李道賓，凌 毅，潘 健

（廣西水利電力勘測設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，南寧 530023）

抽水蓄能電站工程壩址地質(zhì)勘察中為了準(zhǔn)確查明壩基巖體滲透性，要求鉆探成孔時(shí)采用清水作為沖洗液，嚴(yán)禁使用泥漿進(jìn)行護(hù)壁成孔，避免影響鉆孔壓水試驗(yàn)的準(zhǔn)確性。某抽水蓄能電站可研階段下水庫壩址區(qū)勘探中遇到巖體風(fēng)化程度劇烈、膠結(jié)性差、遇水軟化易崩解的強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，鉆進(jìn)過程受機(jī)械磨蝕和清水沖刷作用，巖芯采取率極低，無法判別地層巖性和劃分風(fēng)化帶。通過研判分析，推廣應(yīng)用在那漏水庫壩基破碎砂泥巖試驗(yàn)成功的清水取芯工藝——半合式單動(dòng)雙管鉆具取芯工藝，該取芯工藝在鉆進(jìn)過程中外管帶動(dòng)鉆頭切屑巖石，內(nèi)管（巖心管）不動(dòng)，減輕巖芯受機(jī)械磨蝕；同時(shí)沖洗液水路經(jīng)內(nèi)、外管間的環(huán)狀間隙，避免直接沖刷巖芯，保證巖芯采取率；內(nèi)管（巖心管）設(shè)計(jì)為半開式，提鉆后直接拆成兩個(gè)半管進(jìn)行退芯，避免直立敲擊退芯造成的人為二次破壞，巖芯的原生結(jié)構(gòu)形態(tài)，節(jié)理面發(fā)育情況清晰可見，取芯率和取芯質(zhì)量大幅提高。

1 工程概況

某抽水蓄能電站工程是國家和自治區(qū)規(guī)劃的重點(diǎn)實(shí)施項(xiàng)目，具有發(fā)電與儲(chǔ)電功能的日調(diào)節(jié)性能電站，其上下水庫規(guī)劃設(shè)計(jì)額定水頭差546 m，計(jì)劃安裝4臺(tái)單機(jī)容量300 MW 單級混流可逆式水泵水輪機(jī)組，總裝機(jī)容量1200 MW，屬Ⅰ等大（1）型工程，建成后主要承擔(dān)廣西電網(wǎng)和桂東電網(wǎng)的調(diào)峰、填谷、儲(chǔ)能、調(diào)頻、調(diào)相和緊急事故備用等任務(wù)。其下水庫壩址河谷為寬緩不對稱“U”型谷，谷底較窄，兩岸岸坡地形較陡，坡度20°～30°。前期地質(zhì)資料顯示揭露地層主要為中生代侵入巖（γ5）中粗粒二長花崗巖，根據(jù)風(fēng)化特征可分為全風(fēng)化層、強(qiáng)風(fēng)化層、弱風(fēng)化層及微風(fēng)化層。地層受風(fēng)化作用影響強(qiáng)烈，強(qiáng)風(fēng)化巖體節(jié)理裂隙極發(fā)育，膠結(jié)性差，遇水軟化易崩解，呈碎裂結(jié)構(gòu)，多為鐵質(zhì)渲染，極少部分泥質(zhì)充填，巖體完整性差（如圖1）。

圖1 附近強(qiáng)風(fēng)化花崗巖出露情況

2 適用性分析

經(jīng)整理分析上一階段鉆孔資料，其鉆探設(shè)備為150型巖芯鉆機(jī)，采用單層巖芯管鉆具工藝時(shí)，強(qiáng)風(fēng)化花崗巖巖芯采取率一般在10%-30%左右，巖芯多呈砂狀（巖屑）或碎塊狀，與那漏水庫壩基破碎砂泥巖巖芯采取率低的共性問題主要有：

（1）強(qiáng)風(fēng)化花崗巖受風(fēng)化作用影響強(qiáng)烈，節(jié)理裂隙極發(fā)育造成巖體破碎，鉆頭切屑時(shí)已機(jī)械破壞，進(jìn)入巖芯管后，高速轉(zhuǎn)動(dòng)的單層巖芯管對管內(nèi)巖芯有擾動(dòng)，造成巖芯二次磨損；

