば、約１メートルの長さ、１０ｃｍ～２０ｃｍの直径がある。しかしながら、それらの長さは、掘削機の要件及び寸法に応じて、かなり大きくまたは小さくなる可能性もある。地表において、このドリルコアは、中空円筒形スリーブから取り出され、次に、例えば、半円筒の内側シェルの上に、または平坦基部の上に水平に自由に接近可能に横たわっている。そのような土壌サンプルが、スリーブから取り出されるとき、物質の堅さに起因して部分的に崩れる限りにおいて、それは１００％元の状態であることはない。しかしながら、また、スリーブは、例えば硬質ポリ塩化ビニル材または別の適切な材料から作られたライナーの内側に装備でき、ライナーは、スリーブの内壁に接触してピッタリ適合することにより、このライナーは、また、掘削作業中にスリーブと一緒に、土壌物質の全体にわたって押される。この場合、スリーブが回収された後、ライナーは、地盤にあったときと同じように、ドリルコアが不変である状態でスリーブから取り出され、ライナーが、例えば、切片になるように直径を切断することによって後で開放でき、その結果、サンプルは、完全に元の状態のままである。ライナーを使用する１つの利点として、スリーブからの回収後、ドリルコアに存在する任意の揮発性汚染物質が、ドリルコアに閉じ込められ、ドリルコアに貯蔵されたままになることが挙げられる。しかしながら、ライナーの使用はより複雑であり、また、そのようなライナーを用いない掘削よりも高価になる。

【0003】

このように回収された土壌サンプルにより、土質に関する情報が提供され、具体的には、時間をかけて土壌に浸透している任意の汚染物質に関する情報が提供される。したがって、信頼性があるダメージレジスタを作成でき、そのような土壌を改善するための適切な測定を開始できる。それは、土壌の質、腐植土の鉱物組成、及びその栄養の豊富度に関する知識が得られる農学、または起こり得る土壌欠乏について学習する農学に特に着目している。次に、土壌がどの作物に適切であるかについて、また、肥料をどのように散布するべきかに関する知識を得ることができ、この知識により、最終的に、農地の生態学的管理及び高収率管理を促進する。そのようなコア掘削は、また、古い埋め立て地、汚染したと疑われる土壌、及び緩い岩石層の土壌サンプルを取得するのにも適切であり、すなわち、同様に、細砂層、泥炭層、及び海の白亜の土壌サンプルも取得するのにも適切である。また、掘削法は、地下水中の土層でも機能する。

【0004】

固い地盤からの地質工学的評価のために土壌サンプルを取得することは十分に既知であり、頻繁に使用される。現在、米国材料試験協会（ＡＳＴＭ）規格Ｄ１５８６に定義され、国際的に認められた標準貫入試験（ＳＰＴ）が存在している。検査では、５０．８ｍｍの外径、及び３５ｍｍの内径、約６５０ｍｍの長さがある壁の厚いサンプル管が使用される。これは、７６０ｍｍの距離にわたって落下する６３．５ｋｇの質量があるスライドハンマーの衝撃によって、掘削孔の底部にある地盤中に動かされる。サンプルパイプは、地盤中に１５０ｍｍ動かされ、次に、１回の打撃で１５０ｍｍ貫入するパイプを、４５０ｍｍの深さまで貫入させるのに必要な打撃数が記録される。２回目及び３回目の６インチの貫入に必要な打撃数の合計は、打撃／フィート（ｂｐｆ）で表される「標準貫入抵抗」または「Ｎ値」と呼ばれる。この値は、支圧強度及び地盤沈下の推定等の様々な多くのタイプの地質計算等に必須である。５０回の打撃によって１５０ｍｍの距離間隔で貫入を前進させるのに不十分である場合、５０回の打撃後の貫入が記録される。打撃カウントにより、土壌密度の指標が生じ、多くの経験的な地質工学公式で使用される。

【0005】

固い地盤の掘削が最先端の技術で十分に認められているが、緩んだ地面の掘削及び特に緩んだ地面からのドリルコアの回収は特に多くの労力を要する。この理由として、回転ドリルビットに加えて、杭打ちが掘削に必要であり、すなわち、ドリルヘッドに対する強い衝撃が必要であり、次に、ドリルヘッドは、ドリルパイプ全体に、すなわち、ドリルパイプに取り付けられた、ドリル管、コアバレル、及びドリルビットに、これらの力の衝撃を移送する必要があるためである。したがって、全部品は膨大な機械的応力及び熱応力を受けるため、多くの場合、その耐用年数は望まれるよりも不十分な点が多い。この理由のために、実際に納得のいく掘削システムがまだ存在していない。適度に許容可能なコア品質を発揮し、とりわけ、また、使用される掘削システムの許容可能な耐用年数をもたらす。

【0006】

したがって、緩んだ地面からの円筒状土壌サンプルの抽出は、これまで、既にかなり特殊設計された掘削リグで実行されてきた。掘削リグは、下端でドリルビットを伴う初期管を有するドリルパイプを包囲し、それによって、地盤中への掘削は、ドリルパイプを回転させ、ひいては初期管及びドリルビットも回転させることによって、同時に、ハンマリングひいてはラミングによって実行される。初期管の内側に、スリーブは、ドリルコアキャッチャーとして、隙間がほとんどない状態で挿入される。このスリーブは、ドリルビットから半径方向で内向きに突出する突起上のドリルビットの底部に位置する。

