岩土钻掘工程学 第章

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2021/2/8,#,第七章,土样与岩矿心的采取,1、土样的采取,2、岩矿心采取,3、常用取心工具及方法,4、绳索取心工具,5、反循环钻进取心,6、采集岩粉和补取岩样,国家精品课程,11/28/2024,第一节 土样的采取（另一门课程将展开，自习）,第二节 岩矿心采取,钻探工程是获得实物地质资料的唯一手段，直接影响着判断地质构造、岩层性质、,矿产资源,及水文地质与工程地质的准确性与可靠性。 对,提交地质调查及矿产储量有重要意义；,工程地质勘察中取岩土样，了解地层的物理力学性质；,抽心验桩时，取心样以检查桩基的质量；,硬岩层中钻大直径钻孔时，为提高钻速也可采取取心钻进以获取比全面钻进更高的钻进效率。,因此，如何从钻孔中取出、取全、取准可靠的实物地质样品是钻探工作的关键技术之一。,第七章 土样及岩矿心的采取,11/28/2024,一 、岩矿心采取的基本要求,1、岩(矿)心的采取率,岩(矿)心的采取率是指在回次钻进过程中，实际取出的岩(矿)心长度与实际钻进进尺的比值。,对岩矿心采取率要求也不同，一般：岩心不低于65，矿心不低于75，如果不足应进行补取。,2、完整性,取出的岩心、矿心要保持其天然的结构和构造。,以便划分矿石类型，观察其原生结构和共生关系。在钻进取岩矿心尽量避免人为的破碎、颠倒和扰动。,第七章 土样及岩矿心的采取,11/28/2024,3、纯洁性,取上的岩矿心不受外污的浸蚀,，以免影响矿石的品位、物理性能等。,4、避免选择性磨损,选择性磨损会使其内在物质成分发生变化，造成矿物人为的贫化和富集。,歪曲原来的品位和品级，丧失其代表性。,5. 取心部位准确,要求取上岩矿心的位置准确，为了得到岩矿层准确的埋藏深度、厚度和产状、以准确地计算,矿产储量和确定其地质构造。,第七章 土样及岩矿心的采取,11/28/2024,二、影响岩矿心采取率与品质的因素,1. 自然因素,地质因素主要有岩石的强度、硬度、完整度、胶结性、研,磨性和易溶度等。,钻进坚硬、致密、完整的岩矿时，岩矿心,不怕冲刷、振动，取出的岩矿心完整，采心率高，能保持其,原生结构。钻进松散、破碎、节理发育的岩矿时，取出的岩,矿心多呈粒状、块状和粉状，不仅原生结构遭到破坏，而且,岩矿心的采取率也低，甚至取不上岩矿心；钻进强研磨性地,层，切削具易磨钝，钻进效率低，回次时间长，岩矿心受外,力作用时间也长，影响岩矿心采取的品级和采取率。,第七章 土样及岩矿心的采取,11/28/2024,2. 人为因素,2.1,钻进方法选择不合理,钢粒钻进岩矿心细对岩矿心的磨损作用；,硬合金钻进磨损轻微；金刚石钻进磨损最小。,2.2,钻具结构选用不合理,不合理的具组合,离心力和水平振动，使岩心受损破坏。,2.3,钻进规程不当,压力钻具弯曲振动破坏岩心；压力。,转速钻具振动岩心破坏加剧；转速,泵量冲刷力冲毁和磨耗岩心。循环方式不当。,第七章 土样及岩矿心的采取,11/28/2024,2.4 操作方法不正确,盲目追求进尺提钻不及时，增加岩矿心在孔底被破坏的可能性,；,提动钻具过猛或采心方法不当，则易造成岩矿心脱落；,退心时过分敲打易造成岩矿心的人为破碎和上下顺序颠倒，影响岩矿心的完整性，歪曲岩矿心的层次。,三、岩矿心取心难度分类,根据我国目前钻探工作所遇到的岩矿层，可大致分为五类。是,研究选用取心方法和工具的依据（表7-2）。,第七章 土样及岩矿心的采取,11/28/2024,第七章 土样及岩矿心的采取,第三节 常用取心工具及方法,一、卡取岩心的方法,1.,卡料卡取法,回次终了时从地面投入卡料(小碎石、铁丝、钢粒)，卡紧扭断岩矿心。适于硬、中硬、完整岩矿层硬合金和钢粒钻进。,2. 卡簧卡取法,卡簧（也称提断器）卡取法在回次终了稍上提钻具，把岩心卡住并拉断。,适于硬和中硬、岩心完整、直径均匀岩矿层的金刚石钻进,，,取心,方便可靠，但对岩心直径与卡簧的配合精度要求较高。