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海床静力触探试验系统系列介绍——井下静力触探试验及采样系统Downhole CPT
发布时间:2018-11-28
        海床静力触探试验(Seabed CPT)系统介绍: 
        将整套贯入设备稳定支撑于试验孔海床面上,将探头通过探杆或套管从海床面连续贯入到土中。其优点在于能够在空间上保证贯入路径的完整性,其缺点在于直接连续的贯入方式和触探基准决定了此种工艺不适合深层海底测试,如遇到深层贯入,很难保证贯入路径与海平面的垂直度,此时,需要提供较大的贯入力来平衡探杆匀速运动时土体产生的摩阻力等等。
 
        在实际工程中,我们经常会遇到这种情况:我们需要了解海床以下某坚硬土层下部软弱土层的静力触探力学参数,但常规静力触探系统无法穿透上部的坚硬土层,以致我们无法得到下部软弱土层的静力触探力学参数。针对这种状况,海外开发了井下静力触探试验及采样系统,又称为Downhole CPT系统。
        Downhole CPT系统的主要特点是将钻探和静力触探、采样等结合起来,采用循环推进的方式,推进系统在钻孔内轴向定位并将静力触探头或采样器贯入到土体中,完成静力触探试验和采集土样。此时钻探的主要功能就是清除触探已经完成的土层或者钻透静力触探无法完成的坚硬土层,以便开始下一回次的静力触探试验或采取土样。Downhole CPT系统在深层海底测试方面具有明显的优势,从理论上来说,Downhole CPT系统能够达到的深度与可以钻进的深度是一致的,比如荷兰Fugro集团公司的Downhole CPT系统已经达到海底以下数百米的探测深度,而荷兰Geomil公司的ORCA系统(即Downhole CPT)系统更是达到1500m的探测深度。
        下面以荷兰Geomil公司的ORCA系统为例,来详细介绍Downhole CPT系统的工作方式。荷兰Geomil公司的ORCA系统又称为近岸可伸缩连续钻进系统(图1)。ORCA系统主要是从钻孔底部获取岩土工程数据。经过岩土测试和取样,钻探继续前进,ORCA装置随之循环采集数据,直到最终钻探深度为止。该系统能够与GEOBORE-S钻杆或类似型号的钻杆配合使用,同时该系统也适应其它型号钻杆(如BL PQ - API 6 5/8)的要求。
 
   


图1近岸可伸缩连续钻进系统

 
 
        ORCA系统由以下三种不同的井下钢丝绳工具(图2)组成:
        1.  ORCA CPTtool, 能完成最大推力为100KN的井下CPT试验。适应于10cm2的锥尖和5cm2锥尖,它应用于后者时推进力更大。CPTtool最大行程为1.50米(可选3米),并且采用了Geomil最新的数字式锥尖技术。
        2.  ORCA活塞取样器,能够从软土地基上获得原状土样(F= 3²,L =1.00米)。样品提取后,取土管还能够再次利用。
        3.  ORCA推进取样器,小巧轻便但比较适合较差的土质(F= 3²,L =1.00米)
        另外还包括:高压水泵、钻孔(顶部)阀门、打捞工具、数据采集系统。
 


图2 ORCA系统组成
(从左到右,分别是ORCA-PSH 活塞取样器、ORCA-PST推进取样器、ORCA-CPT CPTtool及Geo bore-S 外筒等)
 
 
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