[實用新型]柱狀節理玄武巖取樣結構

有效

• 申請號: 201822061698.4
• 申請日: 2018-12-10
• 公開（公告）號: CN210005318U
• 公開（公告）日: 2020-01-31
• 發明（設計）人: 劉寧;陳建林;石安池;褚衛江;陳平志
• 申請（專利權）人: 中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司
• 主分類號: G01N1/28
• 分類號: G01N1/28;G01N1/42
• 代理公司: 33100 浙江杭州金通專利事務所有限公司
• 代理人: 劉曉春

本實用新型提供了一種柱狀節理玄武巖取樣結構，包括取樣洞，在取樣洞底板設置取樣區，取樣區中具有取樣柱狀節理玄武巖，在所述柱狀節理玄武巖周邊環形布置鉆孔，鉆孔距離取樣區1～1.5m，鉆孔深度超過取樣巖體的深度1～2m；在鉆孔圍繞的取樣區被冷凍為完整體。本實用新型可以獲得大尺度柱狀節理巖體，有效保留內部初始結構特征；本實用新型能有效減少對巖芯的沖擊擾動，最大程度地保證了將來實驗室獲取原狀巖芯。

技術領域

本實用新型涉及柱狀節理玄武巖地區建設的巖土工程，包括地下洞室、邊坡、隧洞(道)、壩基等，可以應用于水利、水電、交通、礦山、核廢料儲存、地下實驗室等對圍巖條件有較高要求的巖土工程領域。

背景技術

玄武巖具有堅硬、較完整、抗風化能力強、強度高的特點。然而玄武巖中普遍發育柱狀節理。柱狀節理巖體作為一種特殊的結構性巖體，由于柱狀節理構造的存在，其力學行為表現出典型的各向異性、不連續和非均質性，導致巖體質量等級的降低,嚴重影響巖土工程的設計施工。

柱狀節理構造是常見于火山熔巖中的一種呈規則或不規則柱狀形態的原生張性破裂構造，多見于玄武巖中，有時在中酸性熔巖、熔結凝灰巖、潛火山巖、基性巖脈中也可見到。它的形態往往呈一種規則的多邊形長柱體，包括四方、五方、六方棱柱體形態,柱體垂直于熔巖層的層面。例如在白鶴灘水電站壩址區的 11層玄武巖層中，柱體斷面主要以五邊形及不規則四邊形為主，柱體長度一般 1～3m，部分柱體較長，達5m。柱狀節理面寬度一般13～25cm，部分柱體柱面較寬，達50～120cm。柱面大多起伏，較粗糙，部分柱體柱面不完整，柱體扭曲。

柱狀節理主要是由于熔巖在冷卻收縮過程中，受到種種內外因素諸如熔巖物質的均一性、巖石的結構與構造、巖漿的粘度、巖漿的冷卻溫度及其變化、巖漿的冷卻速度及冷卻的均勻性、巖體產狀，古地貌與古氣候條件以及平坦的冷凝面與足夠的巖流厚度等的綜合影響，由一定應力作用方式所導致的張性破裂變形的產物。

巖體真實的力學特性是大型巖體工程論證和設計的關鍵科學與技術問題，也是巖體力學與工程的重要研究課題之一。但是由于柱狀節理的存在，導致在現場很難取得完整的玄武巖巖芯，即使取得也包含大量的節理裂隙，并不能真實反映玄武巖的真實力學特性，因此獲得柱狀節理玄武巖的原狀巖芯，揭示其真實力學性質，具有較高的實際和工程應用價值。

由于柱狀節理的切割影響，玄武巖柱體斷面通常呈一種規則的多邊形長柱體，例如四方、五方、六方棱柱體形態，在取芯、運輸和加工過程中，受鉆機振動、運輸振動、加工切割等物理作用的影響，加工成的巖芯成功率較差，并且受到嚴重擾動，無法反應初始巖樣的真實力學特性。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種柱狀節理玄武巖取樣結構，避免對取樣巖體的柱體本身造成損傷，以便獲得完整取樣及便于獲取有效巖樣。為此，本實用新型采用以下技術方案：

柱狀節理玄武巖取樣結構，其特征在于包括取樣洞，在取樣洞底板設置取樣區，取樣區中具有取樣柱狀節理玄武巖，在所述柱狀節理玄武巖周邊環形布置鉆孔，鉆孔距離取樣區1～1.5m，鉆孔深度超過取樣巖體的深度1～2m；在鉆孔圍繞的取樣區被冷凍為完整體。

進一步地，所述取樣洞處于柱狀節理與地下水同時發育地區。

進一步地，鉆孔孔距0.4-0.6m，鉆孔直徑20～30mm。

進一步地，所述鉆孔孔口密封隔熱，在鉆孔中布置換熱鋼管，換熱鋼管中通冷凍巖體用的換熱介質。

本實用新型提供了一種柱狀節理玄武巖取樣結構，可以獲得大尺度柱狀節理巖體，有效保留內部初始結構特征；本實用新型能有效減少對巖芯的沖擊擾動，最大程度地保證了將來實驗室獲取原狀巖芯。

附圖說明

圖1為本實用新型取樣洞的剖面圖。

圖2為本實用新型在取樣區周邊環形布置鉆孔的示意圖。