（2）強(qiáng)風(fēng)化花崗巖受風(fēng)化作用影響，礦物間膠結(jié)性變差、遇水軟化易崩解，單層巖芯管內(nèi)沖洗液直接沖刷巖芯，使巖芯被沖蝕流散；

（3）因壩址區(qū)需通過鉆孔壓水試驗(yàn)準(zhǔn)確查明壩基巖體滲透性要求，無法利用泥漿的增粘潤滑減震作用有效增強(qiáng)對巖芯的保護(hù)作用。

綜合上述，在不用泥漿只用清水進(jìn)行鉆進(jìn)的前提下，可推廣應(yīng)用那漏水庫壩基破碎砂泥巖的清水取芯工藝——半合式單動(dòng)雙管鉆具取芯工藝，并開展現(xiàn)場試驗(yàn)工作驗(yàn)證其適用性。

3 現(xiàn)場驗(yàn)證

本次現(xiàn)場驗(yàn)證選取在前一階段強(qiáng)風(fēng)化花崗巖巖芯采取率低的鉆孔XZK106附近布置的本階段鉆孔XZK203 作為驗(yàn)證孔。驗(yàn)證顯示，采用半合式單動(dòng)雙管鉆具取芯工藝后，XZK203 強(qiáng)風(fēng)化花崗巖層孔段12.0～19.0 m 的巖芯平均采取率達(dá)到71.4%，巖芯多呈柱狀?yuàn)A碎塊狀，且?guī)r芯的原生結(jié)構(gòu)形態(tài)，節(jié)理面發(fā)育情況清晰可見；對比原單管鉆具取芯工藝的碎塊狀或砂狀（巖屑）巖芯，巖芯采取率和取芯質(zhì)量有了極大的提高。巖芯采取率對比詳見表1，巖芯實(shí)物照片見圖2、圖3。

表1 巖芯采取率對比表

圖2 單管鉆具強(qiáng)風(fēng)化花崗巖取芯效果

圖3 半合管鉆具強(qiáng)風(fēng)化花崗巖取芯效果

4 推廣效果

在后續(xù)的地質(zhì)勘探過程中，下水庫壩址左、右岸共有6個(gè)鉆孔揭露節(jié)理裂隙極發(fā)育的強(qiáng)風(fēng)化花崗巖，并推廣應(yīng)用了半合式單動(dòng)雙管鉆具取芯工藝，統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，各鉆孔的強(qiáng)風(fēng)化花崗巖孔段平均巖芯采取率達(dá)60%以上，滿足了鉆孔設(shè)計(jì)要求，同時(shí)基本保持了強(qiáng)風(fēng)化花崗巖巖體的原巖結(jié)構(gòu)，可直觀判斷巖體的風(fēng)化程度、節(jié)理裂隙發(fā)育程度等。巖芯采取率統(tǒng)計(jì)詳見表2，半合式鉆具巖芯退芯照片見圖4。

表2 半合式單動(dòng)雙管鉆具取芯工藝巖芯采取率統(tǒng)計(jì)表

圖4 強(qiáng)風(fēng)化花崗巖取芯效果（XZK203孔17.0-19.0 m回次巖芯）

5 結(jié)語

工程區(qū)內(nèi)花崗巖巖體風(fēng)化差異性較大，球狀風(fēng)化明顯，強(qiáng)風(fēng)化巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體礦物間的膠結(jié)力弱，巖體完整性差，造成采用單管鉆具取芯工藝時(shí)巖芯采取率極低，對巖體風(fēng)化界線的判斷難度極大。通過相似工程案例對比分析，推廣應(yīng)用那漏水庫壩基破碎砂泥巖清水取芯工藝——半合式單動(dòng)雙管鉆具取芯工藝，解決了強(qiáng)風(fēng)化花崗巖地層清水鉆進(jìn)巖芯采取率低的問題，保證了地質(zhì)專業(yè)能準(zhǔn)確判別地層巖性和劃分風(fēng)化帶。