潜孔锤冲击挤压钻进技术在土质地层施工中有着广阔的应用前景,它集合冲击钻进、回转钻进以及空气钻进于一体,具有钻进效率高、成孔质量好、钻进过程不排屑,同时具有环保无污染以及能量利用率高等诸多优势。潜孔锤挤压钻进施工中一般使用的是圆锥钻头或阶梯钻头,当在围压较高的中、硬塑性地层实施钻进时,钻进效率显著降低,有时甚至不能进尺。针对上述情况,借鉴土层滚压器的旋压挤土机理,研究设计了凸轮型冲击旋压钻头。本文以接触非线性有限元理论为基础,借助国际通用有限元ABAQUS分析软件,建立了挤压钻头与土体之间相互作用的有限元二维弹塑性模型,来解决钻头与土体接触的这个高度非线性问题。重点分析了凸轮旋压钻头应力应变规律和位移变化规律;同时与常用的圆锥钻头的应力应变、位移进行了对比分析,为研究清楚冲击回转作用下土体的变形机理提供了依据。为了验证ABAQUS有限元模拟的可靠性,进行了室外钻进试验研究。该新型钻头——凸轮型旋压钻头结构新颖,钻进速度快,导向性好,能有效地把土体向钻头周围沿着径向挤压,从而有效地解决钻进过程中产生“桩效应”的问题,对提高冲击挤压钻进技术的钻进效率有着重要的意义。