,11/28/2024,第二节 单层岩心管取心工具,11/28/2024,图,1,常用卡芯工具的结构简图,图,2.,俄罗斯专用卡心工具,-1,11/28/2024,图,3,俄罗斯专用卡心工具,-2,图,4,专用卡心工具,-3,1/7/2023,对卡簧及,卡,卡心操作,的,的要求,卡簧应有,足,足够强度,和,和弹性。,用,用弹簧钢65锰及,调,调质钢40铬加工,，,，硬度HRC45,50。,卡簧自由,内,内径钻,头,头内径0.3mm,，自由,内,内径过大,卡,卡不牢岩,心,心中途,脱,脱落。自,由,由内径过,小,小岩心,堵,堵塞。,检查卡簧,自,自由内径,合,合适否的,方,方法，将,卡,卡簧套在,岩,岩心上既,有,有一定抱,紧,紧力，又,能,能在岩心,上,上被轻轻,推,推动。,为减少残,留,留岩心，,卡,卡簧安放,位,位置应尽,量,量靠近钻,头,头底部。,正常钻进,时,时不能提,动,动钻具，,否,否则会过,早,早提断岩,心,心，造成,岩,岩心堵塞,。,。,第七章,土,土样及岩,矿,矿心的采,取,取,1/7/2023,3.干钻,卡,卡取法,回次终了,停,停水干钻,一,一段，让,岩,岩粉聚集,孔,孔底塞住,岩,岩心即可,提,提钻。但,有,有埋、烧,钻,钻的危险,，,，适用于,硬,硬合金钻,软,软或粘性,岩,岩层。,4.沉淀,卡,卡取法,回次终了,停,停止循环,让,让管内岩,屑,屑碎渣沉,淀,淀挤塞卡,牢,牢岩心。,适,适用软、,脆,脆、碎的,岩,岩层反循,环,环钻进。,常,常与干钻,法,法结合使,用,用。,5.,楔断器卡,取,取法,回次终了,将,将钻具提,出,出孔外，,下,下入楔断,器,器，利用,吊,吊锤冲击,楔,楔子将岩,心,心楔断，,再,再下入夹,具,具将岩心,提,提出。该,法,法适用于,大,大直径和,岩,岩石比较,坚,坚硬、完,整,整的岩矿,层,层钻进。,第七章,土,土样及岩,矿,矿心的采,取,取,1/7/2023,二、单层,岩,岩心管钻,具,具,最简单的,取,取心钻具,为采取,率,率在单管,钻,钻具中增,加,加分水投,球,球接头和,分,分水帽。,钻,钻进时冲,洗,洗液通过,分,分水接头,中,中心孔直,接,接进入岩,心,心管内，,活,活动分水,帽,帽呈伞形,保,保护岩心,不,不受冲洗,液,液直接冲,刷,刷，且随,岩,岩心一起,上,上移。,提钻前投,入,入球阀封,闭,闭中心水,道,道，在水,压,压作用下,球,球阀下移,超,超过小卡,时,时通水孔,被,被打开，,使,使孔底形,成,成干钻条,件,件。,第七章,土,土样及岩,矿,矿心的采,取,取,1/7/2023,三,、,、,双,双,管,管,钻,钻,具,具,为,克,克,服,服,单,单,管,管,钻,钻,进,进,时,时,冲,冲,洗,洗,液,液,对,对,岩,岩,矿,矿,心,心,的,的,冲,冲,蚀,蚀,。,。,在,在,岩,岩,心,心,管,管,内,内,设,设,置,置,内,内,管,管,容,容,纳,纳,岩,岩,心,心,，,，,冲,冲,洗,洗,液,液,从,从,二,二,管,管,之,之,间,间,流,流,动,动,，,，,避,避,免,免,对,对,岩,岩,心,心,的,的,直,直,接,接,冲,冲,刷,刷,，,，,保,保,护,护,岩,岩,矿,矿,心,心,。,。,钻,进,进,时,时,双,双,管,管,若,若,同,同,步,步,转,转,动,动,，,，,内,内,管,管,仍,仍,可,可,能,能,与,与,岩,岩,心,心,相,相,对,对,转,转,动,动,，,，,对,对,岩,岩,心,心,造,造,成,成,的,的,损,损,害,害,。,。,内,管,管,在,在,钻,钻,进,进,时,时,不,不,随,随,外,外,管,管,转,转,动,动,，,，,既,既,避,避,免,免,了,了,冲,冲,洗,洗,液,液,对,对,岩,岩,心,心,的,的,冲,冲,刷,刷,，,，,又,又,避,避,免,免,了,了,钻,钻,具,具,转,转,动,动,对,对,岩,岩,心,心,造,造,成,成,的,的,不,不,良,良,影,影,响,响,。,。,在,在,难,难,取,取,心,心,地,地,层,层,或,或,高,高,速,速,回,回,转,转,的,的,金,金,刚,刚,石,石,钻,钻,进,进,中,中,，,，,往,往,往,往,能,能,取,取,得,得,较,较,高,高,的,的,取,取,心,心,质,质,量,量,。