泥衣包裹岩芯钻进取芯技术

任务来源：

技术领域：水利工程建设与管理

技术来源：自主研发，发明了在砂土中采用泥衣包裹岩芯的钻进取芯方法，获国家发明专利（ZL201810099006.7）。作为“南水北调中线穿黄工程勘察关键技术”的重要组成部分，获2019年度长江水利委员会科学技术一等奖；获2019年度中国大坝工程学会科技进步一等奖。

技术原理

泥衣包裹岩芯钻进取芯技术是在对现有钻探取芯设备进行改进和复合泥浆配比研发的基础上，采用合适的钻进参数，实现在岩芯表层形成均匀泥膜，对砂土岩芯起到保护作用，达到将砂土岩芯采取率提高到100%，且保持天然的颗粒组成和结构的目的。该技术在几乎不增加成本费用的情况下，大幅提高砂土岩芯质量，易熟练掌握和推广实施。

技术特色

（1）对现有钻探取芯设备进行改进，采用专用合金钻头，对岩芯起到刻取的效果，降低转速，维持稳定钻压，从减少钻进对岩芯的扰动；上部密封装置避免岩芯脱落。（2）增大泥稠度浆、降低泵量、钻头开水口等措施，减少泥浆对岩芯的冲蚀。（3）采用专门配置的泥浆，在岩芯表面形成泥衣，对岩芯包裹，免受循环液的冲刷和浸泡，加强对岩芯的保护。

技术指标

（1）将砂土岩芯采取率提高到100%。（2）岩芯表层被泥衣包裹保护，使砂土岩芯保持天然的颗粒组成和结构，砂土芯样质量高。

应用范围及前景

适用于水利水电、市政建设、铁路、公路等多领域工程勘察的砂土地层钻探施工。该技术在南水北调中线穿黄工程、长江中下游重要堤防工程、洪湖分蓄洪区工程勘察中成功应用，大幅提高了勘察成果质量，取得了显著的经济效益。案例1：技术成果成功应用南水北调中线穿黄工程地质勘察。南水北调中线一期工程穿黄工程是国内穿越大江大河直径最大的输水隧洞，为双线隧洞，长4250m，内径7m，采用内、外两层衬砌分别承受内、外水的压力的衬砌结构。黄河砂层最厚90多m，为提高勘察成果质量，采用了泥衣包裹岩芯钻进取芯技术，完成可行性研究—初步设计阶段勘察，共完成砂层钻探进尺26513m，其中松散砂层8736m，中密—密实砂层17777m。案例2：技术成果成功应用长江中下游重要堤防工程地质勘察。1998年长江洪水后，原国家计委农经司、水利部规划计划司和长江委就长江中下游重要堤防工程建设的具体实施安排进行了专门研究，决定对长江中下游重要堤防工程（包括长江中下游湖北、湖南、江西、安徽4省长江干堤，湖北汉江遥堤、江西赣抚大堤，长江中下游干流河道崩岸整治工程及南闸加固工程）进行加固。1999年3月—2001年5月，在长江中下游重要堤防隐蔽工程勘察工作中，采用泥衣包裹岩芯钻进取芯技术，完成钻探进尺超过10万m，其中砂层约6万m，主要为松散砂层。案例3：技术成果成功应用洪湖分蓄洪区工程地质勘察。洪湖东分块蓄洪区位于洪湖分蓄洪区的东部，是处理城陵矶地区超额洪水，保障荆江大堤、武汉市防洪安全的一项重要工程设施。它由新建腰口隔堤、洪湖主隔堤、东荆河堤及洪湖长江干堤一起形成封闭圈，蓄洪总面积883.62k㎡，设计蓄洪水位30.5m，蓄洪净容积61.86亿m³。洪湖东分块蓄洪工程勘察可行性研究阶段—初步设计阶段，采用泥衣包裹岩芯钻进取芯技术完成砂层钻探进尺12000多m，主要为松散砂层。

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