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岩土钻掘工程学
2020/4/16
第七章 土样与岩矿心的采取
1、土样的采取 2、岩矿心采取 3、常用取心工具及方法 4、绳索取心工具 5、反循环钻进取心 6、采集岩粉和补取岩样
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第七章 土样及岩矿心的采取
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第一节 土样的采取（另一门课程将展开，自习）
卡簧（也称提断器）卡取法在回次终了稍上提钻具，把岩心 卡住并拉断。适于硬和中硬、岩心完整、直径均匀岩矿层的 金刚石钻进，取心方便可靠，但对岩心直径与卡簧的配合精 度要求较高。
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第二节 单层岩心管取心工具
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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
(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。
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度、厚度和产状、以准确地计算 矿产储量和确定其地质构 造。
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第七章 土样及岩矿心的采取
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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。
第七章 土样及岩矿心的采取
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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
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2. 人为因素
2.1 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→ 2.2 不合理的具组合→离心力和水平振动，使岩心受损破坏。 2.3 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······
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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。
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。
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二、单层岩心管钻具——最简单的取心钻具
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图1 常用卡芯工具的结构简图
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图2.俄罗斯专用卡心工具-1
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图4 专用卡心工具-3
图3 俄罗斯专用卡心工具-2
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对卡簧及卡心操作的要求
心堵塞。
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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
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
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。
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第七章 土样及岩矿心的采取
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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
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）。
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第三节 常用取心工具及方法
一、卡取岩心的方法 1.卡料卡取法
回次终了时从地面投入卡料(小碎石、铁丝、钢粒)，卡紧扭 断岩矿心。适于硬、中硬、完整岩矿层硬合金和钢粒钻进。 2. 卡簧卡取法