,。,第,七,七,章,章,土,土,样,样,及,及,岩,岩,矿,矿,心,心,的,的,采,采,取,取,1/7/2023,双管,钻,钻具,结,结构,特,特点,为减,弱,弱机,械,械力,对,对岩,心,心破,坏,坏，,钻,钻具,中,中设,置,置避,振,振缓,冲,冲装,置,置.,为减,轻,轻对,岩,岩心,冲,冲刷,作,作用,，,，钻,具,具中,设,设置,隔,隔水,和,和分,流,流装,置,置.,为防,止,止或,缓,缓解,岩,岩矿,心,心互,磨,磨，,双,双管,钻,钻具,中,中增,加,加减,磨,磨防,磨,磨装,置,置.,为防,止,止岩,矿,矿心,污,污染,，,，设,置,置隔,浆,浆活,塞,塞、,压,压入,式,式内,管,管钻,头,头、,密,密封,装,装置,等,等.,为防,止,止岩,矿,矿心,脱,脱落,，,，设,置,置爪,簧,簧、,压,压卡,装,装置,、,、隔,水,水球,阀,阀等.,1/7/2023,1、,双,双动,双,双管,由双,管,管接,头,头，,内,内、,外,外岩,心,心管,、,、钻,头,头和,止,止逆,阀,阀组,成,成。,一,一般,用于,钻,钻进I一,级,的,的松,散,散、,易,易坍,塌,塌和,怕,怕冲,刷,刷的,岩,岩矿,层,层。,为保,护,护岩,矿,矿心,根,根部,不,不被,冲,冲刷,，,，钻,具,具的,内,内钻,头,头大,都,都超,前,前于,外钻,头,头，,一,一般,为,为,2050mm,，岩,层,层越,松,松散,，,，胶,结,结性,越,越差,，,，超,前,前,距离,就,就越,大,大。,第七,章,章,土,土样,及,及岩,矿,矿心,的,的采,取,取,1/7/2023,2、,单,单动,双,双管,钻,钻具,由异,径,径接,头,头、,外,外管,、,、内,管,管、,单,单动,装,装置,和,和卡,心,心装,置,置等,组,组成,。,。,单动,轴,轴承,套,套与,内,内管,连,连接,，,，内,管,管下,端,端与,短,短节,和,和卡,簧,簧座,采,采用,插,插接,方,方式,连,连接,。,。利,用,用心,轴,轴上,端,端的,螺,螺纹,调,调节,卡,卡簧,座,座与,钻,钻头,内,内台,阶,阶的,间,间隙,。,。,卡心,装,装置,包,包括,卡,卡簧,和,和卡,簧,簧座,。,。,第七,章,章,土,土样,及,及岩,矿,矿心,的,的采,取,取,1/7/2023,冲洗,液,液由,内,内外,管,管间,隙,隙到,达,达卡,簧,簧座,与,与钻,头,头内,台,台阶,部,部分,分,分流,。,。岩,心,心进,入,入内,管,管后,，,，内,管,管中,的,的液,体,体经,单,单向,阀,阀排,到,到内,、,、外,管,管之,间,间。,回次,结,结束,稍,稍上,提,提钻,具,具，,卡,卡簧,相,相对,下,下移,卡,卡紧,岩,岩心,，,，卡,簧,簧座,下,下移,并,并抵,在,在钻,头,头内,台,台阶,上,上。,此,此时,外,外管,承,承受,拉,拉力,，,，并,提,提断,岩,岩心,适用,于,于为712,级,级的,完,完整,、,、微,裂,裂隙,或,或不,均,均质,、,、中,等,等裂,隙,隙的,岩,岩矿,层,层。,第七,章,章,土,土样,及,及岩,矿,矿心,的,的采,取,取,1/7/2023,3.,活,活,塞,塞,单,单,动,动,双,双,管,管,钻,钻,具,具,由,分,分,水,水,接,接,头,头,、,、,单,单,动,动,装,装,置,置,、,、,半,半,合,合,管,管,、,、,活,活,塞,塞,和,和,阶,阶,梯,梯,钻,钻,头,头,等,等,组,组,成,成,。,。,严,严,密,密,防,防,止,止,冲,冲,洗,洗,液,液,接,接,触,触,、,、,污,污,染,染,和,和,冲,冲,刷,刷,岩,岩,矿,矿,心,心,。,。,半,合,合,管,管,保,保,持,持,岩,岩,矿,矿,心,心,的,的,原,原,生,生,结,结,构,构,；,；,活,活,塞,塞,使,使,岩,岩,矿,矿,心,心,与,与,泥,泥,浆,浆,隔,隔,绝,绝,。,。