本文泉源：郑江,牛耕,宋泽龙.SRS声波钻机在情形地质视察中的应用[J].四川建材,2022,48(08):67-69.
情形问题关系到人的生命康健 ，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主要的手艺要领 。为了获取质量高的芯样 ，环保工程师们在一直实验种种取样要领 ，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 ，团结工程实践 ，验证了这种要领的效率高且效过好 ，为情形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 ；情形地质视察 ；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 ，人们的生涯水平一直提高 ，人们对所生涯的情形越来越重视 。一方面 ，对情形 ；さ牧Χ戎鸾ゼ哟 ；另一方面 ，对已经污染的情形在举行修复治理 。其中 ，土壤修复就是一项越来越受到重视的事情 。生齿越来越多 ，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 ，重新使用前需要举行修复 。园地视察是园地修复事情的基础 ，不适当的园地视察效果是导致修复失败的主要缘故原由 。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 ，才华制订经济有用的修复计划 。
关于园地视察而言 ，钻探又是直观、主要的要领 。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、污染物的因素 ，还可以对染污举行试验剖析 ，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 ，制订合理的修复计划 ，也可以阻止铺张名贵的修复资金[1-4] 。
本文介绍了一种新型的声波钻进手艺 ，通过在现实工程中的应用 ，验证了该取样要领的有用性、高效性 ，为土壤情形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
声波钻进手艺是一种起源于西欧国家的新型的钻进手艺 ，近些年来逐渐引入中国 。声波钻进接纳高频共振手艺 ，在钻进历程中 ，共振能量通过钻杆向下转达给钻头 ，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 ，这样可以镌汰土阻力 ，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 ，海内现在已经引进多台 。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 ，接纳高频声波振动团结旋转举行钻进 。SRS声波钻机是一套使用轻盈的钻机 ，分为短冲程和长冲程两种型号 。SRS小型声波钻机钻进速率快 ，取芯历程清洁 ，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形工程钻探和取样、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” ，使用水锁 ，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举行取芯 ，快速利便 ；关于岩石地层或卵石地层 ，接纳双壁取芯器举行取芯 ，可以在双层壁之间注入冷却水 ，对钻头举行冷却 ，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举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 ，中心为平原谷地 。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 ，中心平缓 ，呈倾斜簸箕状 。
天气气象
工区天气属暖温带半湿润大陆性季风型 ，四序明确 ，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天气 。年平均气温11.5℃ 。工区年平均降水量为653.9mm ，主要集中于夏日的六、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
凭证区域地质资料显示 ，工区地层自下而上依次为远古界、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 ，主要有远古界及长城系 。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转变较大 ，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 。城区及其周围区域主要位于泃河、洳河形成的冲洪积平原 ，具有多层岩土体结构 。一样平常地表下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 ，园地周围埋深约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
凭证本次园地水文地质勘探效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月划分为人工群集层、第四纪沉积层2大类 ，并按地层岩性及其赋水特征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形见图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）规模内稳固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 ；で淳壕傩斜 ；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举行了视察 。
SRS声波钻机使用效率高 ，接纳平板车运输到现场以后 ，可用 ？仄魇褂蒙ㄗ昊凶 。走到钻探点以后 ，立起大臂 ，就可以最先钻探取芯了 。凭证地层情形 ，选用合适的取芯工具 。同时 ，在取芯历程中 ，凭证土层的阻力、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 ，利便芯样取出（图5） 。若是芯样难以取出 ，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 ，设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 ，上下两头用盖子举行密封 ，拿回实验室 ，举行化学剖析 。
关于硬土地层 ，可以接纳单壁取芯 。单壁取芯是一种通例的、简朴的取芯方法 ，将通俗硬土取到取芯管内 。
关于很是硬的地层 ，例如岩石地层、卵石地层、修建垃圾等 ，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举行循环 ，可以对孔壁举行护壁 ，也可以对钻头举行冷却 。
本次土壤视察项目实验历程中 ，合理地选用了三种取芯器 ，顺遂、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形地质视察手艺 。接纳高频振动的要领 ，充分使用压力、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 。高频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手艺 。声波钻机设置了多种差别的取芯工具 ，凭证地层土质的差别 ，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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