岩土钻凿技术1

名词解释

钻凿工程—口径较小而深度较大的柱状圆孔，岩土样品测试或者以此孔作为其他用途。

钻孔—利用机械设备在地壳中打出的柱状圆孔可分为垂直孔和倾斜孔水平孔和井直孔和弯曲孔

钻孔的孔身结构是指钻孔由开孔至终孔的孔身及孔径变化。它包括孔深、开孔和终孔直径、孔径更换次数及其所在深度、下入套管的层数及其位置、以及套管的固定方法

钻凿设备：是指钻凿施工中直接应用的地面机械设备和装置。钻凿设备包括动力机、钻机、泥浆泵和钻塔等四大件

减速箱作用：减速箱是柴油机对钻机和水泵动力输出的分动和水泵的减速装置

变速箱作用：变换回转器或卷扬机的转速。

钻机的液压传动系统

动力元件作用：将原动机输出的机械能装换成液压能，向液压系统提供压力油，驱动液压机。

执行元件作用：将液压能装换为机械能，提供力和运动，驱动工作机构完成所要求的各种动作。

控制元件作用：控制液压系统中液压油的压力、流量和液流方向，保证执行元件得到所要求的力、速度和运动方向

辅助元件作用：油路系统是用来使钻机具有钻具称重、减压给进、加压给进等功能。

钻塔其作用是：安放和悬挂天车、游动滑车、大钩、提引器等以起下钻进设备和工具，起下和存放钻杆、起下套管柱

提引器功用：在升降钻具作业中卡住钻杆接头，以便起下钻具的工具

工程地质勘察钻进方法：人力冲击和回转、机械冲击和回转、机械震击和机械螺旋回转和机械复合法

取土器：在钻孔中采取不受扰动，保持天然结构的土样时所用的工具

内间距比：取土器刃口内径与取样筒内径的差值和刃口内径的比值的百分数

外间距比：取土器最大外径与取样筒外径之差跟取样筒外径之比的百分数。

面积比：取土器即开的土壤断面积与土样断面积之比值

触变性:泥浆能够在静止时形成结构（凝胶态），搅动时恢复原有的流动性（溶胶态）的性能

泥浆（亦称稳定液）的作用：护壁、携砂、冷却和润滑，其中以护壁作用为最重要

泥浆比重：是泥浆与同体积摄氏4度的水的重量比。

泥浆的粘度：表示泥浆流动的难易程度

固相含量：是指泥浆中的固体颗粒占泥浆重量或体积的百分量

失水量与造壁能：钻进时，泥浆液柱与地层之间存在着压力差，使泥浆中的水分向孔壁渗入，泥浆失水多少的性能称为泥浆失水量。泥浆失水时，粘土颗粒附着于孔壁上，使孔壁上形成一层泥皮，泥浆的这种能力叫造壁能

胶体率：是指泥浆中粘土颗粒分散和水化程度以及保持悬浮状态的粗略衡量

钻孔灌注桩（简称钻孔桩）是用钻（冲或抓）孔机械在岩土中先钻成桩孔，然后在孔内放入钢筋笼并灌注混凝土而筑成的深基础。

1．导管 2. 漏斗和储料斗

储料斗有两个作用，一是灌注混凝土时储放足够数量的混凝土，满足初存量的要求，保证导管一次性埋入砼面以下0.8m以上。二是将搅拌均匀后混凝土送入漏斗

3．隔水塞作用：在砼开始灌注时起隔水作用，保证初灌的混凝土质量

地下连续墙：是利用一定的设备和机具，在泥浆护壁的条件下向地下钻挖一段狭长的深槽，在槽内吊放入钢筋笼（钢筋骨架），然后灌注混凝土，筑成一段钢筋混凝土墙段，再把每一墙段逐个连接起来形成一道连续的地下墙壁。