,钻,钻,进,进,中,中,岩,岩,矿,矿,心,心,顶,顶,着,着,活,活,塞,塞,进,进,入,入,半,半,合,合,管,管,，,，,起,起,刮,刮,浆,浆,和,和,减,减,振,振,作,作,用,用,，,，,提,提,高,高,了,了,岩,岩,矿,矿,心,心,的,的,纯,纯,洁,洁,度,度,和,和,取,取,心,心,的,的,可,可,靠,靠,性,性,。,。,阶,梯,梯,钻,钻,头,头,体,体,开,开,有,有,斜,斜,水,水,口,口,，,，,冲,冲,洗,洗,液,液,不,不,冲,冲,刷,刷,孔,孔,底,底,。,。,在,钻,钻,头,头,水,水,口,口,下,下,部,部,与,与,半,半,合,合,管,管,间,间,设,设,有,有,密,密,封,封,圈,圈,，,，,防,防,止,止,岩,岩,矿,矿,心,心,受,受,到,到,污,污,染,染,。,。,第,七,七,章,章,土,土,样,样,及,及,岩,岩,矿,矿,心,心,的,的,采,采,取,取,1/7/2023,下,钻,钻,先,先,送,送,水,水,将,将,活,活,塞,塞,推,推,到,到,底,底,部,部,再,再,开,开,车,车,扫,扫,孔,孔,。,。,扫,孔,孔,完,完,毕,毕,后,后,投,投,入,入,钢,钢,球,球,。,。,钻,进,进,中,中,水,水,压,压,推,推,动,动,球,球,阀,阀,向,向,下,下,打,打,开,开,通,通,水,水,孔,孔,，,，,改,改,变,变,液,液,流,流,方,方,向,向,，,，,使,使,活,活,塞,塞,上,上,部,部,免,免,受,受,动,动,水,水,压,压,力,力,，,，,防,防,止,止,孔,孔,底,底,缺,缺,水,水,烧,烧,钻,钻,。,。,严禁提动钻,具,具，以免污,染,染矿心。,适于可钻性,为,为46级,的,的松散、粉,状,状、节理发,育,育、怕污染,的,的岩矿层。,在,在滑石、石,墨,墨矿中取心,效,效果尤其显,著,著。,第七章 土,样,样及岩矿心,的,的采取,1/7/2023,第四节,绳,绳索取心工,具,具,绳索取心：,钻,钻进中岩心,充,充满岩心管,后,后不需提钻,，,，借助绳索,和,和专用打捞,工,工具从钻杆,中,中把内管及,岩,岩心提至地,表,表的取心方,法,法。,极大地减少,了,了起下钻具,时,时间，机械,化,化程度高，,增,增加纯钻进,时,时间，虽然,绳,绳索取心钻,头,头壁更厚，,机,机械钻速略,低,低于普通钻,头,头。总的钻,效,效提高了，,且,且这种趋势,随,随孔深的增,大,大而增大。,岩心堵塞后,能,能即时报警,，,，岩心采取,率,率高，地质,效,效果好。,减少了提钻,次,次数，钻杆,与,与孔壁间隙,小,小，钻头回,转,转平稳，钻,头,头寿命比普,通,通钻头寿命,高,高一倍左右,。,。,降低钻探成,本,本。,第七章 土,样,样及岩矿心,的,的采取,1/7/2023,缺点：钻,杆,杆的内径,大,大而管壁,薄,薄，钻头,壁,壁较厚，,钻,钻进时碎,岩,岩功率消,耗,耗较大。,绳索取心,钻,钻具配套,设,设备较多,，,，一次性,投,投资较大,。,。,地质条件,：,：适于各,种,种地层，,在,在69,级,级中硬岩,层,层中效果,最,最好。一,般,般不宜钻1012级岩石,。,。这时钻,效,效极低，,钻,钻头极易,磨,磨损，不,能,能充分发,挥,挥绳索取,心,心钻进的,优,优越性。,绳索取心,与,与液动冲,击,击器相配,合,合，钻进,硬,硬地层有,良,良好的前,景,景。,绳索取心,一,一般在深,孔,孔中采用,。,。通常钻,孔,孔越深其,经,经济技术,效,效果越好,但最大,深,深度受钻,杆,杆强度制,约,约。,若绳索取,心,心钻头寿,命,命短，便,失,失去了绳,索,索取心的,意,意义。,第七章,土,土样及岩,矿,矿心的采,取,取,1/7/2023,绳索取心,钻,钻具的规,格,格和型号,第七章,土,土样及岩,矿,矿心的采,取,取,1/7/2023,一、绳索,取,取心,单动双层,岩,岩心管,由外管总,成,成和内管,总,总成组成,外管总成,：,：弹卡挡,头,头,1,、弹卡室,7,、稳定接,头,头,23,（上扩孔,器,器）、外,管,管,46,和钻头,52,。,内管总成,：,：捞矛、,弹,弹卡定位,、,、悬挂、到位报,讯,讯、岩心,堵,堵塞报警,、,、单动、,内,内管保护,和,和调节机,构,构。