通过采取土样了解土层的天然结构、密实度、自然湿度、抗剪强度,压缩系数、容重、渗透系数,从而确定土层的含水程度、渗透性、承载能力和稳定性。
扰动土样:一般用螺旋钻、岩心管回转钻等取出的土样,其天然成分和结构已被破坏,试验分析资料不够准确。
原状上样(非扰动土样):用专用取土器取出的土样,可测定土层在自然状态下的各种物理力学性质
不可能取得完全不受扰动的原状土样的原因:
(1)无论何种方法取土存在天然结构土样的“自然破坏”,应力平衡破坏,土样组织结构和应力变化
(2)当切入土层取土时,会使土样产生一定的压缩变形,取样作业过程的一些因素也会扰动土样
1.压入法:有连续压入法和断续压入法,适用于较软土层中的取样。
2.击入法:孔外击入法和孔内击入法。适用于较硬土层中取样,
3.回转击入法:回转钻进中压入取土器。适用于坚硬土层和岩样采取。
1、对钻探采集岩样品的质量要求
样品数量足够,能反映岩层性质在空间上的变化;
样品扰动小,成分保真且无选择性破坏,化验分析结果不超过技术允许的误差;
取样位置准确,能正确界定各层位位置。
岩心钻探中常用岩心采取率、完整性、纯洁性及有无选择性磨损来衡量取样的质量。
1、岩心的采取率
岩心的采取率是指在回次钻进过程中,实际取出的岩心长度与实际钻进进尺的比值。即:采取率:反映取出的岩心的数量,其值越高越好。
根据勘探程度及岩层的不同,对采取率要求也不同,一般层位不低于65%,目的层位不低于75%,特殊层位95%,如果不足应进行补取。
2、完整性
保持其天然的结构和构造。如岩石的胶结状态、孔隙度、层理、片理、原始接触界面、矿物的颗粒形状、大小等。以便划分岩层类型及原生结构。尽量避免人为的破碎、颠倒和扰动。
3、纯洁性
取上的岩心不受外污的浸蚀,以免影响岩层的成分、物理性能等。
4、避免选择性磨损
岩层的选择性磨损,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。从而丧失其代表性。
为了避免选择性磨损,钻进时,一般都采用结构性能好的钻具、采取相应的技术措施及控制钻进规程参数等方法。
影响因素很多,分为地质因素和工艺技术因素。
(一)地质因素
地质因素: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,岩心不怕冲刷、振动,取出的岩心完整,采心率高,能保持其原生结构。
钻进松散、破碎、节理发育的岩层,取出的岩心多呈粒状、块状和粉状,原生结构破坏,采取率低,甚至取不上岩心;
钻进强研磨性地层,切削具易磨钝,钻进效率低,回次时间长,岩心受外力作用时间长,岩心采取质量低。
(二)工艺技术因素
岩心管的回转和振动。岩心管的转动带动岩心转动,岩心质量不同,岩心块之间、岩心与岩心管间可能产生相对运动而相互磨损。
冲洗液的冲蚀和淋蚀。冲洗液量过大对岩心有较强的冲蚀作用,正确选择冲洗液的循环方式有助于减少岩心的损失。
碎岩方法和钻进规程参数。钻压过大时,在松软岩层钻进造成岩心堵塞,在坚硬岩层导致钻头变形和孔底钻具弯曲,加速岩心破坏;钻压不足和转速过低则机械钻速过慢,延长岩心经受破坏的时间。
回次时间和回次进尺长度。回次时间过长,单回次进尺多,则岩心被破碎、磨损、分选和污染的机会越多,不利于岩心的采取。
取心钻具结构、加工质量及配合精度。取心钻具和卡心装置的选择必须与岩石性质适应。钻具弯曲变形、与钻头不同心、岩心卡断器规格与配合尺寸不合要求,都会引起钻进时岩心堵塞、磨损或是岩心脱落。