一种用于滑坡勘察的取芯工艺的制作方法

1.本发明涉及滑坡勘察取芯技术领域，具体为一种用于滑坡勘察的取芯工艺。


背景技术：

2.滑坡勘察硬查明滑坡的范围、规模、地质背景、性质及其危害程度，分析滑坡的主次条件和滑坡原因，并判断其稳定程度，预测其发展趋势和提出预防与治理方案建议，提出是否要进行监测和监测方案。而查明滑坡性质只要通过现场调研，即从地貌形态、地层岩性、坡体结构等分解处滑坡的条块和级数。由于地貌是坡体岩性和地质构造等内在条件的外观表现，坡体可据构造单元或古滑坡滑动过程中的拉裂隙形成的沟分出侧界，进而通过钻孔勘察来确定滑动面位置、地下水分布，初步掌握滑坡性质及其各条块之间的关系，以便在对滑坡防治中抓住关键条块，有的放矢进行治理。
3.例如我国奉化区溪口镇2021年地质灾害风险评价项目中对于董溪二村小麦田头发现的斜坡测量数据中指出该处斜坡表部变形明显，后缘及斜坡中后部张拉裂隙发育，根据裂隙发育情况，滑坡整体呈圈椅状，轴长320m左右，平均宽约260m，覆盖层平均厚度20m左右，总方量约150万方，若滑坡发生变形破坏，将直接威胁上部浒溪线公路及下部四明水库。滑坡区域覆盖层厚度在10-28m左右，平均厚度在20m左右。在覆盖层内埋深8m以浅主要以可塑-硬可塑状粉质粘土、含角砾粉质粘土为主；8-13m主要以可塑-硬可塑状含角砾粉质粘土、含碎石粉质粘土为主，局部含碎石、块石；13-19m主要以含粘性土碎石、块石为主，局部含块石风化后形成的粘土；19-28m主要以碎石、块石、含粘性土碎石为主，局部含岩石风化后形成的粘土，28m以下为强-中风化凝灰岩。
4.而影响丘陵地区表部覆盖层原位高保真取芯问题主要由覆盖层内的含碎石粉质粘土层、中密碎石、含粘性土碎石及破碎的风化基岩层组成。解决含粉质粘土碎石、碎石、含粘性土碎石及破碎的风化基岩层钻探原位高保真取芯问题，就是解决了丘陵表部覆盖层碎石层及破碎层原位高保真取芯问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种用于滑坡勘察的取芯工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种用于滑坡勘察的取芯工艺，包括以下步骤：
7.步骤一：平整场地，将钻机支架固定，然后安装钻机、空压机、水泵、搅拌机、发电机、钻具，并在场地上挖设泥浆池和沉砂池；
8.步骤二：根据初始地层决定采用的开孔钻具，并下入套管护壁，配制植物胶冲洗液进行开孔钻进；
9.步骤三：每钻进1-1.4米后提取岩芯，地层稳定则一直使用钻具回转取芯钻进，取芯完成后提取钻具；
10.步骤四：待潜孔锤跟管钻进钻具与套管连接完毕后，利用空压机将钻孔内部的植物胶冲洗液吹出，将植物胶冲洗液进行回收，然后进行空气潜孔锤跟管钻进；
11.步骤五：钻具提钻取芯后，将高压胶管与钻杆内的植物胶冲洗液吹出后收集，连接潜孔锤跟管钻进钻具与套管，完成取芯工作。
12.在一个优选的实施方式中，所述步骤一中钻具为sdb钻具，所述钻具的钻头为金刚石钻头，且金刚石的目数为60-80混合目，金刚石钻头的胎体硬度为15-20或30-40。
13.在一个优选的实施方式中，所述sdb钻具采用内槽式卡槽卡取岩芯，卡簧座与钻头内台阶的间隙为3-5mm。
