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SRS声波钻机在情形地质视察中的应用
宣布时间:2022-09-15 浏览次数:49768 泉源:z6com尊龙凯时

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


情形问题关系到人的生命康健,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主要的手艺要领 。为了获取质量高的芯样,环保工程师们在一直实验种种取样要领,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 。本文先容了声波钻机的事情要领和事情原理,团结工程实践,验证了这种要领的效率高且效过好,为情形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 ;情形地质视察 ;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,人们的生涯水平一直提高,人们对所生涯的情形越来越重视 。一方面,对情形 ;さ牧Χ戎鸾ゼ哟 ;另一方面,对已经污染的情形在举行修复治理 。其中,土壤修复就是一项越来越受到重视的事情 。生齿越来越多,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,重新使用前需要举行修复 。园地视察是园地修复事情的基础,不适当的园地视察效果是导致修复失败的主要缘故原由 。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,才华制订经济有用的修复计划 。
关于园地视察而言,钻探又是直观、主要的要领 。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、污染物的因素,还可以对染污举行试验剖析,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,制订合理的修复计划,也可以阻止铺张名贵的修复资金[1-4] 。
本文先容了一种新型的声波钻进手艺,通过在现实工程中的应用,验证了该取样要领的有用性、高效性,为土壤情形地质视察提供一种新的可供借鉴的要领[5-7] 。

#1 SRS声波钻机先容
声波钻机事情原理
声波钻进手艺是一种起源于西欧国家的新型的钻进手艺,近些年来逐渐引入中国 。声波钻进接纳高频共振手艺,在钻进历程中,共振能量通过钻杆向下转达给钻头,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,这样可以镌汰土阻力,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,海内现在已经引进多台 。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,接纳高频声波振动团结旋转举行钻进 。SRS声波钻机是一套使用轻盈的钻机,分为短冲程和长冲程两种型号 。SRS小型声波钻机钻进速率快,取芯历程清洁,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形工程钻探和取样、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”,使用水锁,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举行取芯,快速利便 ;关于岩石地层或卵石地层,接纳双壁取芯器举行取芯,可以在双层壁之间注入冷却水,对钻头举行冷却,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举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,中央为平原谷地 。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,中央平缓,呈倾斜簸箕状 。
天气气象
工区天气属暖温带半湿润大陆性季风型,四序明确,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天气 。年平均气温11.5℃ 。工区年平均降水量为653.9mm,主要集中于夏日的六、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
凭证区域地质资料显示,工区地层自下而上依次为远古界、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,主要有远古界及长城系 。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转变较大,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 。城区及其周围区域主要位于泃河、洳河形成的冲洪积平原,具有多层岩土体结构 。一样平常地表下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,园地周围埋深约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
凭证本次园地水文地质勘探效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月划分为人工群集层、第四纪沉积层2大类,并按地层岩性及其赋水特征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形见图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)规模内稳固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 ;で淳壕傩斜 ;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举行了视察 。
SRS声波钻机使用效率高,接纳平板车运输到现场以后,可用?仄魇褂蒙ㄗ昊凶 。走到钻探点以后,立起大臂,就可以最先钻探取芯了 。凭证地层情形,选用合适的取芯工具 。同时,在取芯历程中,凭证土层的阻力、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,利便芯样取出(图5) 。若是芯样难以取出,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,设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,上下两头用盖子举行密封,拿回实验室,举行化学剖析 。
关于硬土地层,可以接纳单壁取芯 。单壁取芯是一种通例的、简朴的取芯方法,将通俗硬土取到取芯管内 。
关于很是硬的地层,例如岩石地层、卵石地层、修建垃圾等,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举行循环,可以对孔壁举行护壁,也可以对钻头举行冷却 。
本次土壤视察项目实验历程中,合理地选用了三种取芯器,顺遂、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形地质视察手艺 。接纳高泼魅振动的要领,充分使用压力、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手艺 。声波钻机设置了多种差别的取芯工具,凭证地层土质的差别,合理选用相匹配的取芯工具,可以包管取芯率高 。


参考文献

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