声波钻机技能--岩土工程勘测与环境修正中使用

　　声波钻进（sonic Drilling），又称为反转声波钻进或振荡钻进。它是使用高频振荡力、反转力和压力，三者结合在一起使钻头切入土层或软岩，加深钻孔，进行钻探或其它钻孔工程的一种新式钻探技能办法。声波钻进的首要设备是振荡头，也便是振荡器。振荡头能够发生能够调理的高频振荡和低速反转作用，再加上向下的压力，使钻柱和环形钻头不断向岩土中推动。振荡头发生的振荡频率一般为50－185Hz，转速100－200rpm。钻柱的低速反转确保能量和磨损平均分配到钻头的作业面上。当振荡与钻柱的天然谐振频率叠合时，就会发生共振。此刻钻柱的作用就像飞轮或绷簧相同，把极大的能量直接传递给钻头。高频振荡作用使钻头的切刃以切削、剪切、开裂的办法排开其钻进途径上的物质，乃至还会引起周围土粒液化，让钻进变得非常简单。别的，振荡作用还把土粒从钻具的旁边面移开，下降钻具与孔壁的摩擦阻力，也大大进步了钻进速度，在许多地层中钻速高达30.5cm/min。

　　2、声波钻进的长处声波钻进技能具有如下长处：① 钻进速度快。声波钻进是振荡、反转和加压钻进的有用结合，特别是振荡作用使土粒排开和土壤液化，然后取得较高的钻进速度。一般状况下，声波钻进比惯例反转钻进和螺旋钻进快3－5倍。② 岩土样保真度好。声波钻进可在覆盖层和软基岩中收集直径大、代表性强、保真度好的接连岩土样。

　　③ 环境污染少。一般状况下，声波钻进不选用泥浆和其它洗孔介质，钻进发生的废物比惯例钻进少70％－80％。然后削减钻进液对环境的污染。④ 施工安全性好。声波钻进和取样选用双管体系，岩心管与外层套管独自进行，提取岩心后立行将外套管跟进到从前取心的孔底，外套管能够很好地维护孔壁，防止孔壁崩塌。一起还可阻隔含水层，防止穿插污染。⑤ 习惯地层规模广。声波钻进办法能够在各种覆盖层，如砂土、粉砂土、粘土、砾石、粗砾、漂砾、冰碛物、碎石堆、废物堆积物（包含木头、钢板、混凝土、沥青等）和软基岩，如砂岩、灰岩、页岩、板岩等，有用收集接连岩心样品。⑥ 钻进成本低。因为钻进速度快，缩短了施工周期，下降了劳动力费用；钻进发生的废物少，减轻了现场整理费用。3、声波钻进使用范畴因为声波钻进上述长处，决议了声波钻进可使用于许多钻探范畴，详细如下：① 环境钻探。环境钻探往往在废物填埋场、军事基地、油罐场、公共加油站、农药堆积场、核废物走漏区、工业废液泄放和渗漏区等地进行。需求钻进办法具有钻进速度快、施工安全性好、习惯地层规模广和能收集高保真样品等特色，声波钻进技能无疑是环境钻探最佳的挑选。② 岩土工程勘测。声波钻进可在覆盖层和软基岩中收集直径大、代表性强、保真度好的接连岩土样。能够精确确认地层厚度、岩土物性和成分以及污染物含量，为岩土工程勘测获取精确的岩土力学性质、水文地质和地球化学信息等供给了抱负的手法。③ 矿藏勘探。进行砂金矿床勘探时，声波钻进办法可非常成功地收集接连砂金矿样，别的，在石油和天然气地震勘探中，声波钻机是抱负的地震勘探孔钻探设备。④ 水文水井钻探。声波钻进打井速度快，断定含水层精确，双管体系有利于过滤器装置，钻孔洁净可削减洗井时刻和最少的流体废物处理量。⑤ 岩土工程施工。声波钻进可用于树立混凝土灌注桩、设置钢桩、土钉、埋设锚桩、安放阳极、打水力压裂孔、灌浆孔、锚索孔等。4、国内外开展状况在国外，声波钻进技能的研讨始于二十世纪四十时代。1948年美国研发了一种称为“声钻” 的孔底振荡器，意图是进步钻进速度，但因为振荡能量过高导致孔底部件损坏而未能成功。与此一起苏联也研发了“ＶＩＲＯ－ＤＲＩＬＬＩＮＧ”体系，该钻进体系是一套地上振荡器，靠振荡作用钻进土层，钻进功率比惯例反转进步 3－20 倍，但也因巨大的振荡能量使钻进设备和钻具失效而未能得到使用。60 时代美国壳牌石油公司制作出大功率的地上振荡器，用于石油井服务作业，比如套管起拔和油井修正等，别的还用于高速打桩。七十时代开端研讨小功率振荡器，较小振荡功率（100Hp）振荡器研发作用后，首先在北极区域结冰的湖底湿粘土和砂岩中，施工 50m 左右的石油和天然气地震勘探孔；随后用于砂金矿的接连取样，取得了非常好的作用。80 时代后，环境维护日益遭到全社会的注重，特别是美国，环境钻探作业非常活泼，因为声波钻进速度快、岩心样品保真度高、钻进进程不会发生二次污染，因而声波钻进成为其环境钻探不行短少的手法。不久，声波钻进技能传播到加拿大。前期声波钻机的振荡头没有专门化，所用的钻具为已有的规范钻具，非专用钻具，因而钻机、钻具的可靠性差，钻具常因高频振荡而损坏。90 时代今后，经过一系列的改善和多方面的使用实验，声波钻进技能才日趋老练。钻探作业量不断添加，呈现了许多声波钻进承包商，如荷兰Eijkelkamp公司，美国的Boart Longyear公司环境钻探部、Bowser-Morner公司、Prosonic 公司、加拿大的 sonic Drilling公司等。声波钻进设备制作商也较多，如美国的 Versa-Drill 世界公司、Acker Drill 公司、Gus Pech 制作公司、加拿大的Sonic Drill 公司、日本的利根公司等。现在，除美国外，声波钻进技能在加拿大、荷兰、非洲、澳大利亚、圭亚那和亚洲等国家和区域得到使用。使用规模包含地质勘探、水文水井钻进、滑坡勘测与管理、地震爆炸孔施工等简直一切的钻探范畴。在国内，声波钻进技能的研讨和使用现在处于空白。5，荷兰Eijkelkamp公司声波钻机介绍

　　补白：1，阀门体系 2， 进水口 3，活塞 4，刃脚或环形钻头 5，水柱

　　在钻孔之前，水锁(AquaLock)取样器被充溢水(5)， 这样活塞(3)就被锁定在刃脚的底部。当你振荡将其向下推动，以及在刃脚及还未预备取样之前， 水锁(AquaLock)一直是空的。你能够经过钻杆下降顶杆以解锁活塞(3)， 这样就可打开水锁顶部的阀门； 如此， 活塞就能够自在移动， 一起可得到不受扰动的试样。取样之后，绷簧顶管被移除，以答应阀门封闭， 这样能够形成真空； 如此，在水锁取样器收回进程中就能够坚持试样。一旦被收回之后，你能够在活塞后边施加高压水，以取出试样。7、安全不是贵重的，而是无价的

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