【0007】

そのような掘削法は、欧州特許出願公開第２０５０９２３号明細書に説明されている。その掘削法は、ドリルコアキャッチャーまたはスリーブが、その回転を防止するために、初期管の内側に保持する必要があることが必須であるとして説明され、この目的のために、回転可能に固定されて、すなわち、回転しない、ドリルパイプの上部から底部まで全体にわたって伸びる特殊な固定ロッドが提案され、結果として、固定ロッドは、回転可能に固定されたスリーブを留めることが意図される。しかしながら、実際、固定ロッドは、決して、スリーブが回転できないように、ドリルリグ上のスリーブを保持する必要はないことが示される。この理由として、スリーブが下がるまたは沈むとき、スリーブはドリルコアを介してスリーブに入るドリルコア自体によって何らかの方法で締め付けられ、これは、スリーブの回転を確実に防止するためである。原理上、結果として、スリーブは掘削中回転しないが、スリーブの周りで回転する初期パイプの運動と一緒に回転しないで、軸方向にドリルアウトコアの全体にわたってスリーブが押し下げられ、このコアの全体にわたって沈む。したがって、欧州特許出願公開第２０５０９２３号明細書で解決することを要求する課題が非現実的なものであったこと、すなわち、その課題の解決策は全く存在しなかったことが分かる実際的経験が示されている。沈んでいるスリーブ内で増大しているドリルコアは、単に地盤と接続しているため、ほとんど回転しない、またはせいぜい、かなりわずかにだけ回転する。結果として、スリーブを適所に保持し、スリーブの回転を防止する固定ロッドは不要になる。固定ロッドは、さらに、悪影響をもたらす可能性があり、すなわち、回転抵抗固定ロッドにもかかわらず、基質の特定の条件下で、スリーブがコアビットの回転方向に少しの角度だけ回転するとき、悪影響をもたらす可能性がある。これは、ドリルコアの品質に影響を及ぼさないが、そのような固定ロッドを使用するとき、固定ロッドは、結果として生じるねじりを吸収できなく、せん断することになる。これにより、計画されていない及び長時間の掘削遮断と、コアを何とかして回収するための時間のかかる即興作業とがもたらされる。

【0008】

しかしながら、通常、掘削セクションが到達した後、掘削セクションは停止し、スリーブはドリルコアと一緒に初期管から上に引き出され、ドリルコアは水平位置でスリーブから押し出され、空のスリーブは初期管の中に再挿入できる。より深く掘削するために、ドリル管の一部の延長部により、より深い位置にドリルコアとともに初期管を運ぶことできる。これに関して、欧州特許出願公開第２０５０９２３号明細書に提示されている。

【0009】

先行技術では、ドリルコアを固い岩または固い地盤から容易に回収できる、いわゆるロープコア掘削法が知られている。これらの方法は、緩んだ地面の掘削に不適切な複雑な構造を含むクリンカー閉鎖部を含むデバイスを用いて機能する。この理由として、必要なラミング衝撃の結果として、ドリルコアを回収するためのこれらのデバイスは、おそらく、かなり短時間内で故障するためである。さらに、露出したドリルコアの全体にわたってロープを用いて、ケーシングまたはコアキャッチャーを押し下げることができない。

【0010】

緩んだ土壌からそのようなコアを取得する難しさは多岐にわたり、ほとんど、異常に低く評価されている。掘削リグは、最大２８，０００Ｎｍのトルクを発生させ、杭打ちの衝撃により、膨大な力衝撃が生じ、すなわち、例えば２４００ｍｉｎ^－１の頻度で使用される最大５００Ｎｍの個々の衝撃エネルギーを伴うかなり高い力ピークがある衝撃が生じる。これは、計算によって純粋に決定するのが困難である構造及びその安定性に関する極端な要求がされる。試験的に使用された多くの部分は、短期間の使用後、摩耗され使用不可能になったことが証明された。ここでは、例えば、ソニックハンマードリル、またはより一般的に、市販の全てのドリルドライブ及びハンマードリルの参照がなされ、これらのドリルが全体にわたって適用される。

【0011】

また、不適切な掘削法では、掘削作業の過程でドリルビットまたはコアバレルから下方に運ばれる、ある特定の地層の深さから汚染物質が生じ得る。そのような場合、回収されたドリルコアサンプルは、ほとんど元の状態のものとして説明できなくなる。

【0012】

これまで、実際に、固い岩盤からだけではなく、特に、コアの形態で緩んだ岩盤からも取られた、ほぼ元の状態の土壌サンプルの収集に適切であると考えることができる掘削機は利用不可能である。既知のデバイスは、長期間の使用にわたって確実に機能しなく、特に緩んだ地盤から効率的に及び単純にコアを取得及び回収することが不可能になり、これにより、単位時間当たりで、多くのコアを可能な限り損傷を受けないで回収することができない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0013】

【特許文献1】欧州特許出願公開第２０５０９２３号明細書

【非特許文献】

【0014】

【非特許文献1】米国材料試験協会（ＡＳＴＭ）規格Ｄ１５８６

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0015】

この背景の下、本発明自体では、掘削システム、すなわち、具体的には、緩んだ地盤からものであるが、固い底土から等しく取られた、ほとんど元の状態の土壌サンプルを取得するための方法及びデバイスを規定する課題が決定され、本発明の掘削システムは、いくつかの点で従来の方法よりも明らかに優れている。実際の掘削はより高速にすべきであり、起こり得る掘削遮断は最小時間に短くすべきである。デバイスは、従来のドリルパイプ及びその構成要素よりも、はるかに長い耐用年数がもたらされると考えられている。掘削孔について、ほとんど元の状態の土壌サンプルを提供するべきであり、その性質に応じて、物質の堅さに起因して崩れる場合、サンプル検査の情報価値は、損なわれない、またはわずかにだけ損なわれるような状態になるのを確実にすることを可能にするべきである。

【課題を解決するための手段】

【0016】

この課題は、特許請求項１の特徴に従った方法によって、また、特許請求項６の特徴に従って本方法を実行するためのデバイスを用いて解決される。

【0017】

以下の説明では、この掘削システム、すなわち、装置と、装置を用いて動作する方法とが提示され、本方法及び本装置の個々の特徴及び態様は、理解できるように説明される。本装置の特定の特徴ならびに動作、及び本装置の構成要素は包括的に説明される。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】ドリルヘッドをハンマーで回転させるための駆動部及びハンマーを伴うハンマードリル。

【図2】下からの図における、横になった位置にあるハンマードリル。

【図3】直立位置にあるドリルヘッドを伴うハンマードリル。

【図4】ドリルパイプにねじ込むための雄ねじがある、分離して示されるドリルヘッド。

【図5】フラッシング用の中央軸穴及び通気用の半径方向穴が、縦断面で図４に示されるドリルヘッド。

【図6】掘削システムに取り付けられた、掘削ヘッド、掘削パイプ、初期パイプ、及び掘削ビットから成る、組み立てられた状態の掘削システム。

【図7】傾斜して下から見た図６の複合掘削システム。

【図8】下から斜めに見た延長要素としてのドリルパイプ。

【図9】上から斜めに見える延長要素としての図８のドリルパイプ。

【図10】下から見えるドリルビットの拡大図。

【図11】上部から底部まで組み立てられ状態で見える、圧力、フラッシング、及び回収用パイプアダプタ（ＰＦＲアダプタ）、続いて、圧力、フラッシング、及び回収用パイプＰＦＲがあり、そして、圧力、フラッシング、及び回収用パイプＰＦＲの底部に、スリーブまたはコアキャッチャーがある。

