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SRS声波钻机在情况地质视察中的应用
宣布时间:2022-09-15 浏览次数:44933 来源:尊龙凯时人生就是搏

本文来源:郑江,牛耕,宋泽龙.SRS声波钻机在情况地质视察中的应用[J].四川建材,2022,48(08):67-69.


情况问题关系到人的生命健康,越来越受到人们的重视。近些年来,土地资源名贵,土壤修复成为环保领域热门的话题之一。为了做好土壤修复,首先要做好土壤视察。钻探是土壤视察中最重要的技术要领。为了获取质量高的芯样,环保工程师们在不绝实验种种取样要领,包括回转钻进、直推式钻进、攻击钻等。声波钻进是目今新颖的一种取芯要领,受到了越来越多人的重视。本文介绍了声波钻机的事情要领和事情原理,结合工程实践,验证了这种要领的效率高且效过好,为情况地质视察土壤取样提供一种可供借鉴的要领。

要害词:声波钻机;情况地质视察;土壤修复;环保钻机;取芯
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#0 前言

随着我国国民经济的快速生长,人们的生活水平不绝提高,人们对所生存的情况越来越重视。一方面,对情况;さ牧Χ戎鸾ゼ哟;另一方面,对已经污染的情况在进行修复治理。其中,土壤修复就是一项越来越受到重视的事情。人口越来越多,土地确是有限的,在一些区域,土地成了稀缺资源。关于已经污染的土地,重新使用前需要进行修复。园地视察是园地修复事情的基础,不适当的园地视察结果是导致修复失败的主要原因。在园地视察中,只有准确地确定污染源、污染扩散途径、污染物漫衍和受体关系,才华制定经济有效的修复计划。
关于园地视察而言,钻探又是直观、重要的要领。质量高的钻探可以取得很好的芯样,判断污染物所在的层位、污染物的身分,还可以对染污进行试验剖析,测试污染物的浓度、含量等。为后续的土壤修复,提供参考依据,制定合理的修复计划,也可以制止浪费名贵的修复资金[1-4]。
本文介绍了一种新型的声波钻进技术,通过在实际工程中的应用,验证了该取样要领的有效性、高效性,为土壤情况地质视察提供一种新的可供借鉴的要领[5-7]。

#1 SRS声波钻机介绍
声波钻机事情原理
声波钻进技术是一种起源于欧美国家的新型的钻进技术,近些年来逐渐引入中国。声波钻进接纳高频共振技术,在钻进历程中,共振能量通过钻杆向下通报给钻头,同时旋转钻杆使其可以穿透坚硬的地层(如图1)。动力头内部带有偏心轮,偏心轮高速旋转爆发共振能量。声波动力头控制共振和旋转能量,使其与钻进的地层相匹配,这样可以减少土阻力,并且获得较高的钻进速率。声波钻机适用于(很是)软的土、混淆土和坚硬的地层,险些涵盖所有地层,同时也可以获取质量高的未扰动的试样。

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图1丨声波钻机事情原理

SRS声波钻机
SRS声波钻机是由荷兰皇家Eijkelkamp公司研发的小型号的声波钻机,海内目前已经引进多台。SRS小型声波钻机适用于上覆地层的钻探和取样,适用深度约莫为50m(如图2)。SRS是小型声波旋转钻机,接纳高频声波振动结合旋转进行钻进。SRS声波钻机是一套使用简便的钻机,分为短冲程和长冲程两种型号。SRS小型声波钻机钻进速度快,取芯历程洁净,同时可以获得质量高的试样。SRS声波钻机的适用规模包括情况工程钻探和取样、矿产开发、岩土工程取样和测试、地动爆破井钻探、地质施工钻探等。

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图2丨SRS声波钻机

为了包管质量高的取芯,针对差别地层,Eijkelkamp公司开发了三种取芯工具:关于软土地层,接纳“水锁取芯工具”,利用水锁,将芯样锁定在取芯管内;关于硬土地层,可以接纳单壁取芯管进行取芯,快速便当;关于岩石地层或卵石地层,接纳双壁取芯器进行取芯,可以在双层壁之间注入冷却水,对钻头进行冷却,用于岩石地层钻进。