,第七章,土,土样及岩,矿,矿心的采,取,取,1/7/2023,(1),捞矛机构,由,由捞矛头,2,和回收管,4,等组成。,取,取心时打,捞,捞器在钻,杆,杆内下放,到,到内管总,成,成上端，打捞钩,抓,抓住捞矛,，,，向上提,升,升打捞器,使,使回收管,上,上移，并,向,向内压缩,弹,弹卡,6,使其收拢,，,，于是内,管,管总成和外,管,管总成脱,离,离，从而,把,把内管总,成,成提升上,来,来。,第七章,土,土样及岩,矿,矿心的采,取,取,1/7/2023,(2),弹卡定位,机,机构：弹,卡,卡,6,、张簧,5,和弹卡座,10,。内管总,成,成在钻杆,内,内下放时弹卡外张,，,，一旦到,达,达外管的,弹,弹卡室,7,，弹卡两,翼,翼贴附在,弹,弹卡室内,壁,壁。弹卡,室,室挡头即,可,可防止内,管,管向上串,动,动，又可,带,带动内管,总,总成轴承,上,上部与外,管,管一起旋,转,转，以免,因,因相对运,动,动造成弹,卡,卡磨损。,第七章,土,土样及岩,矿,矿心的采,取,取,1/7/2023,(3),悬挂机构,：,：内管悬,挂,挂环,21,与外管座,环,环,22,的直径相,差,差,0,.,51,.,0mm,。内管总,成,成下降到,外,外管弹卡,室,室时，悬,挂,挂环座在,座,座环上，,使,使内管总,成,成下端卡,簧,簧座,51,与钻头,52,内台阶,24mm,的间隙，,保,保证内管,单,单动。,第七章,土,土样及岩,矿,矿心的采,取,取,1/7/2023,(4),到位报信,机,机构：冲,洗,洗液下送,内,内管总成,时,时，冲洗,液,液由内管,外,外环间隙,通,通过；内,管,管坐在悬,挂,挂机构上,时,时，冲洗,液,液通道被,堵,堵泵压明,显,显升高(,0,.,51MPa,)，表明,内,内管已到,位,位。此时,阀,阀堵39,打,打开，泵,压,压恢复正,常,常，可以,正,正常钻进,。,。,第七章,土,土样及岩,矿,矿心的采,取,取,1/7/2023,(5),岩心堵塞,报,报警机构,：,：钻进中,发,发生岩心,堵,堵塞或装,满,满内管时,，,，岩心对,内,内管产生,的,的顶推力,压,压缩碟簧,，,，使滑套24上移,堵,堵塞接头,38,的通水孔,，,，造成泵,压,压升高，,告,告诫操作,者,者应停止,钻,钻进，捞,取,取岩心。,第七章,土,土样及岩,矿,矿心的采,取,取,1/7/2023,(6),单,动,动,机,机,构,构,：,：,两,两,副,副,推,推,力,力,轴,轴,承,承,29,、,31,使,内,内,管,管,不,不,随,随,外,外,管,管,转,转,动,动,。,。,(7),内,管,管,保,保,护,护,（,（,缓,缓,冲,冲,机,机,构,构,）,）,：,：,拉,拉,断,断,岩,岩,心,心,时,时,内,内,管,管,及,及,卡,卡,簧,簧,座,座,下,下,移,移,至,至,钻,钻,头,头,内,内,台,台,阶,阶,上,上,，,，,拉,拉,力,力,由,由,钻,钻,头,头,传,传,至,至,外,外,管,管,，,，,内,内,管,管,不,不,受,受,损,损,坏,坏,。,。,(8),调,节,节,机,机,构,构,：,：,内,内,外,外,管,管,组,组,装,装,时,时,，,，,调,调,节,节,卡,卡,簧,簧,座,座,与,与,钻,钻,头,头,内,内,台,台,阶,阶,之,之,间,间,隙,隙,（,（,030mm,）,。,。,第,七,七,章,章,土,土,样,样,及,及,岩,岩,矿,矿,心,心,的,的,采,采,取,取,1/7/2023,二,、,、,打,打,捞,捞,器,器,由,由,打,打,捞,捞,和,和,安,安,全,全,脱,脱,卡,卡,机,机,构,构,组,组,成,成,打,捞,捞,机,机,构,构,：,：,打,打,捞,捞,钩,钩,1,、,打,打,捞,捞,钩,钩,架,架,3,、,重,重,锤,锤,7,和,钢,钢,丝,丝,绳,绳,接,接,头,头,。,。