14.在一个优选的实施方式中，所述步骤二中开孔钻具为sdb110钻具，钻具开孔初始孔径为165-170mm，钻进过程中遇第一处块石后钻孔孔径改为140-150mm，遇第二处块石后钻孔孔径改为125-130mm，遇第三处块石后钻孔孔径改为108-112mm，直至钻进入下伏基岩。
15.在一个优选的实施方式中，所述步骤二中套管采用反丝套管，所述步骤二中植物胶冲洗液包括以下重量份的原料：水90-110份、植物胶8-15份、改性羧甲基纤维素钠0.5-1.5份、膨润土粉3-8份、非离子聚丙烯酰胺0.2-0.6份、碳酸钙粉末0.5-1.5份。
16.在一个优选的实施方式中，所述植物胶冲洗液的制备方法为：按照上述重量份称取一半的水，以500-600转/分钟搅拌下加入称取的植物胶、改性羧甲基纤维素钠、膨润土粉、非离子聚丙烯酰胺和碳酸钙粉末，搅拌3-8min后加入剩余的一半水，继续搅拌5-10min即可得到植物角冲洗液。
17.在一个优选的实施方式中，所述改性羧甲基纤维素钠采用焦磷酸酯改性羧甲基纤维素钠，所述碳酸钙粉末和膨润土粉的粒径均采用200-300目筛进行筛选。
18.在一个优选的实施方式中，所述步骤三开孔钻进提取岩芯时实时测量泥浆池中的含砂量和粘度，泥浆中砂含量超过3％及时除砂，泥浆中砂含量超过20％需要更换新的植物胶冲洗液，粘度降到60m2/s时补充新的植物胶冲洗液。
19.在一个优选的实施方式中，所述步骤四和步骤五中植物胶冲洗液回收时将回收液导入沉砂池中进行除砂处理，所述泥浆池和沉砂池之间设置循环槽。
20.在一个优选的实施方式中，所述步骤三中提取钻具前停泵干钻3-5cm或停止钻机再起钻，使岩心自然堵塞，以防止岩心脱落。
21.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：
22.1、本发明采用sdb钻具和植物胶冲洗工艺结合，sdb钻具具有高转速、小泵量和小压力等优点，能够取得较好的取芯效果，而植物胶冲洗液能够清洁孔底、携带和悬浮岩屑、冷却钻头、润滑钻具、保护孔壁、控制地层压力、传递水动力和传递孔内测试信息等功能，利用植物角冲洗液辅助sdb钻具进行钻进取芯能够提高取芯效率、成孔容易、岩芯易成型；
23.2、本发明植物胶冲洗液添加有改性羧甲基纤维素钠、膨润土粉、非离子聚丙烯酰胺和碳酸钙粉末，焦磷酸酯改性羧甲基纤维素钠中含有纳基阳离子，能与膨润土中的一些钙阳离子交换，使得焦磷酸酯改性羧甲基纤维素钠进入到膨润土层间或表面，增加其表面粗糙或使得膨润土表面有更多的“触角”，增加其粘结性，而且碳酸钙粉末能够减少植物胶冲洗液和膨润土的流动性，提高粘接性，非离子聚丙烯酰胺能够使得膨润土与植物胶更好的结合，提高其浸润性，使得植物胶冲洗液的使用效果更好。
附图说明
24.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
25.图1是本发明实施例1碎石粉质粘土取芯成果图；
26.图2是传统钻探取芯碎石粉质粘土取芯成果图；
27.图3是本发明实施例1碎石、含粘性土碎石成果图；
28.图4是传统钻探取芯碎石、含粘性土碎石成果图；
29.图5是本发明实施例1破碎基岩取芯成果图；
