在復(fù)雜巖層提高巖心采取率的經(jīng)驗探討

1、<p>　　在復(fù)雜巖層提高巖心采取率的經(jīng)驗探討</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，針對全、強(qiáng)風(fēng)化砂巖層巖心采取率過低的問題所采用的綜合技術(shù)措施，有效地解決了巖心采取率過低的問題，施工中積累的經(jīng)驗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.造成采取率過低的

4、技術(shù)分析 </p><p>　　3.1巖層特點分析 </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)時進(jìn)入到內(nèi)管的巖心容易被震碎，提鉆時內(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>　　鉆具的選擇也對采取率有很大的影

5、響。單層管鉆具的缺點是沖洗液沖刷整個巖心，在軟弱破碎巖層中使用時勢必造成對巖心的嚴(yán)重漏失。雙動雙管鉆具減少了沖洗液對巖心的沖刷，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，巖心與內(nèi)管之間有摩擦扭力作用，巖心易受擾動，影響巖心采取率。單動雙管鉆具和繩索取芯鉆具則同時解決了沖刷和巖心隨內(nèi)管轉(zhuǎn)動磨損兩方面的問題。沖洗液從外管和內(nèi)管之間的空隙流入到鉆頭部位，不會對進(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，因而進(jìn)入內(nèi)管

6、的巖心也減少了擾動，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雙管鉆具鉆進(jìn)時，巖心進(jìn)入內(nèi)管后雖然沖洗液不會再直接沖刷巖心，但在鉆頭部位剋取巖心時對松散的砂巖沖刷也會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)的選擇也會對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>　　采用單動雙管鉆具鉆進(jìn)，以減少巖心進(jìn)入內(nèi)管后的擾動和破壞。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大直徑單動雙

8、管鉆具代替初期采用的￠75mm單動雙管鉆具，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，有效降低了清水對砂巖的沖刷。植物膠漿液能在巖樣表面形成堅韌的膠膜，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)，同時利用植物膠的潤滑作用又能減少鉆具震動，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植物膠和膨潤土混合漿液 </p>&l

10、t;p>　　SM膠干粉：膨潤土：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對未膠結(jié)和膠結(jié)差的砂巖的破壞，減少沖洗液在鉆頭部位對軟弱巖層的沖刷，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)時既可達(dá)到冷卻、潤滑鉆頭作用，又能減少磨碎巖心和沖洗液沖壞巖心的危險。 </p><p>　　4.4鉆進(jìn)參數(shù)的選擇 </p><p><b>　?。?）鉆機(jī)轉(zhuǎn)速 </b></p><p>　　采用較低的轉(zhuǎn)速，減少對巖心的擾動。一般選用轉(zhuǎn)速為轉(zhuǎn)速400～600r/min。 </p><p><b>　?。?