国家精品课程：岩土钻掘工程学第7章——土样与岩矿心的采取.ppt

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。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。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。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。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······。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）。第二节单层岩心管取心工具对卡簧及卡心操作的要求
卡簧应有足够强度和弹性。用弹簧钢65锰及调质钢40铬加工，硬度HRC45—50。
卡簧自由内径＜钻头内径0.3mm±，自由内径过大卡不牢岩心→中途脱落。自由内径过小→岩心堵塞。
检查卡簧自由内径合适否的方法，将卡簧套在岩心上既有一定抱紧力，又能在岩心上被轻轻推动。
为减少残留岩心，卡簧安放位置应尽量靠近钻头底部。
正常钻进时不能提动钻具，否则会过早提断岩心，造成岩心堵塞。3.干钻卡取法
回次终了停水干钻一段，让岩粉聚集孔底塞住岩心即可提钻。但有埋、烧钻的危险，适用于硬合金钻软或粘性岩层。
4.沉淀卡取法
回次终了停止循环让管内岩屑碎渣沉淀挤塞卡牢岩心。适用软、脆、碎的岩层反循环钻进。常与干钻法结合使用。
5.楔断器卡取法
回次终了将钻具提出孔外，下入楔断器，利用吊锤冲击楔子将岩心楔断，再下入夹具将岩心提出。该法适用于大直径和岩石比较坚硬、完整的岩矿层钻进。二、单层岩心管钻具——最简单的取心钻具
为↑采取率在单管钻具中增加分水投球接头和分水帽。钻进时冲洗液通过分水接头中心孔直接进入岩心管内，活动分水帽呈伞形保护岩心不受冲洗液直接冲刷，且随岩心一起上移。
提钻前投入球阀封闭中心水道，在水压作用下球阀下移超过小卡时通水孔被打开，使孔底形成干钻条件。三、双管钻具
为克服单管钻进时冲洗液对岩矿心的冲蚀。在岩心管内设置内管容纳岩心，冲洗液从二管之间流动，避免对岩心的直接冲刷，保护岩矿心。
钻进时双管若同步转动，内管仍可能与岩心相对转动，对岩心造成的损害。
内管在钻进时不随外管转动，既避免了冲洗液对岩心的冲刷，又避免了钻具转动对岩心造成的不良影响。在难取心地层或高速回转的金刚石钻进中，往往能取得较高的取心质量。双管钻具结构特点
为减弱机械力对岩心破坏，钻具中设置避振缓冲装置.
为减轻对岩心冲刷作用，钻具中设置隔水和分流装置.1、双动双管
由双管接头，内、外岩心管、