30.图6是传统钻探取芯破碎基岩取芯成果图。
具体实施方式
31.以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
32.实施例1：
33.本发明提供一种用于滑坡勘察的取芯工艺，包括以下步骤：
34.步骤一：平整场地，将钻机支架固定，然后安装钻机、空压机、水泵、搅拌机、发电机、钻具，并在场地上挖设泥浆池和沉砂池；
35.步骤二：根据初始地层决定采用的开孔钻具，并下入套管护壁，配制植物胶冲洗液进行开孔钻进；
36.步骤三：每钻进1.2米后提取岩芯，地层稳定则一直使用钻具回转取芯钻进，取芯完成后提取钻具；
37.开孔钻进过程中钻具的钻进参数可参考如下表格：
38.含碎石粉质粘土层、碎石和基岩破碎金刚石钻进参数
39.孔径(mm)钻压(kn)转速(r/min)泵量(l/min)泵压(mpa)sdb1106-8500-60030-40＜0.5sdb945-7600-80015-30＜0.5
40.含碎石粉质粘土层金刚石钻进参数
41.孔径(mm)钻压(kn)转速(r/min)泵量(l/min)泵压(mpa)sdb1105-750015-201.5
42.碎石和金刚石/复合片钻进参数
43.孔径(mm)钻压(kn)转速(r/min)泵量(l/min)泵压(mpa)sdb1100-550010-15＜0.5
44.步骤四：待潜孔锤跟管钻进钻具与套管连接完毕后，利用空压机将钻孔内部的植物胶冲洗液吹出，将植物胶冲洗液进行回收，然后进行空气潜孔锤跟管钻进；
45.步骤五：钻具提钻取芯后，将高压胶管与钻杆内的植物胶冲洗液吹出后收集，连接潜孔锤跟管钻进钻具与套管，完成取芯工作。
46.在一个优选的实施方式中，所述步骤一中钻具为sdb钻具，所述钻具的钻头为金刚石钻头，且金刚石的目数为60-80混合目，金刚石钻头的胎体硬度为30-40。
47.在一个优选的实施方式中，所述sdb钻具采用内槽式卡槽卡取岩芯，卡簧座与钻头内台阶的间隙为4mm。
48.在一个优选的实施方式中，所述步骤二中开孔钻具为sdb110钻具，钻具开孔初始孔径为168mm，钻进过程中遇第一处块石后钻孔孔径改为145mm，遇第二处块石后钻孔孔径改为127mm，遇第三处块石后钻孔孔径改为110mm，直至钻进入下伏基岩。
49.在一个优选的实施方式中，所述步骤二中套管采用反丝套管，所述步骤二中植物胶冲洗液包括以下重量份的原料：水90份、植物胶8份、改性羧甲基纤维素钠0.5份、膨润土粉3份、非离子聚丙烯酰胺0.2份、碳酸钙粉末0.5份。
50.在一个优选的实施方式中，所述植物胶冲洗液的制备方法为：按照上述重量份称取一半的水，以550转/分钟搅拌下加入称取的植物胶、改性羧甲基纤维素钠、膨润土粉、非离子聚丙烯酰胺和碳酸钙粉末，搅拌5min后加入剩余的一半水，继续搅拌8min即可得到植物角冲洗液。
51.在一个优选的实施方式中，所述改性羧甲基纤维素钠采用焦磷酸酯改性羧甲基纤维素钠，所述碳酸钙粉末和膨润土粉的粒径均采用280目筛进行筛选。
52.在一个优选的实施方式中，所述步骤三开孔钻进提取岩芯时实时测量泥浆池中的含砂量和粘度，泥浆中砂含量超过3％及时除砂，泥浆中砂含量超过20％需要更换新的植物胶冲洗液，粘度降到60m2/s时补充新的植物胶冲洗液。