【図12】圧力、フラッシング、及び回収用パイプＰＦＲの上部に設置されたＰＦＲアダプタ。

【図13】傾斜して下から見える、延長要素としての圧力、フラッシング、及び回収用パイプＰＦＲ。

【図14】斜めに上から斜めに下まで見える、圧力、フラッシング、及び回収用パイプに対するスリーブまたはドリルコアキャッチャーの衝撃圧力抵抗接続部用のスリーブアダプタ。

【図15】斜めに上から斜めに下まで見える、圧力、フラッシング、及び回収用パイプに対するスリーブまたはコアキャッチャーの衝撃圧力抵抗接続部用の図１４のスリーブアダプタ。

【図16】図１４及び図１５のスリーブアダプタの個々の部分が直線状に並んでいる分解図。

【図17】下から斜めに見えるスリーブまたはコアキャッチャー。

【図18】上から傾斜して見えるスリーブまたはコアキャッチャー。

【図19】コアを保定するためのスリーブの転がりばねリテーナ。

【図20】初期パイプから除去される前にスリーブが挿入された状態で、下側に初期パイプを伴う、下にある圧力、フラッシング、及び回収用パイプの上にあるドリルヘッド。

【図21】初期パイプからスリーブまたはコアキャッチャーを除去するために、上向きに引っ張る時点の圧力、フラッシング、及び回収用パイプ。

【図22】スリーブまたはコアキャッチャーが初期管から上向きに引き出された後の圧力、フラッシング、及び回収用管。

【図23】圧力、フラッシング、及び回収用管の底部でスリーブから引き出されたスリーブアダプタ。

【図24】固定ボルト用のボア、及びボアの隣にある固定ボルトが見えるように、拡大して示されるスリーブアダプタの下部。

【図25】空のスリーブまたは中身のないスリーブの接続中のスリーブアダプタを伴う圧力、フラッシング、及び回収用管。

【図26】初期管への挿入前のスリーブアダプタ及び空のスリーブを伴う圧力、フラッシング、及び回収用管。

【図27】ドリルパイプを初期パイプに設置するとき、スリーブアダプタ及び空のスリーブが初期パイプに挿入された圧力、フラッシング、及び回収用パイプ。

【図28】初期パイプに対する圧力、フラッシング、及び回収用パイプの全体にわたるドリルパイプの下降運動。

【図29】初期パイプに対するドリルパイプをねじ込んでいる状態。

【図30】初期パイプに対してねじ込まれた準備が整ったドリルパイプ。

【図31】圧力、フラッシング、及び回収用パイプの上部に設置されている、圧力、フラッシング、及び回収用パイプの上部にあるＰＦＲアダプタ。

【図32】準備が整った状態で搭載された圧力、フラッシング、及び回収用パイプＰＦＲのＰＦＲアダプタ。

【図33】圧力、フラッシング、及び回収用パイプ及び上部ドリルパイプの上端の上にあるドリルヘッド。

【図34】ドリルパイプの内側で底部に接続された、圧力、フラッシング、及び回収用パイプを伴うドリルヘッド及びＰＦＲアダプタの下側ねじセクションの拡大図。

【図35】ドリルパイプに対してねじ込むための圧力、フラッシング、及び回収用パイプの上端の全体にわたって、駆動フランジが下側にあるドリルヘッド。

【図36】駆動フランジがドリルパイプに対してねじ込まれている、ドリルヘッド。

【発明を実施するための形態】

【0019】

まず、図１は、ドリルヘッドをハンマーで回転させるための駆動部及びハンマーを伴うハンマードリルを示し、そのようなハンマードリルは市販されているようなものである。底部において、ねじ３を有し、横方向に配置された油圧式駆動部２によって回転する出力軸１が突出している。ハンマードリルは、内部に、上から出力軸１にラムブロスが付けられるハンマー機構を包囲する。駆動部の回転速度は、約５０～１０００ｒｐｍに変わる。速度が下がるにつれて、出力軸１にかかるトルクが高くなり、トルクは５０ｒｐｍで約１５ｋＮｍに到達する。ハンマー衝撃力は、最大２００ｂａｒの水圧で生成され、最大２４００ｍｉｎ^－１の衝撃ケイデンスで、最大５００Ｎｍの衝撃エネルギーをもたらす。図２では、このハンマードリルは下からの図で示され、出力軸１が下に突出し、図３では、ハンマードリルが使用されるときの使用時の直立位置では、ドリルヘッド５は下方で出力軸１に接続され、その目的のために、出力軸１のねじ３は、ドリルヘッドにねじ込まれている。図４は、ドリルパイプにねじ込むための雄ねじがある、分離して拡大されたドリルヘッドを示し、図５では、このドリルヘッドは、さらに、縦断面で示される。フラッシング用の中央軸方向ボア６、下からの内壁を伴う軸方向ボア３７、及び通気用の半径方向ボア７を見ることができる。

【0020】

図６から、本発明に従った掘削システムは、ここで、提示及び説明される。ここでは、掘削システム４は、まず、外側から全体的に見られる。掘削システム４は、原理上、かなり単純に、８個だけの部分から成り、すなわち、上部から底部まで、外側から見える以下に示すものから成る。
１．ドリルヘッド５
２．ドリルパイプ９を形成する一緒にねじ込まれた１つ以上のドリルパイプセクション
３．初期管８
４．ドリルビット１０
ドリルパイプ９またはドリルパイプセクション及び初期パイプ８の内側にある部分、ひいては図６に見えない部分は以下の部分であり、これらの部分は上部から底部まで図１１に示されるものである。
５．圧力、フラッシング、及び回収用パイプアダプタ（ＰＦＲアダプタ）１８
６．一緒にねじ込まれた１つ以上の圧力、フラッシング、及び回収用管（ＰＦＲ）１９
７．スリーブアダプタ２１
８．スリーブ１７

