1、基本概念
聲波鉆進(jìn)(sonic Drilling)，又稱為回轉(zhuǎn)聲波鉆進(jìn)或振動(dòng)鉆進(jìn)。它是利用高頻振動(dòng)力、回轉(zhuǎn)力和壓力，三者結(jié)合在一起使鉆頭切入土層或軟巖，加深鉆孔，進(jìn)行鉆探或其它鉆孔工程的一種新型鉆探技術(shù)方法。
聲波鉆進(jìn)的主要設(shè)備是振動(dòng)頭，也就是振動(dòng)器。振動(dòng)頭能夠產(chǎn)生可以調(diào)節(jié)的高頻振動(dòng)和低速回轉(zhuǎn)作用，再加上向下的壓力，使鉆柱和環(huán)形鉆頭不斷向巖土中推進(jìn)。振動(dòng)頭產(chǎn)生的振動(dòng)頻率通常為50-185Hz，轉(zhuǎn)速100-200rpm。鉆柱的低速回轉(zhuǎn)保證能量和磨損平均分配到鉆頭的工作面上。當(dāng)振動(dòng)與鉆柱的自然諧振頻率疊合時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生共振。此時(shí)鉆柱的作用就像飛輪或彈簧一樣，把極大的能量直接傳遞給鉆頭。高頻振動(dòng)作用使鉆頭的切刃以切削、剪切、斷裂的方式排開其鉆進(jìn)路徑上的物質(zhì)，甚至還會(huì)引起周圍土粒液化，讓鉆進(jìn)變得非常容易。
另外，振動(dòng)作用還把土粒從鉆具的側(cè)面移開，降低鉆具與孔壁的摩擦阻力，也大大提高了鉆進(jìn)速度，在許多地層中鉆速高達(dá)30.5cm/min。
2、聲波鉆進(jìn)的優(yōu)點(diǎn)
聲波鉆進(jìn)技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)：
①鉆進(jìn)速度快。聲波鉆進(jìn)是振動(dòng)、回轉(zhuǎn)和加壓鉆進(jìn)的有效結(jié)合，特別是振動(dòng)作用使土粒排開和土壤液化，從而獲得較高的鉆進(jìn)速度。一般情況下，聲波鉆進(jìn)比常規(guī)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)和螺旋鉆進(jìn)快3-5倍。
②巖土樣保真度好。聲波鉆進(jìn)可在覆蓋層和軟基巖中采集直徑大、代表性強(qiáng)、保真度好的連續(xù)巖土樣。
�、郗h(huán)境污染少。通常情況下，聲波鉆進(jìn)不采用泥漿和其它洗孔介質(zhì)，鉆進(jìn)產(chǎn)生的廢物比常規(guī)鉆進(jìn)少70%-80%。從而減少鉆進(jìn)液對(duì)環(huán)境的污染。
�、苁┕ぐ踩院�。聲波鉆進(jìn)和取樣采用雙管系統(tǒng)，巖心管與外層套管單獨(dú)進(jìn)行，提取巖心后立即將外套管跟進(jìn)到先前取心的孔底，外套管能夠很好地保護(hù)孔壁，防止孔壁坍塌。同時(shí)還可隔離含水層，避免交叉污染。
⑤適應(yīng)地層范圍廣。聲波鉆進(jìn)方法可以在各種覆蓋層，如砂土、粉砂土、粘土、礫石、粗礫、漂礫、冰磧物、碎石堆、垃圾堆積物(包括木頭、鋼板、混凝土、瀝青等)和軟基巖，如砂巖、灰?guī)r、頁(yè)巖、板巖等，有效采集連續(xù)巖心樣品。
�、捭@進(jìn)成本低。由于鉆進(jìn)速度快，縮短了施工周期，降低了勞動(dòng)力費(fèi)用；鉆進(jìn)產(chǎn)生的廢物少，減輕了現(xiàn)場(chǎng)清理費(fèi)用。
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