53.在一个优选的实施方式中，所述步骤四和步骤五中植物胶冲洗液回收时将回收液导入沉砂池中进行除砂处理，所述泥浆池和沉砂池之间设置循环槽。
54.在一个优选的实施方式中，所述步骤三中提取钻具前停泵干钻3-5cm，使岩心自然堵塞，以防止岩心脱落。
55.以我国奉化区溪口镇董溪二村小麦田头发现的斜坡为例，选取相近、地质相似的区域进行钻探取芯，分别用传统钻探工艺(仅采用sdb钻探)和实施例1的钻探工艺进行钻探取芯，传统钻探工艺钻探取芯时钻取参数与实施例1相同，钻探取芯结果如表一：
56.[0057][0058]
表一
[0059]
表中含碎石粉质粘土埋深主要在8.00-13.0米，粉质粘土呈紫红色或灰褐色碎石呈青灰色或紫红色，可塑硬可塑状；碎石、含粘性土碎石层埋深深度13.00-28.00米，碎石主要呈紫红色、青灰色，粉质粘土主要呈紫红色、褐灰色，局部为黄绿色粘土，碎石含量60％～80％，粒径一般2-10cm，棱角状或次棱角状，原岩岩性一般为凝灰岩，充填土体分选性差，级配差，中密-密实；破碎基岩主要主要有凝灰岩组成，假凝灰质结构，厚层状构造，岩质坚硬，岩石节理裂隙发育-较发育；由表一可以看出，采用本技术sdb钻具与植物胶冲洗液相结合的钻探取芯方式不仅能够提高碎石粉质粘土、碎石、含粘性土碎石和破碎基岩层的采取率，而且能够保持原状结构，使得取芯研究效果更佳准确。
[0060]
具体的可参考图1-图6所示的取芯效果图，从图中可以看出采用本技术的取芯产品成块效果更好，能够维持原状结构，对于滑坡地貌研究分析效果更好。
[0061]
实施例2：
[0062]
与实施例1不同的是，所述步骤二中植物胶冲洗液包括以下重量份的原料：水100份、植物胶10份、改性羧甲基纤维素钠1份、膨润土粉5份、非离子聚丙烯酰胺0.4份、碳酸钙粉末1份。
[0063]
实施例3：
[0064]
与实施例1不同的是，所述步骤二中植物胶冲洗液包括以下重量份的原料：水110份、植物胶15份、改性羧甲基纤维素钠1.5份、膨润土粉8份、非离子聚丙烯酰胺0.6份、碳酸钙粉末1.5份。
[0065]
实施例4：
[0066]
本发明提供一种用于滑坡勘察的取芯工艺，包括以下步骤：
[0067]
步骤一：平整场地，将钻机支架固定，然后安装钻机、空压机、水泵、搅拌机、发电机、钻具，并在场地上挖设泥浆池和沉砂池；
[0068]
步骤二：根据初始地层决定采用的开孔钻具，并下入套管护壁，配制植物胶冲洗液进行开孔钻进；
[0069]
步骤三：每钻进1.2米后提取岩芯，地层稳定则一直使用钻具回转取芯钻进，取芯完成后提取钻具；
[0070]
步骤四：待潜孔锤跟管钻进钻具与套管连接完毕后，利用空压机将钻孔内部的植物胶冲洗液吹出，将植物胶冲洗液进行回收，然后进行空气潜孔锤跟管钻进；
[0071]
步骤五：钻具提钻取芯后，将高压胶管与钻杆内的植物胶冲洗液吹出后收集，连接潜孔锤跟管钻进钻具与套管，完成取芯工作。
[0072]
在一个优选的实施方式中，所述步骤一中钻具为sdb钻具，所述钻具的钻头为金刚石钻头，且金刚石的目数为60-80混合目，金刚石钻头的胎体硬度为30-40。
[0073]
在一个优选的实施方式中，所述sdb钻具采用内槽式卡槽卡取岩芯，卡簧座与钻头
