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。á4）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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