本文来源：郑江,牛耕,宋泽龙.SRS声波钻机在情况地质视察中的应用[J].四川建材,2022,48(08):67-69.
情况问题关系到人的生命健康，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重要的技术要领。为了获取质量高的芯样，环保工程师们在不绝实验种种取样要领，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。本文介绍了声波钻机的事情要领和事情原理，结合工程实践，验证了这种要领的效率高且效过好，为情况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；情况地质视察；土壤修复；环保钻机；取芯
#0 前言
随着我国国民经济的快速生长，人们的生活水平不绝提高，人们对所生存的情况越来越重视。一方面，对情况�；さ牧Χ戎鸾ゼ哟�；另一方面，对已经污染的情况在进行修复治理。其中，土壤修复就是一项越来越受到重视的事情。人口越来越多，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，重新使用前需要进行修复。园地视察是园地修复事情的基础，不适当的园地视察结果是导致修复失败的主要原因。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，才华制定经济有效的修复计划。
关于园地视察而言，钻探又是直观、重要的要领。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、污染物的身分，还可以对染污进行试验剖析，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，制定合理的修复计划，也可以制止浪费名贵的修复资金[1-4]。
本文介绍了一种新型的声波钻进技术，通过在实际工程中的应用，验证了该取样要领的有效性、高效性，为土壤情况地质视察提供一种新的可供借鉴的要领[5-7]。
#1 SRS声波钻机介绍
声波钻机事情原理
声波钻进技术是一种起源于欧美国家的新型的钻进技术，近些年来逐渐引入中国。声波钻进接纳高频共振技术，在钻进历程中，共振能量通过钻杆向下通报给钻头，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，这样可以减少土阻力，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。
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，海内目前已经引进多台。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，接纳高频声波振动结合旋转进行钻进。SRS声波钻机是一套使用简便的钻机，分为短冲程和长冲程两种型号。SRS小型声波钻机钻进速度快，取芯历程洁净，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况工程钻探和取样、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。
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”，利用水锁，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进行取芯，快速便当；关于岩石地层或卵石地层，接纳双壁取芯器进行取芯，可以在双层壁之间注入冷却水，对钻头进行冷却，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进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，中间为平原谷地。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，中间平缓，呈倾斜簸箕状。
气候气象
工区气候属暖温带半湿润大陆性季风型，四季明白，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气候。年平均气温11.5℃。工区年平均降水量为653.9mm，主要集中于夏季的六、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�。á�4）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
凭据区域地质资料显示，工区地层自下而上依次为太古界、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，主要有太古界及长城系。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变革较大，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。城区及其四周区域主要位于泃河、洳河形成的冲洪积平原，具有多层岩土体结构。一般地表下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，园地四周埋深约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。
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
凭据本次园地水文地质勘察结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代划分为人工聚集层、第四纪沉积层2大类，并按地层岩性及其赋水特性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况见图4园地典范水文地质剖面图。
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）规模内稳定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�；で淳航斜；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进行了视察。
SRS声波钻机使用效率高，接纳平板车运输到现场以后，可用�？仄骼蒙ㄗ昊凶�。走到钻探点以后，立起大臂，就可以开始钻探取芯了。凭据地层情况，选用合适的取芯工具。同时，在取芯历程中，凭据土层的阻力、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�，便当芯样取出（图5）。如果芯样难以取出，可以稍微施加声波振动。
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，配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。
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，上下两端用盖子进行密封，拿回实验室，进行化学剖析。
关于硬土地层，可以接纳单壁取芯。单壁取芯是一种通例的、简单的取芯方法，将普通硬土取到取芯管内。
关于很是硬的地层，例如岩石地层、卵石地层、建筑垃圾等，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进行循环，可以对孔壁进行护壁，也可以对钻头进行冷却。
本次土壤视察项目实施历程中，合理地选用了三种取芯器，顺利、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况地质视察技术。接纳高泼魅振动的要领，充分利用压力、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技术。声波钻机配置了多种差别的取芯工具，凭据地层土质的差别，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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