内台阶的间隙为4mm。
[0074]
在一个优选的实施方式中，所述步骤二中开孔钻具为sdb110钻具，钻具开孔初始孔径为168mm，钻进过程中遇第一处块石后钻孔孔径改为145mm，遇第二处块石后钻孔孔径改为127mm，遇第三处块石后钻孔孔径改为110mm，直至钻进入下伏基岩。
[0075]
在一个优选的实施方式中，所述步骤二中套管采用反丝套管，所述步骤二中植物胶冲洗液包括以下重量份的原料：水90份、植物胶8份、膨润土粉3份、非离子聚丙烯酰胺0.2份、碳酸钙粉末0.5份。
[0076]
在一个优选的实施方式中，所述植物胶冲洗液的制备方法为：按照上述重量份称取一半的水，以550转/分钟搅拌下加入称取的植物胶、膨润土粉、非离子聚丙烯酰胺和碳酸钙粉末，搅拌5min后加入剩余的一半水，继续搅拌8min即可得到植物角冲洗液。
[0077]
在一个优选的实施方式中，所述改性羧甲基纤维素钠采用焦磷酸酯改性羧甲基纤维素钠，所述碳酸钙粉末和膨润土粉的粒径均采用280目筛进行筛选。
[0078]
在一个优选的实施方式中，所述步骤三开孔钻进提取岩芯时实时测量泥浆池中的含砂量和粘度，泥浆中砂含量超过3％及时除砂，泥浆中砂含量超过20％需要更换新的植物胶冲洗液，粘度降到60m2/s时补充新的植物胶冲洗液。
[0079]
在一个优选的实施方式中，所述步骤四和步骤五中植物胶冲洗液回收时将回收液导入沉砂池中进行除砂处理，所述泥浆池和沉砂池之间设置循环槽。
[0080]
在一个优选的实施方式中，所述步骤三中提取钻具前停泵干钻3-5cm，使岩心自然堵塞，以防止岩心脱落。
[0081]
选取实施例1和实施例4中制取的植物胶冲洗液，并测量两种植物胶冲洗液的塑性粘度，实施例1中植物胶冲洗液的粘度为14.8mpa/s，而实施例4中植物胶冲洗液的粘度为12.6mpa/s，所以植物胶冲洗液添加有改性羧甲基纤维素钠、膨润土粉、非离子聚丙烯酰胺和碳酸钙粉末，焦磷酸酯改性羧甲基纤维素钠中含有纳基阳离子，能与膨润土中的一些钙阳离子交换，使得焦磷酸酯改性羧甲基纤维素钠进入到膨润土层间或表面，增加其表面粗糙或使得膨润土表面有更多的“触角”，增加其粘结性，而且碳酸钙粉末能够减少植物胶冲洗液和膨润土的流动性，提高粘接性，非离子聚丙烯酰胺能够使得膨润土与植物胶更好的结合，提高其浸润性，使得植物胶冲洗液的使用效果更好。
[0082]
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种用于滑坡勘察的取芯工艺，其特征在于：包括以下步骤：步骤一：平整场地，将钻机支架固定，然后安装钻机、空压机、水泵、搅拌机、发电机、钻具，并在场地上挖设泥浆池和沉砂池；步骤二：根据初始地层决定采用的开孔钻具，并下入套管护壁，配制植物胶冲洗液进行开孔钻进；步骤三：每钻进1-1.4米后提取岩芯，地层稳定则一直使用钻具回转取芯钻进，取芯完成后提取钻具；步骤四：待潜孔锤跟管钻进钻具与套管连接完毕后，利用空压机将钻孔内部的植物胶冲洗液吹出，将植物胶冲洗液进行回收，然后进行空气潜孔锤跟管钻进；步骤五：钻具提钻取芯后，将高压胶管与钻杆内的植物胶冲洗液吹出后收集，连接潜孔锤跟管钻进钻具与套管，完成取芯工作。2.