【0021】

まず、図６は、上部に駆動用のドリルヘッド５を伴う組み立てられた掘削システム４を示す。ドリルヘッド５は、隣接するドリルパイプ９の雌ねじにねじ込まれ、次に、上から見ると、時計回り方向にドリルパイプ９を駆動及び回転させることができる。ここでは、ドリルパイプ９の下側雄ねじは、初期パイプ８の上部に適合している雌ねじにねじ込まれている。これらのねじは、管の材料から外に圧延された比較的に並目ねじである。回転ドリルヘッド５を用いて一緒に行われるねじ込みごとに、ねじは、好ましくは、再度グリースが塗られる。１つ以上のドリルパイプセクションがある場合、ドリルパイプ９は、地盤中により深くなるにつれて前進して延在できる。ドリルパイプセクションは、有利に、約１メートルの長さがある。次に、それは便利であり、１人で支えられ、挿入するために掘削リグに積み重なるように堆積できる。初期管８は、その下端でドリルビット１０を支える。図７は、下から斜めに見えるこの複合掘削システムを示す一方、図８は、下から斜めに見える単一のドリル管９を示す。下端では、比較的に並目の雄ねじ１１がドリル管９に形成されるによって、並目雄ねじ１１は、隣のドリルパイプ９の適合している雌ねじ１２にねじ込みでき、そのようなパイプは図９に示されるようなものであり、または上記の形成によって、並目雄ねじ１１は、最低位置にあるパイプ、すなわち、初期パイプ８にねじ込みできる。上から見られるように、ハンマードリルドライブは、掘削するとき時計回りに回転し、すなわち、これらの接続ねじ１１、１２を締めるという点で回転することになる。当然ながら、反時計回り方向の掘削は、また、同じように可能であるが、次に、使用されるねじは、また、他の経路を回って進む必要があるであろう。

【0022】

最後に、図１０は、下から斜めに見えるドリルビット１０の拡大図を示す。超硬ピンでオフセットされた掘削セグメント１３は、ドリルビットの底部にろう付けされ、傾斜面１４を伴う横の外側空間要素１５は、上向きに空間を提供する。ドリルビット１０のドリルビットセグメント１３の下に軸方向に位置する材料の体積、すなわち、ドリルビット１０によって形成された回転リングの下に正確に位置する材料の体積は、ドリルコアに部分的に投入され、周囲地盤に部分的に投入され、ドリルビット１０及び初期管８及びドリル管９の外側に過度な重みがかかるとき上向きに一部が搬送される。ドリルビット１０の下側エリアでは、ショルダー１６は、半径方向で内向きに突出する突起の内側に形成され、スリーブまたは掘削サンプルスリーブまたはドリルコアキャッチャーが載っているが、これは、ここでは示されない。このスリーブは、この突起の内側と同一平面にある。したがって、ドリルビット１０が前進するにつれて、沈んでいるスリーブまたはドリルコアキャッチャーは、露出したドリルコアに重なり、ドリルコアをピッタリ包囲する。他の市販のドリルビット、例えばダイヤモンドビットまたはそうでなければ先端ビットを使用することが可能である。

【0023】

底部を始点に、図１１はスリーブ１７またはドリルコアキャッチャーを示す。上部に続いて、スリーブアダプタ２１が見え、次に、圧力、フラッシング、及び回収用管アダプタ１８が上側にある圧力、フラッシング、及び回収用管１９を見ることができる。管アダプタ１８では、杭打ち機の打撃が作用する。示される例では、この圧力、フラッシング、及び回収用パイプ１９は、初期パイプ８と、ドリルパイプ９（図６）用の挿入された任意のドリルパイプセクションと均一に回転する。

【0024】

かなり特殊な及び極めて重要な必須要素は、圧力、フラッシング、及び回収用パイプ１９と、スリーブ１７またはドリルコアキャッチャーとの間にあるスリーブアダプタ２１であり、ここに示される。圧力、フラッシング、及び回収用パイプ１９が回転及び衝突する間、沈んでいるスリーブ１７は、回転しないで掘削進行中に沈んでいるスリーブ１７の中で増大するドリルコアを包囲する。強力で高頻度のラミング衝撃だけ、スリーブ１７で圧力、フラッシング、及び回収用パイプ１９から作用し、膨大なピークの力で、このスリーブアダプタ２１に圧力が加わる。したがって、このアダプタは、回転する圧力、フラッシング、及び回収用管１９と、非回転スリーブ１７との間に介在する必要があり、同時に、一方では、高い衝撃ケイデンスでの膨大な衝撃を吸収し、永久的にその衝撃に耐えることが可能であり、他方では、圧力、フラッシング、及び回収用管１９の回転を、スリーブ１７の非回転支持部に対して変換することが可能である。これは滑り摩擦がないと行うことができないため、大量の摩擦熱も生成されることは明らかである。スリーブアダプタ２１によって、これを熱的に吸収することが可能になるはずであり、同時に、スリーブアダプタ２１は、この連続的に発生する摩擦熱に対処し、摩擦熱を外側に放散するために、適切に冷却する必要がある。

【0025】

図１２は、圧力、フラッシング、及び回収用管１９の上側にある、圧力、フラッシング、及び回収用管アダプタ１８、またはＰＦＲアダプタの拡大図を示す。内壁５２を伴う軸方向ボアを通り、フラッシング水は、圧力、フラッシング、及び回収用管１９の内部を通って下方へ進み、初期管８の外側に向かって、スリーブアダプタ２１の内部で外向きに誘導される。圧力、フラッシング、及び回収用管アダプタ１８に、ドリルヘッド５の軸方向ボア３７の内壁に接触してシールするためのＯリングが挿入される円周環状溝５４を見ることができる。

【0026】

図１３は、要求に応じて、中空の圧力、フラッシング、及び回収用パイプセクション（ＰＦＲ）５３を、中空の圧力、フラッシング、及び回収用パイプ１９の延長パイプとして示し、ＰＦＲ５３は、下に接続された圧力、フラッシング、及び回収用パイプ１９に関連する上側の雌ねじに、下側雄ねじで簡単にねじ込まれる。したがって、延長管５３は、実質的に、実際の圧力、フラッシング、及びサルベージ管１９に一致し、示される例では、延長するために上部に雌ねじを有する。

