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。     

金刚石钻进比功及风化花岗岩实时分级研究

基于钻进过程监测系统在不同花岗岩地基金刚石钻进中监测数据,对钻进比功及其变化特性进行分析。结果表明,金刚石钻进比功随岩石风化程度的减弱而增大,具有明显的分区性。在软的全风化及强风化花岗岩中,金刚石钻进比功值低于冲击凿碎比功值;在中等硬度的风化花岗岩中,金刚石钻进比功值与冲击凿碎比功值接近;在硬度较大的微风化花岗岩中,金刚石钻进比功大于冲击凿碎比功。由此可知,在中等硬度的花岗岩中,用冲击凿碎比功来估计金刚石钻进比功才是合适的。这与旋转钻进只适于中硬以下岩层的实际相吻合。最后,提出采用比功变化曲线进行分区,并结合比功均值指标与上界指标对岩体进行实时分级的方法。     

钻进参数用于香港复杂风化花岗岩地层的界面识别

在采用仪器钻进系统对复杂风化花岗岩地层界面进行成功识别的基础上,在复杂风化花岗岩场址的勘探中进行进一步应用和检验。在该风化花岗岩地层中,强风化与中等风化花岗岩交错,地层特征相当复杂。试验采用R–20液压回转式钻机,并安装数字式钻孔过程监测系统,在钻孔过程中对穿孔参数进行自动采集。对穿孔参数的定性和定量分析表明,在此地层中,有效轴压力、钻具转速、冲洗压力、钻头位移及穿孔速率等监测参数在界面处亦具有明显的涨落,说明这些参数与界面处岩石强度的变化具有很好的响应特征,能可靠地揭示复杂地层的变化。同时,采用变斜率法对地层中的主、次界面进行识别。t检验表明,仪器钻进系统对岩土界面识别的置信度为99%。     

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。     

中风化花岗岩资源在高速铁路附属工程建设中的应用

随着基础设施建设的大力开展,导致混凝土粗骨料碎石和细骨料的天然砂资源匮乏,多数工程采用就地取材的方式,进行人工骨料的开采和加工,以保证工期和工程成本。本文针对广东粤东某新建高速铁路工程附近的中风化花岗岩矿山人工骨料的开采和加工,通过一系列的工艺和不同强度混凝土制备技术研究,最终在附属工程中的排水沟、挡墙、边坡以及铁路过渡段等部位进行了应用。同时,通过现场钻芯取样检测,三个强度等级的混凝土抗压强度全部达到要求,应用效果良好,且具有显著的经济效益。     

花岗岩风化土各级颗粒含水率测定方法研究

针对现有花岗岩风化土粗、细颗粒含水率测定采用水洗法失真的问题,提出了采用天然湿度状态下测定花岗岩风化土各级颗粒含水率的干筛法。该方法的试验过程包括将天然土样破碎后初步筛分成子样,分别测得各子样的天然含水率,然后再对子样进行水洗颗分。考虑到破碎、筛分过程的含水率损失,引入了分级失水率t。在研究花岗岩风化土颗分曲线特征,并假定粗颗粒含水率与比表面积成正比基础上,结合常规筛分试验数据,建立了多未知量的方程组计算各级颗粒含水率及分级失水率。试验及数据分析结果表明,采用该测定方法存在一定的系统误差,可导致计算结果离散甚至出现非有效解,取多组试样并行开展试验可以较有效地解决该问题。     

探地雷达在全风化花岗岩地层中的探测技术

用探地雷达作工程前期的地下土层探测,已在建设工程中普遍应用。但随着工程量的增加,在不同地形地貌条件下出现的问题不断增多,对工程也提出更多的探测要求。结合工程实例,分析了在全风化花岗岩层的土壤环境下利用探地雷达来探测期间所遇到的一些问题,以及相对应的方法,为探地雷达的使用积累了经验。     

香港充填土风化花岗岩场址勘探中的界面识别研究

针对香港充填土风化花岗岩场址勘探,在液压旋转钻机上安装钻孔过程监测系统(DPM),对有效轴压力、钻具转速、冲洗压力、钻头位移及穿孔速率进行了实时监测。采用变斜率作为显著性指数,对地层中的主、次界面进行了识别。t-检验表明:DPM系统对岩土界面识别的置信度为99%。此外,对穿孔参数在界面处的变化分析表明:这些参数随孔深的变化曲线在界面处存在不同涨落,轴压力和穿孔速率对界面上岩石强度变化的响应度为81.82%。     

水平定向钻进在砂土地层中的应用

对水平定向钻进施工过程进行了简单的介绍,结合砂土地层的特点从施工过程中会遇到的难点进行了论述,在分析已有的解决对策基础上,提出了采用注浆固孔法来解决这一问题的思路,并就相应的施工方法作了简要概述。     

跨孔声波CT技术在花岗岩球状风化体探测中的应用EI北大核心CSCD

花岗岩球状风化体(孤石)是花岗岩风化程度不均产生的残留,直接影响到地铁盾构施工的安全性,高效、准确地探明孤石分布是地铁工程勘察面临的难题。利用自主研制的电火花震源等探测系统和地质专家分析法,在探测区域周边的钻孔中进行震源的发射和声波的接收,根据纵波在孤石和周边地质中具有不同的传播速度等原理,通过对声波初至旅行时的记录和解译,反演成为探测区域的三维声波速度场,直观地表达了探测区域的内部地质构造。以某市地铁隧道孤石调查为实例,验证了该方法的有效性和可靠性。结果显示,跨孔声波CT技术能有效地揭示孤石的空间分布,成果图像形象直观,可较好地解决该类地质勘察难题,能够为后续施工提供科学依据。     