根据权利要求1所述的一种用于滑坡勘察的取芯工艺，其特征在于：所述步骤一中钻具为sdb钻具，所述钻具的钻头为金刚石钻头，且金刚石的目数为60-80混合目，金刚石钻头的胎体硬度为15-20或30-40。3.根据权利要求2所述的一种用于滑坡勘察的取芯工艺，其特征在于：所述sdb钻具采用内槽式卡槽卡取岩芯，卡簧座与钻头内台阶的间隙为3-5mm。4.根据权利要求2所述的一种用于滑坡勘察的取芯工艺，其特征在于：所述步骤二中开孔钻具为sdb110钻具，钻具开孔初始孔径为165-170mm，钻进过程中遇第一处块石后钻孔孔径改为140-150mm，遇第二处块石后钻孔孔径改为125-130mm，遇第三处块石后钻孔孔径改为108-112mm，直至钻进入下伏基岩。5.根据权利要求1所述的一种用于滑坡勘察的取芯工艺，其特征在于：所述步骤二中套管采用反丝套管，所述步骤二中植物胶冲洗液包括以下重量份的原料：水90-110份、植物胶8-15份、改性羧甲基纤维素钠0.5-1.5份、膨润土粉3-8份、非离子聚丙烯酰胺0.2-0.6份、碳酸钙粉末0.5-1.5份。6.根据权利要求5所述的一种用于滑坡勘察的取芯工艺，其特征在于：所述植物胶冲洗液的制备方法为：按照上述重量份称取一半的水，以500-600转/分钟搅拌下加入称取的植物胶、改性羧甲基纤维素钠、膨润土粉、非离子聚丙烯酰胺和碳酸钙粉末，搅拌3-8min后加入剩余的一半水，继续搅拌5-10min即可得到植物角冲洗液。7.根据权利要求6所述的一种用于滑坡勘察的取芯工艺，其特征在于：所述改性羧甲基纤维素钠采用焦磷酸酯改性羧甲基纤维素钠，所述碳酸钙粉末和膨润土粉的粒径均采用200-300目筛进行筛选。8.根据权利要求1所述的一种用于滑坡勘察的取芯工艺，其特征在于：所述步骤三开孔钻进提取岩芯时实时测量泥浆池中的含砂量和粘度，泥浆中砂含量超过3％及时除砂，泥浆中砂含量超过20％需要更换新的植物胶冲洗液，粘度降到60m2/s时补充新的植物胶冲洗液。9.根据权利要求1所述的一种用于滑坡勘察的取芯工艺，其特征在于：所述步骤四和步骤五中植物胶冲洗液回收时将回收液导入沉砂池中进行除砂处理，所述泥浆池和沉砂池之间设置循环槽。10.根据权利要求1所述的一种用于滑坡勘察的取芯工艺，其特征在于：所述步骤三中
提取钻具前停泵干钻3-5cm或停止钻机再起钻，使岩心自然堵塞，以防止岩心脱落。

技术总结
本发明公开了一种用于滑坡勘察的取芯工艺，包括以下步骤：步骤一：平整场地，安装设备；步骤二：开孔钻进；步骤三：取芯完成后提取钻具；步骤四：利用空压机将钻孔内部的植物胶冲洗液吹出，将植物胶冲洗液进行回收，然后进行空气潜孔锤跟管钻进；步骤五：将高压胶管与钻杆内的植物胶冲洗液吹出后收集，连接潜孔锤跟管钻进钻具与套管，完成取芯工作。本发明采用SDB钻具和植物胶冲洗工艺结合，SDB钻具具有高转速、小泵量和小压力等优点，能够取得较好的取芯效果，利用植物角冲洗液辅助SDB钻具进行钻进取芯能够提高取芯效率、成孔容易、岩芯易成型。成型。成型。


技术研发人员：杜常春 周涛 罗细华 许佳健 孙小亮 陈立龙 李凤 陈清华 郭安 郑启超 杨宝亮
受保护的技术使用者：浙江省工程勘察设计院集团有限公司
技术研发日：2023.06.20
技术公布日：2023/9/14