取砂土工艺制造技术

发明专利技术涉及一种取砂土工艺，采用回转钻进法或冲击钻进法对砂土层进行钻孔，使用快速静力压入法将取土器快速、均匀地压入砂土中。本发明专利技术能够在对钻孔以及取样的过程中采用合规的方法，减少对取样段的扰动，使试样符合试验要求标准。

【技术实现步骤摘要】
取砂土工艺
本专利技术属于岩土勘察工程
，具体涉及一种取砂土工艺。
技术介绍
在岩土工程勘察中，我们需要对岩土进行鉴定，鉴定需要对岩土进行取样试验，钻孔取样是比较常用的方法，根据岩石的不同物理力学性质，钻孔取样的方式也不同，尤其是砂土层，砂土层地质较为松软疏散，易扰动，取样过程要求较高，取样过程中由于机械的抖动会影响取样的原状态。在《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)对土试样根据实验目的分为不扰动、轻微扰动、显著扰动和完全扰动，土试样质量等级依次为级别Ⅰ、级别Ⅱ、级别Ⅲ和级别Ⅳ，对砂土的取样需要达到不扰动的程度，即土试样质量等级达到级别Ⅰ，不扰动是指应力状态虽然改变，但是土的结构、密度和含水量变化小，满足各项实验要求，因此在对砂土取样的过程中采取合理的方式极为重要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术中存在的不足，提出了一种取砂土工艺。本专利技术能够在对钻孔以及取样的过程中采用合规的方法，减少对取样段的扰动，使试样符合试验要求标准。为了实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种砂土取样工艺，包括以下步骤：(1)使用钻机，采用钻进方法对砂土层进行钻孔，所述的钻进方法采用回转钻进法或冲击钻进法；所述的回转钻进法采用岩芯钻探法，所述的冲击钻进法采用锤击钻探法；钻孔过程中采取泥浆护壁；(2)在钻孔中取样，使用取土器，取土器的直径小于80mm，采用快速静力压入法对砂土进行取样；取样过程中采用泥浆护壁；所述的快速静力压入法是将取土器快速、均匀地压入砂土中；所述的快速静力压入法包括活塞油压筒法和钢绳、滑车组法；所述的活塞油压筒法系采用比取土器长的活塞油压筒通以高压，强迫取土器以等速压入砂土中；所述的钢绳、滑车组法是借机械力量通过钢绳、滑车装置将取土器压入砂土中；所述的取土器采用回转取土器；当砂土为细砂或者粉砂时，使用回转取土器采用单动三重管取土；当砂土为中砂或者粗砂时，使用回转取土器采用双动三重管取土。进一步，所述的钻机采用SH30-2工程钻机。进一步，所述的泥浆的性能指标包括比重、失水量、泥皮、黏度、触变性及静切力、胶体率、含砂量和酸碱值；所述的比重指泥浆与同体积4℃的水重量比，比重为1.1至1.15；所述的失水量和泥皮分别为25ml/30min和3mm～4mm；所述的黏度为18s～20s；所述的触变性及静切力为1～2.45Pa；所述的胶体率大于或等于97％；所述的含砂量小于或者等于4％；所述的酸碱值PH大于7。进一步，所述的泥浆包括黏土和水；所述的黏土为高岭土、膨润土、红土或者胶泥；所述的泥浆制造时黏土用量按下式计算:Q＝Vρ1(ρ2-ρ3)/(ρ1-ρ3)式中Q-制造泥浆所需黏土质量；V一欲制造泥浆的容积；ρ1、ρ2、ρ3-分别为黏土、欲制泥浆和水的密度；需水量为:W＝(V-Q/ρ1)ρ3式中W-制造泥浆所需水量；。为使泥浆具有钻进工艺所要求的性能，需加入适量的化学处理剂，烧碱或纯碱可增黏度和静切力，调节pH值，纯碱投入量为土质量的2％；单宁酸钠可降黏度、失水量和静切力，加入量不超过3％～5％；当需要提高泥浆比重时，投放适量的重晶石粉、石灰岩粉。进一步，所述的岩芯钻探法的岩芯采取率，对完整和较完整岩体不低于80％，较破碎和破碎岩体不低于65％；对需重点查明的部位，如活动带、软弱夹层，采用双层岩芯管连续取芯；当需确定岩石质量指标RQD时，采用N型75mm口径双层岩芯管和金刚石钻头。本专利技术技术方案具有以下有益效果：1.本专利技术回转钻进是通过钻杆将旋转力矩传递至孔底钻头，同时施加一定的轴向压力实现钻进的，它在钻进过程中，孔底土体受到轴向力和切向力的共同作用，而且力的作用过程是持续的，力的大小在施加过程中是基本稳定的或渐变的，不会在钻进过程中对孔底土体内形成应力集中，从而减少对取样的扰动。2.本专利技术取土器直径的大小，直接关系到土试样质量。取土时土试样与取土筒内壁产生摩擦而造成土试样边缘扰动，此扰动带的宽度与取样方法、土层性质等有关，采用压入或重锤少击法取样时，扰动带的宽度一般在10mm左右，砂土采用直径小于80mm的取土器，避免提取试样时由于自身重力过大而导致脱落土试样。3.本专利技术采用快速静力压入法将取土器快速、均匀地压入砂土中能够减少对砂土的扰动，提高试验的准确性。4.钻机采用SH30-2工程钻机，该类型钻机同时具备冲击钻探和回转钻探功能，满足本专利技术的施工需求。5.在岩土层中钻进，采取泥浆护壁措施；泥浆作为钻探的一种冲洗液，除起护壁作用外，还具有携带、悬浮与排除岩粉、冷却钻头、润滑钻具、堵漏等功能；泥浆性能好坏直接影响钻进效率和生产安全6.本专利技术在钻孔中采用回转钻进以及取样中采用快速静力压入法的过程中采取泥浆护壁的措施，一方面能够防止孔壁由于砂土松软容易坍塌，另一方面在泥浆在钻孔过程中会与孔壁形成巨大的接触面，机械转动的动能传送泥浆上，泥浆将承受一部分动能，将另一部动能均匀的扩散到孔壁上，从而减少砂土试样的扰动程度；泥浆的性能指标比较重要，保持在特定的参数范围内，通过添加烧碱或纯碱增加泥浆的黏度和静切力，调节pH值或者添加单宁酸钠降低泥浆的黏度、失水量和静切力，使泥浆能够满足钻孔以及取样要求，达到砂土取样不扰动的程度；此外回转钻进的岩芯钻探法的岩芯采取率，在完整和较完整岩体不低于80％，较破碎和破碎岩体不低于65％，岩芯采取率过低，砂土层密度变化大，不满足砂土试样的试验要求；取土时土试样与取土筒内壁产生摩擦而造成土试样边缘扰动，扰动带的宽度与取样方法、土层性质等有关，扰动带的宽度一般在10mm左右，本专利技术采用快速静力压入法将取土器快速、均匀地压入砂土中且采用直径小于80mm的取土器，是为了减少取土筒内壁与土试样边缘的接触面积，减少摩擦力以及增大了取土器对砂土的压强，从而使取土器在受到外部同等的压力下更加快速、均匀的压入土中，减少了扰动带的宽度，提高试验的准确性；砂土性质较为松软，由于扰动带宽度的减少，砂土试样在取土筒内壁附着力增大，提取试样时不会由于自身重力过大而导致脱落土试样毁坏，从而浪费时间和成本。附图说明图1是本专利技术的施工流程示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明。实施例1：一种砂土取样工艺，包括以下步骤：(1)使用SH30-2工程钻机，采用钻进方法对砂土层进行钻孔，所述的钻进方法采用岩芯钻探法，钻孔过程中采取泥浆护壁；所述的泥浆包括黏土和水；所述的黏土为高岭土、膨润土、红土或者胶泥；所述的泥浆制造时黏土用量按下式计算:Q＝Vρ1(ρ2-ρ3)/(ρ1-ρ3)式中Q-制造泥浆所需黏土质量；V一欲制造泥浆的容积；ρ1、ρ2、ρ3-分别为黏土、欲制泥浆和水的密度；需水量为:W＝(V-Q/ρ1)ρ3...