【0027】

以下では、この掘削システムの極めて必須で特有の要素は、すなわち、ＰＦＲ１９からスリーブ１７までの接続を確実にするスリーブアダプタ２１が提示される。この目的のために、図１４は、上から斜めに見える図で、圧力、フラッシング、及び回収用パイプＰＦＲ１９に対するスリーブ１７またはドリルコアキャッチャーの衝撃圧力抵抗接続部用のこのスリーブアダプタ２１を示す。最上部に、ねじ付スタブ３５はスリーブアダプタ２１から突出し、スリーブアダプタの基体２２の底部で終端し、基体２２は、最上部に、プレートまたはショルダー４４を形成する。この基体２２の上にあるねじ付スタブ３５において、圧力、フラッシング、及び回収用管１９は、下側雌ねじにねじ込まれ、したがって、ドリルパイプ９と、回転している圧力、フラッシング、及び回収用管１９とともに均一に回転する。シールリング３６は下方に続き、好ましくは、硬質プラスチックゴムから作られ、基体２２と一緒に回転できる。基体２２と固定式受けリング２３との間で、結果として、圧力、フラッシング、及びサルベージ管１９の回転が吸収されることにより、アダプタ２１の固定式下部２４は、圧力ロックされるが回転しないでスリーブ１７に接続されている。ここでは、下部２４の見える部分の上に、摺動スリーブ２５を見ることができ、摺動スリーブ２５の重要性は明らかになるであろう。スリーブ１７の上縁が底部で摺動スリーブ２５に当接するまで、スリーブ１７またはコアキャッチャーは、正確に適合して、この下部２４の全体にわたって下から押される。硬化スチールから作られた圧縮リング３３は、また、アダプタの受けリング２３の底部に取り付けられる。基体２２の下部２４の底部において、さらに、スリーブ１７の内壁に対してスリーブアダプタ２１をシールするために、下部２４を越えてわずかに半径方向に突出するゴムワッシャ２７を見ることができる。

【0028】

図１５では、スリーブアダプタ２１は、下から斜めに見える図に示される。ここでは、前述と同様に、上部から底部まで、最初に、上から圧力、フラッシング、及び回収用管１９にねじ込むためのねじ付スタブ３５を見ることができ、次に、スリーブアダプタ２１の基体２２のショルダー４４に続いてすぐ、受けリング２３に載っているプラスチック硬質ゴムシールリング３６がある。これに続いて、摺動スリーブ２５があり、摺動スリーブ２５の下に硬化スチールから作られた圧縮リング３３を見ることができる。スリーブ１７の内壁に接触してスリーブアダプタ２１をシールするためにわずかに半径方向に突出するゴムワッシャ２７は、スチールワッシャ２９及びここでは４つの軸ねじ３１によって下部２４に締め付けられる。また、固定ボルト用の直径ボア４３を見ることができ、次に、次の図から明らかなように、固定ボルトは、下部２４にあるこの直径ボアを通って延在し、同様に、ロックボルト用のボア３８を通って延在する。

【0029】

スリーブアダプタ２１の詳細な構造は図１６から見ることでき、図１６は、中心軸に沿って部品が分解されている分解図で、このスリーブアダプタ２１を示す。上部を起点として、最初に、回転することが意図されるアダプタ２１の基体２２が見え、続いて、シールリング３６、つまり、初期管８に接触してシールするためのプラスチック硬質ゴムリングを見ることができる。次に、これは、下に示される受けリング２３で静止する。この受けリング２３は動作中に固定され、すなわち回転しなく、そして、この受けリング２３は、底部で先細セクションに一体化され、これは、円筒形ピン３２が適合する全体的に周囲に半径方向ボア４１を有し、ピン３２は、下側セクション２４のさらに下方に示され、ピン３２の機能はすぐに明らかになる。受けリング２３の下に、サークリップ／シーガーリング２６は、組み立てられるとき、基体２２の環状溝４５に静止している保持リングとして示される。下から、同様に、スリーブアダプタ２１のこの固定式下部２４は、受けリング２３のこの先細部の全体にわたって押され、次に、周りに全て描かれている円筒形ピン３２は、下部２４の半径方向ボア４２に外側から押圧され、同様に、受けリング２３の半径方向ボア４１に外側から押圧され、次に、半径方向ボア４１、４２が整合することによって、これらの２つの部分２３，２４は回転可能に固定され相互に接続される。これらの円筒形ピン３２の挿入後、摺動スリーブ２５は、これらの円筒形ピン３２をカバーしながら、ひいては留めながら、受けリング２３のこの先細下部の全体にわたって摺動する。

【0030】

その後、保持リング２６は、基体２２の下端にある環状溝４５に挿入され、その結果、保持リング２６は、軸方向に留められた位置決めリング２３で基体２２に据え付けられる。アダプタ２１の下部２４は、示されない固定ピンを受けるための直径ボア４３を有する。この直径ボア４３に対して直角に、共通軸に横たわっている、さらに２つの半径方向ボア３８があり、挿入された固定ボルトを留めるために、留めボルト３４は半径方向ボア３８に挿入される。これらの２つの留めボルト３４は、それぞれ、前方で圧力負荷がかかったボール４０を有し、ボール４０は、挿入された位置決めボルトにある縦溝に係合し、例えば、溝の長さに沿って部分的に凹部５６に係合することによって、凹部５６を留める。ボア３８に挿入された後、固定ボルト３４は、それぞれ、サークリップ／シーガーリング３９によって留められる。ボア４３の軸方向にドリル固定ボルトを通って、中空の圧力、フラッシング、及び回収用パイプ１９を通って上から下方に流れるフラッシング水は外向きに流れ、これは明らかになるであろう。このフラッシング水は、最初にスリーブアダプタ２１を通り、次に、下部２４から外に出て半径方向に流れ、すなわち、軸方向ボアの固定ボルトを通って、両側で、端面ひいては外側に流れる。スラストリング３３は、摺動スリーブ２５に作用する軸力を吸収し、アルミニウム青銅から作られた位置決めリング２３に軸力を均等に分配する。ゴムワッシャ２７及び若干小さいスチールワッシャ２９は、４つのワッシャ２８に、そして、示される４つのねじ３１及びその関連のばねワッシャ３０によって締め付けられ、ワッシャ２７、２９を下部２４に留める。