,取,取,心,心,时,时,，,，,用,用,钢,钢,丝,丝,绳,绳,把,把,打,打,捞,捞,器,器,放,放,入,入,钻,钻,杆,杆,内,内,靠,靠,重,重,锤,锤,以,以,1,.,52,.,0m/s,的,速,速,度,度,下,下,降,降,，,，,当,当,它,它,到,到,达,达,内,内,管,管,总,总,成,成,上,上,端,端,时,时,，,，,能,能,准,准,确,确,钩,钩,住,住,捞,捞,矛,矛,头,头,，,，,把,把,内,内,管,管,总,总,成,成,提,提,升,升,上,上,来,来,。,。,(2),安,全,全,脱,脱,卡,卡,机,机,构,构,：,：,需,需,脱,脱,卡,卡,时,时,将,将,内,内,径,径,比,比,重,重,锤,锤,稍,稍,大,大,的,的,1m,长,套,套,管,管(,壁,壁,上,上,开,开,有,有,斜,斜,口,口),套,套,入,入,钢,钢,丝,丝,绳,绳,靠,靠,自,自,重,重,下,下,降,降,，,，,撞,撞,击,击,并,并,罩,罩,住,住,打,打,捞,捞,钩,钩,尾,尾,部,部,，,，,迫,迫,使,使,其,其,向,向,内,内,收,收,缩,缩,，,，,端,端,部,部,张,张,开,开,，,，,从,从,而,而,使,使,打,打,捞,捞器,与,与,内,内,管,管,总,总,成,成,脱,脱,离,离,。,。,第,七,七,章,章,土,土,样,样,及,及,岩,岩,矿,矿,心,心,的,的,采,采,取,取,1/7/2023,三,、,、,绳,绳,索,索,取,取,心,心,附,附,属,属,工,工,具,具,1,、,、,钻,杆,杆,内,内,外,外,平,平,（,（,包,包,括,括,接,接,头,头,）,）,、,、,强,强,度,度,、,、,同,同,心,心,、,、,垂,垂,直,直,。,。,2、,绳,绳索,取,取心,绞,绞车,：,：专,用,用于,下,下放,打,打捞,器,器和,打,打捞,岩,岩心,管,管。,3、钻杆,夹,夹持器：,用,用于夹持,外,外平的绳,索,索取心钻,杆,杆,的夹持器,有,有脚踏夹,持,持器(木,马,马夹持器)和球卡,夹持器两,种,种型式。,第七章,土,土样及岩,矿,矿心的采,取,取,1/7/2023,四、,工艺过程,注,注意事项,打捞器到,底,底可缓慢,提,提动钢丝,绳,绳。若有,冲,冲洗液由,钻,钻杆中溢,出,出说明打,捞,捞可能成,功,功，否则,需,需再次下,打,打捞器。,当判明外,管,管和钻杆,内,内无岩心,时,时，将备,用,用内管从,孔,孔口下入,钻,钻杆内。,此,此时可开,机,机缓慢转,动,动并开泵,冲,冲送，加,快,快内管下,降,降速度。,若打捞不,成,成功，则,应,应提钻处,理,理。,干孔中不,能,能直接投,内,内管，在,钻,钻杆柱内,注,注入冲洗,液,液，然后,迅,迅速投入,内,内管。,确认内管,已,已经到位,才,才开始扫,孔,孔钻进。,第七章,土,土样及岩,矿,矿心的采,取,取,1/7/2023,第五节,反,反循环钻,进,进取心,一、孔底,局,局部反循,环,环取心,1. 无,泵,泵反循环,钻,钻具,在钻进中,关,关水泵利,用,用孔内的,静,静水柱压,力,力和上下,提,提动钻具,在,在孔底形,成,成局部反,循,循环冲洗,孔,孔底钻进,。,。,2. 喷,射,射式孔底,反,反循环钻,具,具,喷射式孔,底,底反循环,钻,钻具（喷,反,反钻具）,不,不必频繁,提,提动钻具,，,，而是利,用,用射流泵,工,工作原理,形,形成孔底,反,反循环。,喷反钻具,是,是在一般,钻,钻具上增,设,设喷反元,件,件，喷反,元,元件由喷,嘴,嘴、混合,室,室、喉管,、,、扩散管,、,、分水接,头,头等组成,。,。,第七章,土,土样及岩,矿,矿心的采,取,取,1/7/2023,工作原理,：,：高压冲,洗,洗液沿钻,杆,杆进入喷,嘴,嘴,4,，高速,315m/s,射入扩散,管,管,5,。喷嘴与,扩,扩散管周,围,围的液体,被,被射流带,走,走一部分,而,而形成负,压,压区。,在压差作,用,用下，下,部,部岩心管,8,中液体被,抽,抽吸到喷,射,射器里，,高,高速液流,和,和吸入的,液,液体在混,合,合室,1 2,内混合，,进,进行能量,传,传递和交,换,换后流入,喉,喉管,13,；再经扩,散,散管和出,水,水孔,11,或弯管排,出,出。,排出的冲,洗,洗液一部,分,分沿钻杆,外,外环返回,地,地面；一,部,部分在负,压,压下流向,孔,孔底，冲,洗,洗孔底。