基于遇水膨胀橡胶的分层抽水管外止水新方法及其优化

分层抽水试验是水文地质勘探的重要技术内容。针对传统分层抽水管外止水方法效率低、可靠性及可控性差等难题,利用聚丙烯酸钠树脂的高吸水特性,开发了遇水膨胀橡胶,提出一种基于遇水膨胀橡胶的管外止水新方法,并采用响应面法对该新方法进行了优化研究。以吸水膨胀率为响应指标,通过Box-Behnken试验设计构建代理模型,探究不同工艺、工况参数及其交互作用对橡胶吸水膨胀性能的影响,达到优化工艺、预测工况的双重目的。结果表明:遇水膨胀橡胶的最佳工况和工艺参数组合为水溶液pH值7.0、吸水时间136 h、聚丙烯酸钠添加量61份、改性芳纶短纤维添加量4.5份。最后,研制了基于遇水膨胀橡胶的管外止水装置,经试验验证了所提方法的可行性,对地下水资源勘探利用具有工程应用价值。      

遇水膨胀隔离器在水文地质孔止水中应用

为克服海带、胶皮等止水膨胀材料,在下入孔内时容易被井壁磨挂、移位,致使止水效果欠佳的缺点,采用了将遇水膨胀橡胶做成隔离止水器的方法。该隔离器由套管短节、膨胀材料和防护挡圈三部分组成。套管短节为隔离器主体管,膨胀材料为遇水膨胀橡胶,用于封闭套管底部与孔壁间隙;防护挡圈是防止下管时,膨胀材料被磨损和限位。应用表明,该隔离器不仅克服了传统膨胀材料容易被磨挂的缺点,而且简化了钻孔结构,提高了钻进效率,止水效果好,为今后在条件复杂地层中施工水文地质孔的止水工作提供了借鉴。     

膨胀抗渗止水材料

该止水材料具有凝固时间可调、高强、抗渗、微膨胀、无毒害,流动性好等特点。适合于水文水井止水、地质灾害抢险工程。     

橡胶止水在第三系地层中的应用

盘锦地区位于辽河下游,为退海平原,沉积厚度大,上部为第四系地层,下部为第三系地层,第四系地层深度从北部200m向南逐步加深近500m,第四系地层为亚粘土,粉细砂,中粗砂,含砾与细砂互层、砂砾石含细砂。第三系地层为半胶结泥岩与砂岩互     

粘土止水与海带止水的方法

抽水试验中,止水工作质量的好坏是关系着抽水试验成败的主要关键.作者在工作中摸索了点滴经验,特将粘土止水与海带止水的方法介绍如下,仅供参考.一、粘土(黄泥球)止水的方法此法适于钻探工作完毕后于多层含水层采用回填法抽水时用.尤其是当换径处稍破碎,钻孔在此处之直径不规则,采用此法,比一般用木塞子堵换径处钻孔的方法可靠,操作简单.且在抽水试验时间较长时,也很适用.(一)黄泥球的质量及制作     

胶圈止水

使用胶球止水,孔径与套管之间的间隙、胶圈的式样,直接影响到止水工作的难易程度。施工钻孔孔径与止水套管之间间隙越大,则胶圈止水越易进行。使用环状或灯笼状胶球是比较理想的形状,容易在孔内运动,而且止水效果良好。但在我队施工的150m/m钻     

钻孔简易同径止水器及止水方法

在矿区水文地质普查勘探中,钻孔静止水位测定和抽、注水试验工作进展是否顺利,关键在于钻孔止水。随着岩心钻探工艺的改进和提高,在推广小口径快速钻进及单孔多分层测定静止水位和进行抽、注水试验的情况下,给水文地质钻探与试验工作提出了同径止水的新课题。为了解决这一问题,以适应一孔多用的勤俭办地质事业和加速矿区普查勘探的需要,我队因地制宜,就地取材,自己设计,加工了一种钻孔简易同径止水器用于钻孔止水,并在长期的工作实践中     

海带止水法

我队在钻进某河床钻孔时,孔内地下水与河水相互贯通.为隔离含水层,正确的搜集地下水文资料,我队曾采用海带进行钻孔止水,取得了良好的效果,操作较粘土止水法简单且消耗时间少.具体方法是将普通海带浸湿展开,按地层情况及孔径,确定其缠绕套管外的长度及厚度,然     

冻结橡胶加筋膨胀土(ESR)的动力特性研究

作为轻质、高压缩性、弹性大的材料,橡胶加筋土已成功在岩土工程中应用。许多学者对常温条件下的橡胶加筋土进行了一系列静力和动力性能的研究。然而,我国作为世界第三大冻土国家,冻结状态下橡胶加筋膨胀土(Expansion Soil-Rubber,ESR)的动力特性研究还相对处于空白。本文通过低温动三轴试验,研究了冻结条件下橡胶加筋膨胀土(ESR)的动力响应特性,阐释了橡胶掺量对ESR的影响。结果表明:(1)冻结时ESR的滞回曲线呈椭圆形,随橡胶掺量的增加,滞回曲线逐渐变扁平;(2)ESR的剪应力略低于素膨胀土,在橡胶掺量为10%时,ESR的剪应力最小;(3)随着橡胶掺量和剪应变的增大,ESR的剪切模量逐渐减小;(4)在冻结过程中,素膨胀土与ESR的阻尼比皆随剪应变的增加而减小,相比于素膨胀土,ESR的阻尼比要更大。     