【0031】

図１７は、下から傾斜して見えるスリーブ１７またはドリルコアキャッチャーを示す。下縁において、スリーブ１７は、外周に分配されたいくつかのばね鋼要素２０がスリーブ１７の内側に装備され、ここでは、ばね鋼要素２０は、上向きに及びスリーブ１７の中心軸に向かって弓状に突出する。初期管８及びドリルビット１０と同じように、上からラミング衝撃を受けるスリーブ１７が、ドリルビット１０及び初期管８の掘削進行によって露出したドリルコアの全体にわたって上から反転されるとき、これらのばね鋼要素２０は、ドリルコアによって、スリーブ１７の内壁に接触して押圧され、スリーブ１７は、さらに、回転しないで、固定式ドリルコアの全体にわたって置かれ、純粋に軸方向運動をし、このように、ばね鋼要素２０は、スリーブ１７の内側に付けられる。しかしながら、スリーブ１７が圧力、フラッシング、及び回収用管１９とともに引き上げられるとき、これらのばね鋼要素２０はバーブとして働く。スリーブ１７が管１９とともに引き上げられるとき、ドリルコアが十分な接着剤力を発生させない場合、これらのばね鋼要素２０は、ドリルコアでスリーブ１７がわずかに滑ると、半径方向においてドリルコアに係合し、スリーブ１７の中心軸に向かって曲がり、ドリルコア用のキャッチバスケットを形成し、これにより、ばね鋼要素２０は、スリーブ１７にしっかり保持され、下方に滑り落ちることを防止し、すなわち、浮石のコア損失を確実に防止する。スリーブ１７の上縁領域において、スリーブアダプタ２１から出てくるフラッシング水のための半径方向ボア４６を見ることができる。

【0032】

図１８は、上から傾斜して見えるスリーブ１７またはドリルコアキャッチャーを示し、ここでは、スリーブ１７の上縁領域に作られた直径方向に整合した２つの穴４６があるのを見ることができる。スリーブ１７がスリーブアダプタ２１の下部２４の全体にわたって滑るとき、これらの２つのボア４６は、下部２４の半径方向ボア４３の上で横になり、これにより、ボア４３に挿入された固定ピンの端面から流出するフラッシング水は、最終的に、アダプタ２１の内側から外側に浸透し、そして、スリーブ１７の上側領域にあるこれらの整合されたボア４６を通り、かなり外側まで浸透する。このフラッシング水はいくつかの機能を行う。最初に、回転基体２２と、プラスチック硬質ゴム摺動リング３６と、固定式受けリング２３と、下部２４との間の滑り摩擦により加熱される、そして、ラミング衝撃によっても加熱されるスリーブアダプタ２１がフラッシング水により冷却される。さらに、フラッシング水は、非回転スリーブ１７の外側と、スリーブの周りで回転する初期管８の内側との間で潤滑し、最終的に、フラッシング水は、ドリルビット１０の下から半径方向の外向きに破片を搬送し、続いて、初期管８の外側で上向きに搬送される。これにより連続的に掘削孔をフラッシングし、また、初期パイプ８の外側に潤滑して冷却する。しかしながら、状況に応じて、ドリルを乾燥することも可能である。

【0033】

図１９は、いわば、ここではクシを形成するばね鋼要素２０を伴い緩んだ状態で巻かれていない挿入部を示す。図１７に見ることができるように、このクシは縦方向に巻かれ、次に、スリーブ１７の底部に挿入され、このクシは内側ショルダー５８に載っている。

【0034】

したがって、掘削システムの個々の部分が開示及び説明される。ここで、緩んだ地盤を掘削し、緩んだ地盤からドリルコアを回収することは、この掘削システムを用いてどのように作業するのか？この目的のために、例えば、図２０～図３６に示されるように、全手順は一連の図によって説明される。

【0035】

まず、図２０は、底部に、初期管８の中にスリーブ１７を伴う露出した初期管８と、スリーブアダプタ２１によって初期管８にねじ込まれた中空の圧力、フラッシング、及び回収用管１９とを示す。この上にドリルヘッド５が示され、ここでは、ドリルヘッド５は、フランジ４７を介してハンマードリル２の油圧ドリルドライブによって回転するようにセットされる。このドリルヘッド５と最低位置にあるセクションとの間で、初期パイプ８、ドリルパイプセクションは、所望の掘削深さに応じて、ドリルパイプ９用の延長パイプとして必要なとき挿入できる。ドリルヘッド５は、開始時、初期管８の上に直接ねじ込まれる。次に、初期管８がほとんど底部に掘削されるまで、掘削は実行される。次に、ドリルヘッド５は、半時計回りに回転することよって、初期管８のねじを緩める。初期パイプ８が地盤にあるとき、そして、ここに示されるように、初期パイプ８が露出するとき、すなわち、ドリルヘッド５及び駆動フランジ４７が取り外されているとき、図２１に示されるように、底部でパイプ１９から吊るされているスリーブ１７を伴う圧力、フラッシング、及び回収用パイプ１９は、初期パイプ８から軸方向で上向きに引き出すことができ、スリーブアダプタ２１がちょうど現れる。図２２では、アダプタ２１は、管１９から吊るされているスリーブ１７またはドリルコアキャッチャーと一緒に、圧力、フラッシング、及び回収用管１９によって初期管８から完全に引き出されている。ここでは、スリーブアダプタ２１にしっかりスリーブ１７を保持する固定ボルト４８の面を見ることができる。この状況では、スリーブ１７は、最終的に地表に到達するまで、圧力、フラッシング、及び回収用管１９によって、初期管８から上に引き出される。

【0036】

図２３に示されるように、示される図では既に行われているように、地表にある時点で、固定ボルト４８は、スリーブアダプタ２１の下部２４にあるボア４３から外に強打される、または引き出される、または押し出される。ここでは、スリーブアダプタ２１の下部２４にある空の直径ボア４３だけが見える。図１６に見ることができるように、ロックピン３４は、ボア４３に対して直角に作られた２つのボア３８に挿入され、ボア４３は、圧縮ばねによって加圧される前方にあるボール４０を有する。図２４から明らかなように、固定ボルト４８は、留めボルト３４の前方で、これらの圧力負荷がかかったボール４０の抵抗に対抗して直径ボア４３から外に動かされる。