,改变冲洗,液,液量或调,节,节喷射器,元,元件参数,，,，就能控,制,制孔底反,循,循环冲洗,的,的强弱。,第七章,土,土样及岩,矿,矿心的采,取,取,1/7/2023,二、全孔,反,反循环取,心,心,1. 全,孔,孔反循环,分,分类：,气举反循,环,环、泵吸,反,反循环、,泵,泵压反循,环,环。,2. 全,孔,孔反循环,工,工作原理,冲洗液经,双,双管水龙,头,头进入双,层,层钻杆内,外,外管环隙,，,，到达孔,底,底分流，,大,大部分进,入,入内管中,，,，以反循,环,环方式向,上,上流动把,岩,岩心及岩,屑,屑携带到,水,水龙头处,，,，通过软,管,管将岩心,排,排至岩心,收,收集器内,；,；,另一小部,冲,冲洗液从,钻,钻杆外环,以,以正循环,方,方式缓慢,向,向上流，,稳,稳定孔壁,和,和润滑钻,具,具用。,改变所用,钻,钻头形式,可,可分别得,到,到岩心和,岩,岩屑。取,心,心钻头在,钻,钻具内管,下,下部装有,岩,岩心切断,器,器，岩心,成,成段地连,续,续从孔底,输,输至地表,。,。若采用,牙,牙轮钻头,，,，那么得,到,到的就是,岩,岩屑被输,至,至地表。,第七章,土,土样及岩,矿,矿心的采,取,取,1/7/2023,第七章,土,土样及岩,矿,矿心的采,取,取,全孔反循,环,环连续取,心,心的优点,无需提钻,减,减少了辅,助,助时间，,钻,钻效高。,岩心采取,率,率达95,以上，,取,取心质量,好,好。,岩粉及时,被,被排出孔,底,底干净，,减,减少孔底,重,重复破碎,大,大幅度提,高,高时效，,延,延长钻头,寿,寿命。,易于穿过,坍,坍、漏、,破,破碎等复,杂,杂地层。,单位成本,低,低。相同,地,地层条件,下,下，反循,环,环连续取,心,心钻进的,成,成本，仅,为,为普通取,心,心钻进的1/51/3。,1/7/2023,目前,存,存在,的,的问,题,题,（1,）,）钻,进,进深,度,度和,岩,岩层,有,有一,定,定的,局,局限,性,性，,远,远不,能,能完,全,全取,代,代,普通,岩,岩心,钻,钻探,；,；,（2,）,）碎,屑,屑状,的,的岩,样,样破,坏,坏了,地,地层,的,的原,状,状结,构,构，,难,难以,直,直接,获,获,得所,钻,钻地,层,层的,真,真实,属,属性,；,；,（3,）,）坚,硬,硬岩,层,层，,岩,岩心,难,难以,切,切断,或,或岩,心,心切,断,断器,磨,磨损,严,严重,；,；,（4,）,）另,外,外钻,探,探设,备,备和,附,附属,工,工具,过,过于,笨,笨重,，,，一,次,次性,投,投资,大,大。,这些,问,问题,严,严重,影,影响,了,了它,的,的推,广,广。,第七,章,章,土,土样,及,及岩,矿,矿心,的,的采,取,取,1/7/2023,第六,节,节,采,采集,岩,岩粉,和,和补,取,取岩,样,样,一、,采,采集,岩,岩粉,正循,环,环钻,进,进时,采,采集,的,的岩,粉,粉只,作,作为,辅,辅助,样,样品,；,；孔,底,底局,部,部反,循,循环,岩,岩粉,收,收集,装,装置,获,获得,的,的岩,粉,粉才,具,具有,代,代表,性,性。,1.,岩粉,沉,沉淀,槽,槽：,岩粉,沉,沉淀,槽,槽坡,度,度1125保,证,证液,流,流速,度,度低,于,于临,界,界值,，,，设,有,有隔,板,板便,于,于岩,粉,粉沉,淀,淀。,2.,旋,旋,流,流分,离,离器,：,：,含岩,粉,粉的,冲,冲洗,液,液以,切,切线,方,方向,进,进入,扩,扩散,器,器作,旋,旋转,运,运动,，,，岩,粉,粉颗,粒,粒在,离,离心,力,力作,用,用下,抛,抛向,扩,扩散,器,器壁,，,，同,时,时在,重,重力,作,作用,下,下沉,落,落并,聚,聚集,在,在下,部,部从,排,排粉,孔,孔中,取,取出,，,，清,除,除了,岩,岩粉,的,的液,体,体由,上,上部,出,出液,管,管排,出,出。