#2 应用案例
本次接纳SRS型声波钻机,在北京市某区的一块园地进行了钻探取芯的应用,取得了很是好的芯样,验证了声波钻机的高效性。
地形地貌
项目位于北京市某区,地处燕山南麓与华北平原北端的相交地带,东、南、北三面环山,中间为平原谷地。地貌由北部、东部、南部山地和中部、西南部平原两大地貌单位组成,山区、半山区占七分之四,平原占七分之三。阵势由东北向西南倾斜,中间平缓,呈倾斜簸箕状。
气候气象
工区气候属暖温带半湿润大陆性季风型,四季明白,日照富足,年日照总时数2710.8小时左右。东北部山区有地区性小气候。年平均气温11.5℃。工区年平均降水量为653.9mm,主要集中于夏季的六、七、八、九等月份。平均风速为1.56m/s,最大风速为1.70m/s。年平均日照数2729.4小时,平均无霜期191天,最大冻土深度为740mm。

区域地质与水文地质条件
① 区域地质结构特征
北京地区主体地质结构为古近纪前的断裂及其控制的断块结构,主要有三组断裂带:主干断裂带为北北东向,其次为北东向和北西向断裂带。北京地区基外地动结构是新生代北京凹陷,发育于北京凹陷的黄庄-高丽营断裂、南口-孙河断裂是晚更新世-全新世运动过的断裂,属潜在的发震结构,在深部结构都有一定的显示,两条断裂在北京凹陷内相交。该修复园地处于中朝淮台地燕山褶皱带工中穹断规模内,位于蓟县坳。á4)的西南部,其西南为北京断陷(Ⅲ6),南部则与大厂断陷(Ⅲ8)相邻。
② 区域水文地质条件
凭据区域地质资料显示,工区地层自下而上依次为太古界、长城系、蓟县系、青白口系、寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系、第四系。其中山区基岩地层出露,地层较老,主要有太古界及长城系。平原区主要漫衍着元古宙的蓟县系及长城系,仅马坊地区漫衍有古生代地层。
工区平原区第四系厚度变革较大,从几十米至七百米左右。山前一带最浅,厚度几十米,最厚地区在工区城区一带。城区及其四周区域主要位于泃河、洳河形成的冲洪积平原,具有多层岩土体结构。一般地表下40m深度规模内的地层,从北向南,碎石、卵石的埋深逐渐变大,且颗粒直径逐渐变小,由碎石、卵石逐渐变为细砂,黏性土地层厚度加大。
该修复园地所在区域第四系笼罩层厚度约350~400m左右,地层以黏性土、粉土与砂类土交互沉积为主,属于松散岩类孔隙水系统,孔隙水含水层组富水性强,单井5m降深的出水量可抵达5000m3/d之上。
依据区域资料,园地四周埋深约40m内地层漫衍特征如下:地面下1~2m为杂填土和素填土;地面下2~5m以粘质粉土为主;地面下6~10m以砂类土、粉土为主,可赋存地下水;地面下10~30m以黏性土为主,漫衍有粉土、砂类土夹层,其中的砂类土、粉土层中可赋存地下水;地面下30~40m地层岩性以砂类土、卵砾石为主,可赋存地下水。
修复园地所在区域典范地层、地下水漫衍见图3。

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图3丨修复园地所在区域典范区域水文地质剖面

园地视察阶段园地地质与水文地质条件
① 地层漫衍条件
凭据本次园地水文地质勘察结果可将园地现状地面(地面标高27.92~30.18m)以下32.50m左右深度(最大钻探深度)规模内的地层按沉积成因与年代划分为人工聚集层、第四纪沉积层2大类,并按地层岩性及其赋水特性自上而下进一步划分为8个大层及其亚层。
园地典范地层漫衍情况见图4园地典范水文地质剖面图。

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图4丨园地视察阶段园地典范水文地质剖面图

② 地下水漫衍条件
园地地面以下32.50m深度(最大勘探深度)规模内稳定漫衍的地下水划分为4层,地下水类型自上而下划分为潜水和承压水。

区域地下水资源开采现状
工区地下水水源;で酱蟛糠郑河彼吹乇;で,由两个水源地组成,划分是中桥水源地和王都庄水源地;新城及村镇集约化供水地下水水源地;で。
应急水源地;で淳航斜;で婺5幕,焦点;で婺N和馕Ц鞯ゾ刖50m圆的外切线所包括的区域,;で沟惚;で馔100m的规模。由此应急水源地;で苊婊7.6km2,其中王都庄应急水源地;っ婊5.0km2,中桥应急水源地;っ婊2.6km2。

