砂卵石地层金刚石钻进工艺

采用土力学原理和弹性力学的拉梅解答,分析了钻孔孔壁泥浆护壁力学机理,对比硬质合金、钢粒、金刚石钻进工艺,并在此基础上研究了孕镶金刚石钻进的工艺方法、技术参数及泥浆的相关指标参数,同时针对卵石层取芯率低的问题,采用自行焊接的岩芯管进行取芯,结果表明,取芯率达到80%以上。     

基于钻进参数的岩土地层结构识别技术与方法

岩土地层结构是影响工程稳定与安全的重要因素,是地质及岩土工程勘测的主要内容。研发了一种地层地质界面识别系统,阐述了其基本组成和工作原理,建立了钻进过程识别码及岩土地层结构实时识别方法;通过花岗岩地基钻进试验研究,确定了岩体风化等级以及土层/散体、碎裂岩体及整体岩体结构的比能值范围,建立了金刚石钻进比能的地层结构分级标准,比能值分别是土层及散体为0.0017~0.6955 k N·m/cm3,碎裂岩体为0.0258~0.9798 k N·m/cm3,整体岩体为0.0018~2.4935 k N·m/cm3。研究结果表明,该方法与岩土勘测结果一致,可用于地层地质及岩土地层结构的实时识别,为岩土工程智能勘测提供了新的途径。     

老挝纳勐铜多金属矿区坚硬“打滑”地层钻进方法

在老挝纳勐铜多金属矿区存在一层坚硬致密的弱研磨性的"打滑"地层,钻头消耗极大,钻进效率极低,严重影响了施工进度。文章结合项目的生产实际情况,对钻进参数进行优化,选取适宜于该地层的金刚石钻头进行钻进试验,经过实践验证,大大提高了钻进效率,在该地层取得了良好的应用效果。总结了生产实践中取得的成功经验,对以后在该类型地层进行钻探施工,可以起到很好的指导作用。     

打滑地层金刚石钻头制造工艺研究

分析了打滑地层打滑的原因,研究了采用弱包镶钻头钻进打滑地层的防滑机理和金刚石钻头胎体分层设计时破碎硬岩时胎体磨损状态,应用研究表明:由于采用了胎体分层设计的弱包镶金刚石新型钻头,在打滑地层钻进时,钻进效率良好,钻头寿命也得到明显提高.     

金刚石钻头钻进过程中摩擦磨损性能研究现状

金刚石钻头钻进破碎岩石的过程是一个钻头表面与岩石表面相互接触相互运动的过程,钻头破碎岩石的同时,必然因岩石的反作用而发生磨损.研究表明,该过程进行中,金刚石可能出现不同的磨损形态,这些形态出现的比例直接影响着钻头的使用情况.因此,根据不同胎体性能的钻头钻进不同岩性地层后的形貌观测,结合金刚石出刃状况,进一步研究分析金刚...     

风化花岗岩地层旋转钻进中的能量分析

旋转钻进是岩土工程钻探的主要钻进方式,从能量守恒原理出发,对旋转钻进的能量进行分析。同时,在R-20液压式回转钻机上安装数字式钻孔过程监测（DPM）系统,在风化花岗岩地基工程中进行试验,并在监测数据的基础上对钻进能量进行分析计算。研究结果表明,钻进过程中用于破碎岩石的能量主要来自钻进系统的动能,钻进系统用于破碎岩石的能量分配与地层强度特性有关。在风化程度较低或新鲜岩层中钻进时,破碎岩石98%以上的能量来自系统的动能,而轴压力推动钻头位移所给出的能量不到2%;在土层或全风化岩层中,轴压力所做的功达到22%以上,且明显随风化程度的增高而增大,说明钻进系统动能与轴力功可用以表征地层的可钻性,这为实时钻进能量用于地层的识别提供理论依据。     

旋挖钻机在舟山新城大桥海上深孔坚硬地层中的应用

海上深孔坚硬地层钻孔桩施工虽有多种方法,但以旋挖钻机施工的方法并不多见。旋挖钻机施工钻孔桩具有钻孔效率高、震动小等优点。以舟山新城大桥改扩建工程桩基工程施工为例,介绍了该工程的钻机选型和施工工艺,总结和探讨了旋挖钻机在海上深孔坚硬地层的关键施工技术及其经济效果。     