【0037】

図２４は、スリーブアダプタ２１の隣に分離して示される固定ボルト４８用の直径ボア４３の中を見るために拡大されたスリーブアダプタ２１の下部２４を示す。しかしながら、スリーブアダプタ２１の下部２４に挿入するために、これは、最初に、矢印によって示されるように、縦軸を中心に４５°だけ回転する必要がある。この位置決めピン４８から、２つの反対側に、チャネルの形状の凹部縦溝５０があり、その溝の底部は、位置決めピン４８の全体にわたって部分的な湾曲凹部５６を有する。留めボルト３４のばねで留められたこれらのボール４０（図１６）は、これらの凹部５６に適合され、固定ボルト４８が縦方向に十分に強力な打撃を受けるときだけ、ばねで留められたボール４０を押し返すことによって、その締め付けを克服することが可能であり、次に、ボア４３から押し出すことができ、またはボア４３から引き出すことができ、それと同時に、縦溝５０はボール４０を通過して外向きに摺動する。ここで見ることができるように、中央横方向ボア４９は、軸方向ボア５５と連通する位置決めピン４８に形成される。これらのボア４９，５５は、フラッシング水を誘導する働きをし、フラッシング水は、スリーブアダプタ２１の中で、上から軸方向ボア５１を通って、横方向ボア４９を通り固定ボルト４８の中に向かって進み、その後、端面から外向きに軸方向ボア５５に沿って固定ボルト４８の中に誘導される。図２５のスリーブ１７には、位置決めピン４８が事前に係合及び保持した穴４６の１つをさらに見ることができ、フラッシング水は穴４６を通って終了する。

【0038】

スリーブ１７またはドリルコアキャッチャーが地表で水平位置になり、スリーブ１７に横たわっているドリルコアがジョッキ状ドリルコア運搬台にピストンを用いて機械でまたは油圧でスリーブ１７から慎重に押し出された後、このドリルコアはほとんど元の状態であることを示す。空のスリーブ１７は、すぐに、次のドリルコアを取り外すために再挿入できる、または準備が整った空のスリーブ１７をすぐに再挿入できる。１つの変形では、ライナーをスリーブ１７に挿入でき、次に、ライナーは、スリーブ１７の内側に一列に並び、ドリルコアが増大する。この場合、回収されたドリルコアはライナーと一緒に、スリーブ１７から押し出され、次に、ソーセージのように、絶対に損傷がないままになる。ドリルコアの構造及びこれが全長に沿って変化する挙動を検査するために、個々のスライスを遮断できる。そのプロセスでは、スリーブ１７がドリルコアと一緒に地表に運ばれるとき、次に、スリーブ１７がスリーブアダプタ２１から分離された後、空のスリーブ１７は、すぐに及びいくらかの遅延が生じないで、スリーブアダプタ２１に接続でき、これは、すぐに、再度、掘削孔において、初期管８の中に下がることができ、ひいては、回収されたスリーブ１７からドリルコアを取り外した結果として、掘削作業の中断を必要としないで、掘削を継続できる。

【0039】

図２５は、スリーブアダプタ２１が、スリーブ１７まで下がることによって、空のスリーブ１７にどのように接続されたかを示し、そして、スリーブアダプタ２１の穴４３が、スリーブ１７の穴４６と整合するとき、位置決めピン４８を挿入でき、スリーブ１７は、圧力、フラッシング、及び回収用パイプ１９とともにすぐに初期パイプ８の中に下がることができる。この下がっている状態は図２６に示される。スリーブ１７が初期管８に十分に挿入されるとすぐに、すなわち、スリーブ１７がドリルビット１０の底部と接触するとすぐに、図２７に示されるように、次のステップに進む。図２８に示されるように、ドリルパイプ９は、延長パイプとして、圧力、フラッシング、及び回収用パイプ１９の全体にわたって滑り、初期パイプ８の底部に下がり、次に、図２９に示されるように、初期パイプ８にねじ込まれる。ねじ込み後、図３０に示される状況になる。最後に、図３１に示されるように、圧力、フラッシング、及び回収用パイプ１９の圧力、フラッシング、及び回収用パイプアダプタ１８は最初に適合し、またはねじ込まれ、次に、図３２に示される状況から、図３３に示されるように、駆動フランジ４７を伴うドリルヘッド５はねじ込まれる。この詳細は、図３４～図３６に示される。

【0040】

この説明及び図から確認できるように、圧力、フラッシング、及び回収用パイプ１９は適切に名付けられている。最初に、パイプ１９は、掘削中、ドリルパイプ９または初期パイプ８と均一に回転し、スリーブアダプタ２１は、下端において、固定式スリーブ１７またはドリルコアキャッチャーにもたらす。圧力、フラッシング、及び回収用管１９に対する強いラミング衝撃は、確実に及び直接的に、スリーブアダプタ２１によって、スリーブ１７またはドリルコアキャッチャーに伝達される。したがって、ドリルコアキャッチャーは、ドリルビット１０と同じ圧力で押し下げられ、露出したドリルコアの全体にわたってスリーブ１７が連続的に沈むことを確実にする。したがって、圧力、フラッシング、及び回収用パイプ１９は、第一に、圧力機能を満足する。掘削中、フラッシング水は、圧力、フラッシング、及び回収用パイプ１９を通って下方へポンプで送ることができ、これは、スリーブアダプタ２１を通って外向きに向かう。すなわち、フラッシング水は、最初に、圧力、フラッシング、及び回収用パイプ１９を通って軸方向に進み、次に、スリーブアダプタ２１を通って軸方向に進み、最終的に、半径方向に進み、すなわち、２つの端面にある直径方向に挿入された固定ボルト４８を通って軸方向に進み、次に、スリーブ１７のボア４６を通って外向きに進む。したがって、圧力、フラッシング、及び回収用管１９は、第二に、フラッシング機能も有する。ドリルコアが内部に閉じ込められた充填されたスリーブ１７を回収する必要があるとき、ドリルコアが内部にある充填されたスリーブ１７は、ドリルヘッド５が緩められた後、圧力、フラッシング、及び回収用管１９を用いて回収される。したがって、第三に、圧力、フラッシング、及び回収用管１９は回収機能も有する。圧力、フラッシング、及び回収用管１９は、これらの３つの重要な機能を一体的に組み合わせている。

