在復(fù)雜巖層提高巖心采取率的經(jīng)驗(yàn)探討

1、<p>　　在復(fù)雜巖層提高巖心采取率的經(jīng)驗(yàn)探討</p><p>　　摘 要：介紹了在南水北調(diào)洺河渡槽地質(zhì)鉆探施工中，針對(duì)全、強(qiáng)風(fēng)化砂巖層巖心采取率過(guò)低的問(wèn)題所采用的綜合技術(shù)措施，有效地解決了巖心采取率過(guò)低的問(wèn)題，施工中積累的經(jīng)驗(yàn)可為類似工程提供一定的參考。 </p><p>　　關(guān)鍵詞：洺河渡槽；植物膠；底噴鉆頭；采取率 </p><p><b>

2、;　　1.地層巖性 </b></p><p>　　洺河渡槽地處太行山與河北平原過(guò)渡地帶的低山丘陵區(qū)。建筑區(qū)上部覆蓋有第四系壤土、砂壤土、砂土、卵石，下伏二疊系石盒子組泥巖、砂巖。壤土：棕色，稍濕，可塑～硬塑。卵石：紫紅色、灰白色，主要成分為長(zhǎng)石石英砂巖，次圓狀，最大直徑約300mm，含量50～80%，充填泥質(zhì)或中粗砂。泥巖：多呈紫紅色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，局部節(jié)理裂隙較發(fā)育，全風(fēng)化～微風(fēng)化。砂巖：多呈

3、紫色，粉細(xì)粒結(jié)構(gòu)，泥質(zhì)膠結(jié)，局部節(jié)理裂隙發(fā)育，全風(fēng)化～弱風(fēng)化。 </p><p>　　2.施工中存在的主要難題 </p><p>　　在鉆探中發(fā)現(xiàn)的主要問(wèn)題是全風(fēng)化～強(qiáng)風(fēng)化砂巖層巖心采取率低，尤其在靠近河道右岸，砂巖層軟、硬相互交替，巖心采取率僅30%～50%左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足設(shè)計(jì)所提出的巖心采取率不低于85%的技術(shù)要求。 </p><p>　　3.造成采取率過(guò)低的

4、技術(shù)分析 </p><p>　　3.1巖層特點(diǎn)分析 </p><p>　　砂巖為粉細(xì)粒結(jié)構(gòu)，泥質(zhì)膠結(jié)，力學(xué)強(qiáng)度極低，屬極軟類巖石，且膠結(jié)成度不一，軟硬層相互交替。鉆進(jìn)時(shí)進(jìn)入到內(nèi)管的巖心容易被震碎，提鉆時(shí)內(nèi)管及卡簧夾持不住巖心，造成巖心采取率不足。 </p><p>　　3.2鉆進(jìn)工藝的影響 </p><p>　　鉆具的選擇也對(duì)采取率有很大的影

5、響。單層管鉆具的缺點(diǎn)是沖洗液沖刷整個(gè)巖心，在軟弱破碎巖層中使用時(shí)勢(shì)必造成對(duì)巖心的嚴(yán)重漏失。雙動(dòng)雙管鉆具減少了沖洗液對(duì)巖心的沖刷，沖刷只發(fā)生在內(nèi)管底部和鉆頭一帶，可提高巖心采取率，但由于內(nèi)管轉(zhuǎn)動(dòng)，巖心與內(nèi)管之間有摩擦扭力作用，巖心易受擾動(dòng)，影響巖心采取率。單動(dòng)雙管鉆具和繩索取芯鉆具則同時(shí)解決了沖刷和巖心隨內(nèi)管轉(zhuǎn)動(dòng)磨損兩方面的問(wèn)題。沖洗液從外管和內(nèi)管之間的空隙流入到鉆頭部位，不會(huì)對(duì)進(jìn)入巖心管的巖心造成沖刷。由于內(nèi)管不隨鉆進(jìn)轉(zhuǎn)動(dòng)，因而進(jìn)入內(nèi)管

6、的巖心也減少了擾動(dòng)，有利于保持巖心的原狀性，提高巖芯采取率。 </p><p>　　3.3循環(huán)液的影響 </p><p>　　采用繩索取心鉆具或單動(dòng)雙管鉆具鉆進(jìn)時(shí)，巖心進(jìn)入內(nèi)管后雖然沖洗液不會(huì)再直接沖刷巖心，但在鉆頭部位剋取巖心時(shí)對(duì)松散的砂巖沖刷也會(huì)造成巖心采取率降低。 </p><p>　　3.4鉆進(jìn)參數(shù)的影響 </p><p>　　沖洗液

7、用量、泵壓、鉆機(jī)轉(zhuǎn)速、鉆壓等鉆進(jìn)參數(shù)的選擇也會(huì)對(duì)巖心采取率造成一定的影響。 </p><p>　　4.提高采取率所采用的技術(shù)措施 </p><p><b>　　4.1鉆具的選擇 </b></p><p>　　采用單動(dòng)雙管鉆具鉆進(jìn)，以減少巖心進(jìn)入內(nèi)管后的擾動(dòng)和破壞。由于巖心強(qiáng)度低易折斷破碎，為了提高巖心的完整性，施工中采用￠110mm大直徑單動(dòng)雙

8、管鉆具代替初期采用的￠75mm單動(dòng)雙管鉆具，巖心直徑增大后，抗折性提高，巖心采取率和完整性明顯提高。 </p><p>　　4.2循環(huán)液的選擇 </p><p>　　利用SM植物膠漿液替代清水作為循環(huán)液，有效降低了清水對(duì)砂巖的沖刷。植物膠漿液能在巖樣表面形成堅(jiān)韌的膠膜，可膠結(jié)包裹軟弱的巖心，使破碎、軟弱的巖心保持原狀結(jié)構(gòu)，同時(shí)利用植物膠的潤(rùn)滑作用又能減少鉆具震動(dòng)，有利提高巖心采取率。施工中

9、采用了純SM植物膠漿液和SM植物膠與膨潤(rùn)土混合漿液兩種循環(huán)液，取心效果都比較好。具體配比如下： </p><p>　?。?）SM植物膠漿液 </p><p>　　SM膠干粉（質(zhì)量）：水（質(zhì)量）=1：50 </p><p>　　純堿加量為SM膠干粉質(zhì)量的5%。 </p><p>　?。?）SM植物膠和膨潤(rùn)土混合漿液 </p>&l

10、t;p>　　SM膠干粉：膨潤(rùn)土：水=1：100：250 </p><p><b>　　4.3鉆頭的選擇 </b></p><p>　　為防止鉆頭在剋取巖石時(shí)對(duì)未膠結(jié)和膠結(jié)差的砂巖的破壞，減少?zèng)_洗液在鉆頭部位對(duì)軟弱巖層的沖刷，選用了階梯形底噴硬質(zhì)合金鉆頭鉆進(jìn)，取得了很好的效果。鉆頭的特點(diǎn)是端部半徑小，內(nèi)保徑部分短，鉆頭底部切有“泄水孔”使大部分沖洗液直達(dá)鉆頭底部，

11、在鉆進(jìn)時(shí)既可達(dá)到冷卻、潤(rùn)滑鉆頭作用，又能減少磨碎巖心和沖洗液沖壞巖心的危險(xiǎn)。 </p><p>　　4.4鉆進(jìn)參數(shù)的選擇 </p><p><b>　　（1）鉆機(jī)轉(zhuǎn)速 </b></p><p>　　采用較低的轉(zhuǎn)速，減少對(duì)巖心的擾動(dòng)。一般選用轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)速400～600r/min。 </p><p><b>　　（2