【技术保护点】
1.一种砂土取样工艺，其特征在于：包括以下步骤：/n（1）使用钻机，采用钻进方法对砂土层进行钻孔，所述的钻进方法采用回转钻进法或冲击钻进法；所述的回转钻进法采用岩芯钻探法，所述的冲击钻进法采用锤击钻探法；钻孔过程中采取泥浆护壁；/n（2）在钻孔中取样，使用取土器，取土器的直径小于80mm，采用快速静力压入法对砂土进行取样；取样过程中采用泥浆护壁；/n所述的快速静力压入法是将取土器快速、均匀地压入砂土中；所述的快速静力压入法包括活塞油压筒法和钢绳、滑车组法；所述的活塞油压筒法系采用比取土器长的活塞油压筒通以高压，强迫取土器以等速压入砂土中；所述的钢绳、滑车组法是借机械力量通过钢绳、滑车装置将取土器压入砂土中；/n所述的取土器采用回转取土器；当砂土为细砂或者粉砂时，使用回转取土器采用单动三重管取土；当砂土为中砂或者粗砂时，使用回转取土器采用双动三重管取土。/n

【技术特征摘要】
1.一种砂土取样工艺，其特征在于：包括以下步骤：
（1）使用钻机，采用钻进方法对砂土层进行钻孔，所述的钻进方法采用回转钻进法或冲击钻进法；所述的回转钻进法采用岩芯钻探法，所述的冲击钻进法采用锤击钻探法；钻孔过程中采取泥浆护壁；
（2）在钻孔中取样，使用取土器，取土器的直径小于80mm，采用快速静力压入法对砂土进行取样；取样过程中采用泥浆护壁；
所述的快速静力压入法是将取土器快速、均匀地压入砂土中；所述的快速静力压入法包括活塞油压筒法和钢绳、滑车组法；所述的活塞油压筒法系采用比取土器长的活塞油压筒通以高压，强迫取土器以等速压入砂土中；所述的钢绳、滑车组法是借机械力量通过钢绳、滑车装置将取土器压入砂土中；
所述的取土器采用回转取土器；当砂土为细砂或者粉砂时，使用回转取土器采用单动三重管取土；当砂土为中砂或者粗砂时，使用回转取土器采用双动三重管取土。


2.根据权利要求1所述的取砂土工艺，其特征在于：所述的钻机采用SH30-2工程钻机。


3.根据权利要求1所述的取砂土工艺，其特征在于：所述的泥浆的性能指标包括比重、失水量、泥皮、黏度、触变性及静切力、胶体率、含砂量和酸碱值；
所述的比重指泥浆与同体积4℃的水重量比，比重为1.1至1.15；
所述的失水量和泥皮分别为25ml/30min和3mm~4mm；<...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永闯，蒋仕荣，唐飞跃，陈冬发，张高攀，陆敏，
申请(专利权)人：广西大汉岩土工程有限责任公司，
类型：发明
国别省市：广西;45