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海床靜力觸探試驗(yàn)系統(tǒng)系列介紹——井下靜力觸探試驗(yàn)及采樣系統(tǒng)Downhole CPT

發(fā)布時(shí)間：2018-11-28 瀏覽次數(shù)：5377 來源：歐美大地

海床靜力觸探試驗(yàn)（Seabed CPT）系統(tǒng)介紹:

將整套貫入設(shè)備穩(wěn)定支撐于試驗(yàn)孔海床面上，將探頭通過探桿或套管從海床面連續(xù)貫入到土中。其優(yōu)點(diǎn)在于能夠在空間上保證貫入路徑的完整性，其缺點(diǎn)在于直接連續(xù)的貫入方式和觸探基準(zhǔn)決定了此種工藝不適合深層海底測試，如遇到深層貫入，很難保證貫入路徑與海平面的垂直度，此時(shí)，需要提供較大的貫入力來平衡探桿勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)土體產(chǎn)生的摩阻力等等。

在實(shí)際工程中，我們經(jīng)常會(huì)遇到這種情況：我們需要了解海床以下某堅(jiān)硬土層下部軟弱土層的靜力觸探力學(xué)參數(shù)，但常規(guī)靜力觸探系統(tǒng)無法穿透上部的堅(jiān)硬土層，以致我們無法得到下部軟弱土層的靜力觸探力學(xué)參數(shù)。針對這種狀況，海外開發(fā)了井下靜力觸探試驗(yàn)及采樣系統(tǒng)，又稱為Downhole CPT系統(tǒng)。

Downhole CPT系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是將鉆探和靜力觸探、采樣等結(jié)合起來，采用循環(huán)推進(jìn)的方式，推進(jìn)系統(tǒng)在鉆孔內(nèi)軸向定位并將靜力觸探頭或采樣器貫入到土體中，完成靜力觸探試驗(yàn)和采集土樣。此時(shí)鉆探的主要功能就是清除觸探已經(jīng)完成的土層或者鉆透靜力觸探無法完成的堅(jiān)硬土層，以便開始下一回次的靜力觸探試驗(yàn)或采取土樣。Downhole CPT系統(tǒng)在深層海底測試方面有優(yōu)勢，從理論上來說，Downhole CPT系統(tǒng)能夠達(dá)到的深度與可以鉆進(jìn)的深度是一致的，比如荷蘭Fugro集團(tuán)公司的Downhole CPT系統(tǒng)已經(jīng)達(dá)到海底以下數(shù)百米的探測深度，而荷蘭Geomil公司的ORCA系統(tǒng)（即Downhole CPT）系統(tǒng)能夠到1500m的探測深度。

下面以荷蘭Geomil公司的ORCA系統(tǒng)為例，來詳細(xì)介紹Downhole CPT系統(tǒng)的工作方式。荷蘭Geomil公司的ORCA系統(tǒng)又稱為近岸可伸縮連續(xù)鉆進(jìn)系統(tǒng)（圖1）。ORCA系統(tǒng)主要是從鉆孔底部獲取巖土工程數(shù)據(jù)。經(jīng)過巖土測試和取樣，鉆探繼續(xù)前進(jìn)，ORCA裝置隨之循環(huán)采集數(shù)據(jù)，直到最終鉆探深度為止。該系統(tǒng)能夠與GEOBORE-S鉆桿或類似型號(hào)的鉆桿配合使用，同時(shí)該系統(tǒng)也適應(yīng)其它型號(hào)鉆桿（如BL PQ - API 6 5/8）的要求。

圖1近岸可伸縮連續(xù)鉆進(jìn)系統(tǒng)

ORCA系統(tǒng)由以下三種不同的井下鋼絲繩工具（圖2）組成：

1. ORCA CPTtool, 能完成最大推力為100KN的井下CPT試驗(yàn)。適應(yīng)于10cm2的錐尖和5cm2錐尖，它應(yīng)用于后者時(shí)推進(jìn)力更大。CPTtool最大行程為1.50米（可選3米），并且采用了Geomil的數(shù)字式錐尖技術(shù)。

2. ORCA活塞取樣器，能夠從軟土地基上獲得原狀土樣（F= 32，L =1.00米）。樣品提取后，取土管還能夠再次利用。

3. ORCA推進(jìn)取樣器，小巧輕便但比較適合較差的土質(zhì)（F= 32，L =1.00米）

另外還包括：高壓水泵、鉆孔（頂部）閥門、打撈工具、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。