海底取样器的理论探讨及参数计算—海底取样技术介绍之五.pdfVIP

维普资讯 第2O卷 第2期 VoIl20 No．2 2OO1年 6月 Jun 2O01 海底取样器的理论探讨及参数计算 — — 海底取样技术介绍之五 鄢泰宁 补家武 陈汉中。 (1．中国地质大学．湖北 武覆 430Q74}2 中国科学 院南海海洋研究所 广东 广州 510301) 摘 要 ：阐连了海底取样时岩芯形成的理记过程，摧导了有关理论计算公式，得出了形成桩鸯}应 的条件，并论述T取样嚣静压 力厦振动锤多项参数的理论计算公式。 关键词 ：海底取样嚣；桩鸯}应；参教骨算 地 中图分类号 ：P71j．1 文献标识码 ：A 文章编号 ：1000-7849(2001 质 ∞ a 科 _呈 通常根据取样的地质要求来选择取样管的基本 人管中，若取样管继续压入 ，则样 品被压实 。 技L兰参数 (钻孔直径 、取样管长度等)。在确定取样器的结 ^ ：3d／／ (1) 构形式时，还须注意到工作区域的水文气象条件、海 式中：．为样 品在取样管中充填高度的临界值 ；为 情_耋 深、地质剖面上的岩土性质及其贯人方法 ．考虑用于 管子内径 (m)；，为岩土层与管壁的摩擦系数 ，以砂 报 y 海底取样的辅助设备(主要指船只和其它浮动式、潜 子与钢材料的摩擦环境为例，其摩擦系数在很宽的 L耋入式载体)的基本参数 。为了达到地质 目的，取样的 范围内变化 ，，为0．3～0．8。 a 质量是关键 。而样 品质量的好坏与钻进方法、钻进中 上述公式是在大量实验基础上得出来的经验公 0 岩芯的形成过程密切相关 。为了可靠地设计取样器 式。实验条件是用不同直径的管子在静载下+压人含 的结构参数，必须对取样时岩芯的形成过程及参数 0．O8～4．oomm粒径的水饱和砂层和砂砾层 。由公 计算作些理论分析 。 式可见 ，在静压条件下 ，不可能得到很长 的岩土样 品。例如，当，一0．3时，临界充填高度为 10 。因 1 柱状取样器钻进 中岩芯形成过程的 此，只有增大取样管内径或减小摩擦系数 ，才能在增 理论分析 大孔深的同时，保证岩芯采取率。像前文提到的采用 聚乙烯衬管+就可明显降低摩擦系数 ]。当取样管在 用压入式、冲击式和振动式取样器进行海底取 冲击、振动作用下贯入土层时，在岩土体内会 出现颗 样 时，常会 出现样品在管中被压实的现象，使岩芯采 粒问内聚力减弱 (土壤 “松驰”)的现象，使管子内、外 取率有所降低。这时若想增加钻孔深度，必须增加岩 表面的摩擦系数明显降低。因此，比单纯静压方式的 芯 的压缩应变，并在管靴部位形成 “土塞子”，使得取 贯人深度和临界充填高度要大得多 。 样管像 “桩”一样埋人土层。这种 “桩效应”对各种地 必须指出，在冲击、振动作用下钻进时，也会 出 质勘探和工程勘查得出的信息都有负面影响。下面 现样品压实、层位扰动的现象，甚至可能在取样管的 我们将从岩土的物理力学性质、取样管的几何参数 管壁周围产生严重的矿物