【0041】

これまで説明された実施形態では、圧力、フラッシング、及び回収用管１９は、ドリルヘッド５及びドリルパイプ９とともに回転し、スリーブアダプタ２１は、相互に対して回転可能である２つの軸方向連続部があることによって、非回転スリーブ１７または回転スリーブ１７まで搬送される。軸方向連続部の間に、好ましくは、プラスチック硬質ゴムから作られたシールリング３６が配置される。ここで、代替の実施形態では、このスリーブアダプタと同様に構築された回転式円板本体は、これ以降、ドリルヘッドアダプタと呼ぶものは、ねじスタブがある最上部で、この目的のために雌ねじを有するドリルヘッド５のボアにねじ込まれ、この回転式円板本体またはドリルヘッドアダプタの上部は、ドリルヘッド５と一緒に回転し、それと同時に、上部に対して回転可能である下部は固定されたままである。ここで、ドリルヘッドアダプタは、既に提示されたスリーブアダプタ２１の下部と同じように回転、フラッシング、及び回収パイプ１９の上端に、固定ボルトで接続される。しかしながら、固定ボルトは、次に、軸方向ボアが必要ではないが、フラッシング水が下方に進むことを可能にするような横方向ボアだけが必要となる。底部において、圧力、フラッシング、及び回収用パイプ１９は、次に、スリーブアダプタ２１の下部だけにねじ込まれ、その目的のために、この下部は、最上部にねじ突合せ部を形成するが、回転式、フラッシング用、及び回収用パイプ１９は、底部に関連の雌ねじを有する。スリーブアダプタ２１の下部は、既に提示されているように、固定ボルト４８によって、軸方向ボア５５を用いてスリーブ１７に接続される。前述のように、フラッシングは、ドリルヘッド５から、圧力、フラッシング、及び回収用管１９及びスリーブアダプタ２１の下部を通り、次に、固定ボルト４８を通って外向きにもたらされる。この代替の実施形態でも、圧力、フラッシング、及び回収用管１９は上述の３つの機能を行い、すなわち、第一に、圧力をスリーブ１７にかけ、第二に、スリーブ１７をフラッシングし、ひいては、冷却し、第三に、スリーブ１７が充填されたとき、スリーブ１７を回収し、すなわち、日光が当たるまで、スリーブ１７を上向きに引っ張る。そして、本実施形態では、圧力、フラッシング、及び回収用パイプ１９が回転しないままであるという事実にもかかわらず、スリーブ１７がドリルコアの全体にわたって沈んでいる過程で少しの角度だけ回転する場合、スリーブ１７がドリルコアと一緒に回転でき、ドリルヘッドアダプタは、軸方向に互いに続き、互いに対して回転可能である２つの部分を伴う最上部にある回転式円板本体として、この場合、回転ドリルヘッド５に搬送される。

【0042】

緩んだ地盤から固い地盤までコア掘削し、地盤から掘削サンプルまたは土壌サンプルを取得するための本発明に従った方法を用いて、同様に、本方法を実行するために本発明に従ったデバイスを用いて、ほとんど元の状態の掘削サンプルまたは土壌サンプルを取得でき、その内容物の最適評価及び分析を可能にする。

【符号の説明】

【0043】

１ ハンマードリルの出力軸
２ ハンマードリルの油圧ドリルドライブ
３ 出力軸１のねじ
４ 掘削システム
５ ドリルヘッド
６ ドリルヘッドにおける軸方向ボア
７ ドリルヘッドにおける半径方向ボア（通気口）
８ 初期管
９ ドリルパイプ、ドリルパイプの延長部
１０ ドリルビット
１１ ドリルパイプ／延長パイプ９の底部にある雄ねじ
１２ ドリル管／延長管９の上部にある雌ねじ
１３ 炭化タングステンが先端に付けられたドリルビットセグメント
１４ 過度な重みがかかる要素１５のベベル面
１５ ストリッピング要素
１６ 半径方向に突出するヒール部
１７ スリーブ、ドリルコアキャッチャー
１８ 圧力、フラッシング、及び回収用パイプアダプタ
１９ 圧力、フラッシング、及び回収用パイプ
２０ コアキャッチャー１７の下部内側縁にあるばね鋼要素
２１ 圧力、フラッシング、及び回収用管と、スリーブ／ドリルコアキャッチャー１７との間にあるスリーブアダプタ
２２ スリーブアダプタ２１の上部にある基体
２３ スリーブアダプタ２１に対する位置決めリング
２４ スリーブアダプタ２１の下部
２５ スリーブアダプタ２１に対する摺動スリーブ
２６ 好ましくはＤＩＮ４７１－６５×２．５のサークリップ
２７ スリーブアダプタ２１用の底部ゴムワッシャ
２８ スリーブアダプタ２１用のワッシャ
２９ スリーブアダプタ２１の底部にあるスチールワッシャ
３０ 好ましくはＤＩＮ１２８－Ａ８のばねワッシャ
３１ ねじ、好ましくは、ヘッドに対するねじを伴う六角ねじＩＳＯ４０１７－Ｍ８×２０
３２ 好ましくは、雌ねじＭ５を伴うＮＷ８×２５ｍｍの平行ピン
３３ スリーブアダプタ２１に対するスラストリング
３４ 圧力ボール４０を伴うロックボルト
３５ スリーブアダプタ２１の上部にあるねじ付スタブ
３６ 好ましくはプラスチック硬質ゴムから作られた上側シールリング
３７ ドリルヘッド５の軸方向ボア
３８ ロックボルト３４用の穴
３９ ロックボルト３４用のサークリップ／シーガーリング
４０ ロックボルト３４の前方にある圧力負荷がかかったボール
４１ スリーブアダプタ２１の固定式位置決めリング２３の周りに全てある半径方向ボア
４２ スリーブアダプタ２１の固定式下部２４の周りに全てある半径方向ボア
４３ 固定ボルト４８用の固定式下部にある穴
４４ スリーブアダプタ２１の基体２２の上部にあるショルダー
４５ 基体２２の底部にある環状溝
４６ スリーブ１７の上部にある直径方向穴
４７ ドリルヘッド５にある駆動フランジ
４８ スリーブアダプタ２１の下部２４にある固定ボルト
４９ 固定ボルト４８の横穴
５０ 固定ボルト４８の縦溝
５１ フラッシング水用のスリーブアダプタ２１の下部２４の軸方向ボア
５２ 圧力、フラッシング、及び回収用アダプタ１８にある軸方向ボアの内壁
５３ 延長パイプのような圧力、フラッシング、及びサルベージ用パイプセクション
５４ 圧力、フラッシング、及びサルベージ用パイプアダプタ１８にあるＯリング用の溝
５５ 固定ボルト４８の軸方向穴
５６ 縦溝５０に沿った部分的な凹部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】

【図23】

【図24】

【図25】

【図26】

【図27】

【図28】

【図29】

【図30】

【図31】

【図32】

【図33】

【図34】

【図35】

【図36】

【国際調査報告】