金刚石钻进能量在风化花岗岩地层中的变化特征

利用钻进过程监测系统在风化花岗岩地层中的试验数据对钻进系统的动能、轴力功、黏滞能耗及钻进总能量进行了分析。研究表明,钻具系统的动能在钻进能量中占主导地位,轴力功与黏滞能耗所占的比重很低,钻具系统的动能以及钻进总能量与岩石的风化程度呈负相关,轴力功与岩石的风化程度呈正相关,说明钻进能量与岩石风化程度具有很好的响应关系。最后,从破碎单位体积能耗的观点出发,分析了钻进比功与岩石风化程度之间的关系。研究表明,在全风化及强风化花岗岩地层中,金刚石旋转钻进比功值明显低于冲击凿碎比功;在微风化的坚硬与极坚硬岩石中,金刚石旋转钻进比功则明显高于冲击凿碎比功。这为金刚石旋转钻进中岩石的实时分级与实时判层提供了新的方法。     

RC钻探与金刚石钻探在新疆卡拉塔格整装勘查区地质找矿中的应用对比

文章针对空气反循环钻探(RC钻探)与金刚石钻探在地质找矿中的应用进行对比研究,选取卡拉塔格整装勘查区梅岭铜锌矿区为试验对象,从地质取样、岩性特征、矿层厚度、矿体品位、施工效率等方面,对两种钻探工艺进行了对比,分析了两者之间的区别,认为在地质找矿中,与金刚石钻探相比,空气反循环钻探具有施工效率高、生产成本低、找矿效果良好的特点。     

旋挖钻机在之江大桥深埋硬质岩层中的应用

结合之江大桥水中钻孔灌注桩施工实例,介绍了钢护筒埋设、泥浆配制等施工技术,指出旋挖钻机在不同地层中的钻进工艺及控制要点,特别对旋挖钻机深埋硬质岩层钻进工艺进行了研究,为旋挖钻机在硬质岩层钻进提供了一种新的施工方案,对同类工程施工具有指导意义。     

A novel true triaxial test system for microwave-induced fracturing of hard rocks

This study introduces a test system for microwave-induced fracturing of hard rocks under true triaxial stress. The test system comprises a true triaxial stress loading system, an open-ended microwaveinduced fracturing system, a data acquisition system, an acoustic emission(AE) monitoring system, and an auxiliary specimen loading system. Microwave-induced surface and borehole fracturing tests under true triaxial stress were fulfilled for the first time, which overcomes the problem of microwave leakage in the coupling loading of true triaxial stress and microwave. By developing the dynamic monitoring system, the thermal response and fracture evolution were obtained during microwave irradiation. The monitoring system includes the infrared thermometry technique for monitoring rock surface temperature, the distributed optic fiber sensing technique for monitoring temperature in borehole in rock, the AE technique and two-dimensional digital speckle correlation technique for monitoring the evolution of thermal damage and the rock fracturing process. To validate the advantages of the test system and investigate the characteristics of microwave-induced fracturing of hard rocks, the study demonstrates the experimental methods and results for microwave-induced surface and borehole fracturing under true triaxial stress. The results show that thermal cracking presented intermittent characteristics(calm eactiveecalm) during microwave-induced surface and borehole fracturing of basalt. In addition, true triaxial stress can inhibit the development and distribution of thermal cracks during microwave-induced surface fracturing. When microwave-induced borehole fracturing occurs, it promotes the distribution of thermal cracks in rock, but inhibits the width of cracks. The results also prove the reliability of the test system.     

硬岩层爆及锚杆锚固机制试验研究

针对巷(隧)道岩爆破裂演化及锚杆锚固机制研究的不足,利用自制的真三轴加卸载试验系统开展具有岩爆倾向性的无锚固和树脂锚杆锚固长方体硬岩试样在单面约束情况下的双轴压缩对比试验研究,分析和探讨硬岩层爆、层级破裂演化及锚杆锚固机制。结果表明,在无锚固的情况下,硬岩呈现明显层爆现象,从临空面到深部,爆裂破断面的分形维数主要集中在1.3~1.8范围,随层序由于破断面摩擦作用的增强导致其分形维数随之降低,断裂形态随层序逐渐由张拉断裂为主导向剪切断裂为主导过渡,同时各层面均或多或少伴有次生层断裂;锚杆锚固明显降低了爆裂层数及范围,限制了硬岩逐层爆裂;理论分析得出临空面附近硬岩层爆层数的计算公式;视硬岩层爆部分为层状岩层,提出层爆控制的锚杆组合梁理论;临空面附近以劈裂为主的层爆是受压致拉的结果,通过锚杆锚固显著提高了完整岩体的抗拉强度,使层爆层数及范围大为降低甚至不发生层爆。     