粘土滑管止水器和缓冲塞止水器

我队79年前使用胶皮垫圈、海带胶皮垫圈止水，效果较差，后使用粘土滑管止水器和缓冲塞止水器对四个地区、七个钻孔、八个层次进行分层止水、抽水试验和观测水头高度，均取得良好效果，如独山ZK 8孔，自流量1.688升/秒，水头高出地面23.5米（推算），经抽水试验，最大降深57.36米，流量4.426升/秒，止水延续时间长达650小时。独山ZK 9孔顺利测得承压水的水位深度。独山ZK 9、10两孔抽水试验后，提拔出来的止水器分别尚有1.3米、0.6米长度的用罗纹新纱布包扎的粘土泥柱，压缩结实，比刚包扎时的硬度还大     

推压式止水器

我队在东河煤田赵家湾地区进行煤田钻探，岩层稳定煤质好，煤埋藏在450米以下，平均钻孔深度为580米左右，因此煤田钻探水文工作很重要，但分层测定静止水位，费时间，且麻烦。已施工的17个钻孔，就有四个静止水位观测孔，当时用常规止水方法，用海带、黄泥、石灰等自沉封闭，结果在三个孔止水都告失败，损失667小时。于是在此基础上研制了“推压式止水器”，结构简单，加工容易，操作方便，经济、安全，效果好，适用于中深钻孔同径止水。     

单向止水阀接头

我队设计的单向止水伐接头，解决了钻孔大量涌水问题，保证了钻探施工的顺利进行，经使用效果良好。结构：如图所示。     

止水器的改进

以往在第四系地层止(抽)水往往采用异径托盘海带止水,效率低,成功率低,并经常发生卡、埋钻事故。我们改进的枣核形止水塞,克服了上述缺点。而且加工容易,使用方便,效果极佳。     

钻孔分段止水器

止水工艺是水文地质钻孔的重要生产环节。我队原来使用的一般胶塞压缩式止水器,在松散易碎膨胀岩性孔壁部位,形成不规则的圆空体,经     

橡胶加筋非饱和膨胀土(ESR)抗剪强度特性研究

本文为探究橡胶加筋非饱和膨胀土抗剪强度特性,利用不固结不排水（UU）三轴试验研究了橡胶的尺寸及掺量对非饱和膨胀土的偏应力、破坏应变以及抗剪强度参数内摩擦角和黏聚力的影响。试验结果表明,80目橡胶的掺入效果优于60目橡胶,并且掺入5% 80目的橡胶可以提高素膨胀土的峰值强度,而当橡胶掺量超过5%后,ESR的峰值强度随橡胶掺量的增加而降低。并且峰值强度的降低主要取决于黏聚力数值的减少。值得注意的是,ESR的破坏应变随橡胶掺量的增大而增大,即橡胶的加入主要带来的是膨胀土塑性的增加,以及刚度的降低。ESR的不同的表现主要取决于不同的试验方法、不同的土壤类型和不同的橡胶加筋形式。在本文的试验条件下,掺入5% 80目橡胶粉末是对于提高膨胀土塑性和强度相关性能的最佳选择。     

几种止水方法

水文地质勘探中,进行分层（段）抽、涌水试验,都必须进行隔离止水,但往往由于止水方法选用不当,达不到目的,造成多次返工,延长了试验时间。近年来我们根据抽水试验钻孔的实际情况,分别选用不同的止水方法,保证了水文地质试验工作的顺利进行。现将我们采用的几种止水方法介绍于下。     

土样厚度对橡胶加筋膨胀土裂缝演化规律的影响研究

膨胀土具有多裂缝性的不良工程特性,对边坡等膨胀土地区工程具有潜在威胁。再生橡胶加筋膨胀土(ESR)对膨胀土动力、静力以及胀缩性有良好的改良效果。膨胀土的裂缝演化形态会受到土样厚度的影响,本文使用橡胶加筋膨胀土,对照素膨胀土探究橡胶粉末对膨胀土裂缝演化的影响与ESR裂缝的厚度效应。试验共设计未添加橡胶素膨胀土与ESR各4组不同厚度试样展开研究,结果如下：(1)膨胀土自然干燥过程含水率可分为3阶段变化,ESR的含水率变化更为迅速;(2)膨胀土的开裂过程存在明显厚度效应,ESR的厚度效应相较更不明显,裂缝演化更具有均匀性;(3)膨胀土开裂过程中的裂缝总长度与总面积受厚度效应影响严重,橡胶加筋可以约束膨胀土裂缝长度与面积并减少不同厚度样品间差值;(4)膨胀土裂缝发育的分形维数最终在1.4～1.5之间,不同厚度橡胶加筋膨胀土的分形维数变化更为接近。     

深基坑止水新尝试

本次深基坑止水,尝试采用了高压旋喷桩与基坑支护桩结合形成止水帷幕的方法,使高压旋喷桩数由210根减至78根,不权大大减少了施工工作量,而且缩短了工期。经过充分论证和反复试验,以所取得的有效参数进行施工,最终取得成功。     

供水井真空止水法和逆止阀止水法实践

介绍了在天津水源地供水井施工中采取的2种止水方法－真空止水法和逆止阀止水法的实践过程。