某核电站强风化花岗岩原位直剪试验研究

强风化花岗岩在某核电站厂址区普遍发育,研究其剪切强度对于核岛边坡及常规岛地基的稳定性评价具有重要意义。由于该岩体风化不均匀,常夹有中等风化及微风化较硬夹层或球状风化体,扰动后即碎裂,现场取样和室内试样的难度较大,而且目前进行岩体强度参数反分析的资料相对匮乏。本文作者通过设计堆载式加荷直剪试验方法,并经野外大量现场试验,获得了强风化花岗岩原位直剪的剪应力—应变关系曲线,对强风化花岗岩的剪切强度性质进行了相应的理论分析,为工程区强风化花岗岩设计输入提供了可参考的c、φ值,保证了工程的可靠性,也避免过于保守,并为类似工程积累了经验。     

风化花岗岩土的持水特性研究

以不同风化程度的花岗岩双层土质边坡土体为研究对象,利用压力板法和饱和盐溶液蒸汽平衡法,研究了在全吸力范围内压实样的持水特性。实验结果表明,全风化土的进气值和残余吸力值均低于残积土的,且过渡区呈线性有较大的坡度。花岗岩风化程度差异产生不同的风化产物,影响土体的矿物成分与孔隙结构进而控制土体的持水特性。通过X-射线衍射实验分析土样的黏土矿物成分,采用硅酸盐化学全分析土体的化学成分和风化成矿情况,研究矿物成分对土体持水特性的影响;最后通过扫描电镜与压汞实验,验证分析孔隙结构与分布对持水特性的影响。     

强风化花岗岩填筑高速公路路堤施工方法

结合具体工程实例,提出了强风化花岗岩填筑高速公路路堤的施工工艺流程,探讨了工程施工要点,阐述了保证工程质量的施工控制措施,以积累强风化花岗岩填筑高速公路路堤的经验。     

全风化花岗岩地层岩芯钻探孔壁稳定性分析

使用回转钻探取芯工艺的地质勘探中,在遇到全风化花岗岩地层时,易产生塌孔埋钻事故,导致取芯失败。本文对孔壁被水浸泡和未被浸泡两种状态进行了受力分析,探讨了影响孔壁稳定性的一些因素。然后从钻井液、钻具及施工操作三方面提出了使全风化花岗岩孔壁稳定性的措施。通过上述分析,对全风化岩层这些特殊类岩土的钻探工作提供了参考,有利于取芯钻进的顺利进行。     

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。     

全强风化花岗岩地层海底隧道注浆效果检测

针对厦门翔安海底隧道左线F4风化槽中全～强风化软弱地层的水文地质与工程地质情况,采用全断面帷幕注浆技术注浆后进行检测,详细论述注浆效果检测的4种有效方法,为类似地层注浆设计与施工、注浆机理分析、注浆效果监测提供可靠依据。     

Identification of weathered troughs in granites for tunneling at Daya Bay reactor-neutrino experiment site

Weathered troughs are frequently encountered in granites.They can cause problems to tunneling in the rocks and have to be properly addressed.The structures or spatial shapes of weathered troughs were seldom clarified in the past.In this paper,four weathered troughs are identified by means of geophysical exploration,core drilling,logging,and in-situ stress measurement at Daya Bay reactor-neutrino experiment site in Shenzhen,China.The weathered troughs are exposed on the ground or partially covered by grass and soils,which will threaten the safety of horizontal tunneling at a shallow depth.High electrical resistivity(HER) method is adopted for its feasibility and practicality,in combination with field geological observation,ultrasonic televiewer in boreholes and in-situ stress measurement.By comparing the HER values of completely decomposed to fresh rocks,it is indicated that the HER values of weathered troughs in natural state are 0.4-100 ·m,and the in-situ stress is abnormally lower than those at upper and lower layers.Field investigations show that the depths of the four weathered troughs are 30-182 m,with bottom elevation over 10 m.The volume of each weathered trough is mostly over 1×10 6 m 3 in inverted conic form.The weathered troughs often occur in various kinds of landforms,such as ridges,gullies or gently dipping dish-like depression areas.Faults and boundaries of different granitic plutons as well as joints govern the formation,locations and strikes of these troughs under development.     

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。     

动能弹侵彻作用下混凝土墙板性能分析

高动能侵彻带来的一系列的安全问题,随着经济文化政治以及军事等领域的发展,日益受到工程界,特别是土木工程师的重视.在弹丸的侵彻问题上,大量的研究已经初步明确了侵彻问题的影响因素,并且对土木工程做出了指导性的意见.但多数的研究倾向于高动能弹的侵彻深度,对于结构设计而言,尚不便指导实践工作.因此,对于结构工程师而言,有必要研究侵彻作用下混凝土墙板的响应,逐步将侵彻问题纳入结构设计的工况.为此,本文通过LS-DYNA显式有限元程序,对弹侵彻混凝土墙板进行有限元动力分析,进一步明确了侵彻问题的全过程中混凝土板的响应特征,以供工程实践参考.