修复园职位于应急水源地;で叵滤飨虻南掠,修复园地内埋深10m之内的地下水不作为饮用水源及其他用途的水源。


声波钻机在土壤视察中的应用
此次土壤视察项目中,接纳了SRS声波钻机对园地土壤污染层进行了视察。
SRS声波钻机使用效率高,接纳平板车运输到现场以后,可用?仄骼蒙ㄗ昊凶。走到钻探点以后,立起大臂,就可以开始钻探取芯了。凭据地层情况,选用合适的取芯工具。同时,在取芯历程中,凭据土层的阻力、摩擦力,施加合适频率的声波振动,包管取芯器匀速地钻入到土层中。SRS声波钻机一个回次取芯的长度为2m。取芯管完全取满后,即可提升到地面?梢酝ü直僮鞫ν费锲,便当芯样取出(图5)。如果芯样难以取出,可以稍微施加声波振动。

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图5丨SRS声波钻机取到的砂土芯样

由于地层千差万别,没有哪一种取芯器适用于所有地层。SRS声波钻机也一样,配置了多种差别的取芯工具可供选择。最常用的就是单壁取芯、双壁取芯和水锁取芯,如图6。

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图6丨SRS声波钻机三种取芯方法

关于很是软的地层,SRS声波钻机可以接纳水锁取芯。水锁内安排一个PVC取芯管,可以将松散的、含水率高的芯样取到PVC管内。另外,关于一些具有挥发性气体的污染土,也可以取到PVC管内,上下两端用盖子进行密封,拿回实验室,进行化学剖析。
关于硬土地层,可以接纳单壁取芯。单壁取芯是一种通例的、简单的取芯方法,将普通硬土取到取芯管内。
关于很是硬的地层,例如岩石地层、卵石地层、建筑垃圾等,可以接纳双壁取芯取芯。双壁取芯器有两层壁,可以用循环水在取芯器中进行循环,可以对孔壁进行护壁,也可以对钻头进行冷却。
本次土壤视察项目实施历程中,合理地选用了三种取芯器,顺利、高效地完成了土壤视察事情。


#3 结论
01 声波钻进是一项新颖的情况地质视察技术。接纳高泼魅振动的要领,充分利用压力、转转力以及振动攻击力,使得钻头快速钻入地层中,将岩土芯样取到取芯器内,是一种高效的取芯要领。
02 声波钻进是一种近似于无扰动的取芯要领。高泼魅振动使得芯样与取芯管不完全接触,振动历程中,不会对芯样造成压缩。取芯历程中,只对钻头接触的一圈位置爆发影响,并不会影响芯样的内部。

03 声波钻进是一种取芯率高的取芯技术。声波钻机配置了多种差别的取芯工具,凭据地层土质的差别,合理选用相匹配的取芯工具,可以包管取芯率高。


参考文献

[1]雷开先.声波钻机在情况地质视察中的应用研究[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2013,40(06):4-8.
[2]张燕.外洋声波钻机及其应用[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2008(07):105-107.
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[4]吴浩,周兢. 50米超高频声波环保钻机研制及其在污染园地视察的应用研究[A]. 《情况工程》编委会、工业建筑杂志社有限公司.《情况工程》2019年全国学术年会论文集(下册)[C].《情况工程》编委会、工业建筑杂志社有限公司:《情况工程》编辑部,2019:4.
[5]韩萌,孙平贺,徐金鉴,曹函,隆威,张绍和,王旭.美国声波钻进规程ASTM D6914/D6914M-16浅析[J].探矿工程(岩土钻掘工程),2018,45(10):141-146.
[6]颜纯文.声波钻进和宝长年LS250声波钻机[J].地质装备,2016,17(05):11-15.
[7]罗强.声波钻机在深厚笼罩层成孔及取样的施工技术[J].地质装备,2013,14(06):37-40+25.

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