,第七,章,章,土,土样,及,及岩,矿,矿心,的,的采,取,取,1/7/2023,第七章,土,土样及岩,矿,矿心的采,取,取,1/7/2023,旋,流,流,除,除,砂,砂,过,过,程,程,观,观,察,察,表,表,明,明,：,：,旋,旋,流,流,除,除,砂,砂,器,器,工,工,作,作,时,时,在,在,其,其,中,中,轴,轴,部,部,位,位,形,形,成,成,旋,旋,涡,涡,状,状,气,气,柱,柱,类,类,似,似,龙,龙,卷,卷,风,风,。,。,圆,圆,形,形,截,截,面,面,的,的,气,气,柱,柱,绕,绕,自,自,身,身,轴,轴,旋,旋,转,转,呈,呈,拉,拉,长,长,的,的,螺,螺,旋,旋,状,状,。,。,将,将,诱,诱,导,导,一,一,些,些,在,在,离,离,心,心,力,力,作,作,用,用,下,下,已,已,离,离,开,开,除,除,砂,砂,器,器,轴,轴,线,线,的,的,大,大,颗,颗,粒,粒,随,随,气,气,柱,柱,上,上,升,升,进,进,入,入,溢,溢,流,流,管,管,，,，,从,从,而,而,破,破,坏,坏,净,净,化,化,效,效,果,果,。,。,为,了,了,保,保,持,持,气,气,柱,柱,的,的,稳,稳,定,定,性,性,，,，,降,降,低,低,上,上,升,升,流,流,区,区,域,域,中,中,的,的,紊,紊,流,流,扰,扰,动,动,强,强,度,度,，,，,可,可,以,以,在,在,除,除,砂,砂,器,器,中,中,心,心,加,加,一,一,根,根,直,直,径,径=,气,气,柱,柱,直,直,径,径,的,的,圆,圆,杆,杆,。,。,由,于,于,杆,杆,件,件,直,直,径,径,等,等,于,于,气,气,柱,柱,直,直,径,径,，,，,引,引,发,发,杆,杆,件,件,产,产,生,生,小,小,幅,幅,度,度,的,的,横,横,向,向,振,振,荡,荡,。,。,从,从,而,而,可,可,提,提,高,高,从,从,泥,泥,浆,浆,中,中,分,分,离,离,岩,岩,粉,粉,的,的,效,效,果,果,，,，,且,且,有,有,助,助,于,于,防,防,止,止,排,排,砂,砂,口,口,附,附,近,近,产,产,生,生,堵,堵,塞,塞,。,。,实,验,验,表,表,明,明,，,，,圆,圆,杆,杆,直,直,径,径,最,最,佳,佳,时,时,除,除,砂,砂,的,的,效,效,果,果,最,最,好,好,，,，,不,不,仅,仅,1.0mm,的,的,粗,粗,颗,颗,粒,粒,被,被100%,排,排,出,出,，,，,而,而,且,且,总,总,的,的,除,除,砂,砂,效,效,果,果,达,达91%,。,。,第,七,七,章,章,土,土,样,样,及,及,岩,岩,矿,矿,心,心,的,的,采,采,取,取,1/7/2023,二、,补,补取,岩,岩样,1.,侧壁,取,取样,有弹,簧,簧压,筒,筒式,、,、水,力,力刮,刀,刀式,、,、水,力,力冲,射,射式,等,等，,仅,仅介,绍,绍弹,簧,簧压,筒,筒取,样,样器,。,。,取样,器,器外,壳,壳侧,面,面开,切,切槽,内,内藏,弹,弹簧,和,和取,样,样压,筒,筒（,可,可绕,轴,轴转,动,动）,补,补样,时,时用,钻,钻杆,或,或钢,绳,绳下,入,入孔,内,内补,取,取处,，,，压,筒,筒靠,弹,弹簧,拉,拉力,紧,紧贴,于,于孔,壁,壁，,上,上提,取,取样,器,器，,压,压筒,压,压进,孔,孔壁,岩,岩矿,层,层，,装,装满,样,样品,并,并转,动,动约,180,压,筒,筒朝,下,下，,卡,卡簧,将,将岩,样,样保,持,持在,压,压筒,内,内，,万,万一,岩,岩样,从,从压,筒,筒中,脱,脱落,，,，也,会,会掉,在,在取,样,样器,的,的底,座,座内,。,。,第七,章,章,土,土样,及,及岩,矿,矿心,的,的采,取,取,1/7/2023,2.,偏斜,补,补心,借助,于,于导,斜,斜楔,使,使取,样,样筒,沿,沿楔,面,面压,入,入孔,壁,壁岩,矿,矿层,取,取心,，,，或者,打,打分,支,支孔,钻,钻取,岩,岩矿,层,层取,心,心。,这,这两,种,种方,法,法都,类,类似,于,于定,向,向钻,进,进，,将,将在,后,后续,课,课程,中,中讲,述,述，,不,不再,赘,赘述,。,。,第七,章,章,土,土样,及,及岩,矿,矿心,的,的采,取,取,1/7/2023,