南梁隧道进口正洞硬岩快速施工技术

通过对石太客运专线Z1标南梁隧道进口正洞硬岩施工中的钻爆方案、出碴运输、配套技术进行分析,摸索出了一套以挖、装、运、锚、喷等机械化作业线,为以后客运专线隧道中硬岩机械化快速施工积累了经验。     

硬岩应力–应变曲线真三轴仪研制关键技术研究

基于茂木式岩石真三轴试验原理,介绍真三轴试验机设计中的岩石体积变形测量、端部摩擦效应、应力空白角效应以及真三轴条件下的峰后行为捕捉关键试验技术。此试验系统具有高刚度、大吨位及高响应等特点,能获得真三轴条件下多种硬岩的全应力–应变曲线。同时,利用该试验系统,对不同减摩方案下的摩擦系数进行测试,并评估端部摩擦效应对岩石变形的影响。结果表明:硬脂酸和凡士林混合物具有较好的减摩效果,真三轴试验中,建议采用此减摩方案。端部摩擦往往造成岩石变形的不均匀分布,且对岩石的变形模量和强度有所提高。     

旋挖钻机在风化岩层钻孔灌注桩施工中的应用

根据某工程地质勘察资料和施工难点,决定采用旋挖钻机作为成孔机械,就旋挖钻机在风化岩层钻孔灌注桩施工中的应用及注意事项作了论述,以期提高成孔效率,保证施工质量。     

试验设计法在硬岩PFC~(3D)模型细观参数标定中的应用

利用试验设计法针对硬质岩体颗粒离散元数值研究中的细观参数标定问题进行了研究。首先利用Plackett-Burman试验设计分析了细观参数对宏观响应的敏感性,并建立了宏观力学指标和细观参数之间的线性关系,然后利用响应曲面法考查了显著影响参数之间的相互作用,得到了宏观响应与细观参数之间的非线性关系。最后将问题转化为非线性多目标数学规划问题利用MATLAB软件中FGOALATTAIN函数进行求解。通过和典型硬岩物理试验结果对比发现,利用试验设计法标定参数建立的颗粒离散元模型可以很好地反映单轴和低围压下岩石的破坏过程,但是由于采用了球形颗粒对于高围压下的拟合效果偏弱。利用PB设计、响应曲面法并结合数学规划建立的细观参数标定方法可以反映各细观参数对宏观力学响应的敏感性并给出明确的函数表达式,同时可以通过增加求解过程中的约束条件来体现更多的岩石力学特性。     

Automatic monitoring of rotary-percussive drilling for ground characterization—illustrated by a case example in Hong Kong

In mountainous regions comprising weathered soils and rocks, it is important to delineate the spatial distributions of geomaterials with different weathering and decomposition grades in depth. This paper presents a methodology to cost-effectively and accurately identify the subsurface zones of volcanic weathering. The methodology consists of in situ digital monitoring and a number of associated data analysis methods. The in situ digital technique is the drilling process monitor. It can automatically, objectively and continuously measure and record parameters associated with the full drilling process of a rotary-percussion drilling machine when it is being used to drill a production hole (such as probe holes and soil nail holes) in the ground. The data analysis methods are used to identify relevant factual data from the full drilling process data for zoning. The calculations are simple and straightforward tasks. Factual data presented in the paper illustrate that the proposed methodology can be a simple and cost-effective tool to record and utilize by-products of current normal drilling practice for ground investigation, geotechnical design and verifications, drilling construction management, as well as drilling quality control. The proposed methodology offers great potential in furthering the geotechnical knowledge and engineering practice in Hong Kong and many other mountainous regions comprising weathered soils and rocks. There is also significant potential for other applications in civil and mining engineering through estimation of the mechanical properties of rock from the monitored drilling data.