灌浆锚杆——是用水泥砂浆将一组钢拉杆锚固在伸向地层内部的钻孔中，并在外端承受拉力的圆柱状锚体。土层锚杆是一种受拉构件，由锚头、拉杆、锚固体等组成

填空题

水文地质钻凿的特点：①地层复杂②钻孔结构复杂③钻进方法多

④设备种类多⑤劳动强度大

岩土工程地质钻凿的特点：①钻孔直径变化大②岩芯采取率要求高③钻孔结构复杂④钻孔密集⑤“环保”要求严

钻孔要素：①孔深②孔径③角度：倾角、顶角、方位角

钻进方法分类：

①按施加外力的性质或方式分：回转法，冲击法，振动法，压入法，复合法

②按碎岩工具所用的材质不同分：硬质合金钻进，金刚石钻进，钢粒钻进，强化钢钻头钻进

③按冲洗介质循环方式分：正循环钻进、反循环钻进、复合循环钻进（局部反循环钻进）

钻孔结构设计依据：1、钻凿目的和钻孔的用途2、岩层剖面及其特征3、钻进方法及钻机类型和性能

钻机分类按用途分类1．石油、天然气勘探与开发钻机2．水文地质调查和水井钻机3．固体矿产勘探钻机4．工程地质勘察钻机5．地下钻机6．工程施工钻机

钻机的回转系统：回转系统的具体结构是回转器，有立轴式、转盘式和移动回转器式三种.其功用是传递动力，使钻具以不同转速和扭矩，作正向或反向回转运动

钻凿工程中泵的作用：①供水②向孔内输送冲洗液，并能使其在孔内保持循环，达到洗孔、冷却钻头目的③净化设备用④特殊工序

泵的分类：按工作原理分: 真空泵（也称容积泵）和压力泵按结构分: 往复泵、离心泵、螺杆泵和齿轮泵

对钻塔的使用要求是：⑴足够的承载能力⑵足够的有效高度和空间⑶合理的结构⑷成本低

钻塔分类：⑴四脚钻塔⑵三脚钻塔⑶A型钻塔⑷桅杆

升降工序附属设备有：拧管机，夹持器，提引器，水龙头

拧管机国内类型：机动、液动和电动三种

夹持器分类：①钻杆和接头开切口型的普通扇形夹持器

②钻杆和接头不开切口型的钻杆夹持器

提引器：普通提引器（卡、卸过程全由人工操作）和半自动提引器

水龙头

功用：向钻具内输送高压冲洗液或抽吸泥浆

结构：固定部分、旋转部分和密封部分

按照其适用孔深，水龙头可分为浅孔用水龙头和深孔用水龙头两大类

钻头形式：有回转式钻头（包括勺形钻）、冲击式钻头（包括一字形、十字形、圆形和角锥钻头）、抽筒（管钻）和洛阳铲等类型

螺旋钻头：（单翼、双翼和三翼3种类型）螺旋钻杆

取土器由四部分组成：接头、余土管、取土管、管靴

取土器可按不同分类方法：

（1）根据地层分类：同步式取土器，双管式~，薄壁~，砂取土器。

（2）以取土器下端是否封闭为依据分为：敞口式和封闭式

（3）根据取土器上部封闭形式分为：球阀封闭式、活阀封闭式和活塞封闭式

（4）根据取土器的壁厚分为：薄壁取土器和厚壁取土器

取土器基本技术参数

(1)直径(2) 内间距比(3) 外间距比(4) 面积比（5）管靴刃口的形式及角度(6) 取土管的形式及长度原状土样的采取方法：①压入法：快速均匀，扰动小，软土中适用②击入法：适用于较硬与坚硬土层中的取样③回转压入法：坚硬土层或极软岩层中

1．双管丝杆收缩式栓塞：（1）双管单栓塞2）双管双栓塞

水井钻的成井工艺过程：冲孔，换浆，安装井管，填砾，止水，洗井和试抽

滤水管类型及结构：1.骨架式滤水管2．缠丝滤水管3.包网滤水管4．砾石滤水管5.贴砾滤水管6．玻璃钢滤水管7.塑料滤水管

滤水管的选择

选择滤水管时主要依据是含水层的结构特征、地下水性质、材料来源及成本等因素，应从以下几个方面考虑：①类型②材料③长度④直径

井管安装前的准备工作①组织动员②校正井深③探井④检查起重设备、工具和管材

井管安放方法1）机械提吊安装法（2）采用浮板安装法（3）托盘安装法（钢丝绳~ 钻杆托盘法）

填砾方法①静水填砾法——浅井填砾②抽水填砾法——中深井填砾③钻杆泵入法——深井填砾

止水方法：①临时止水（海带、桐油石灰、橡胶制品）②永久止水（粘土、水泥）

洗井的方法（活塞洗井振荡洗井二氧化碳洗井）

1．比重测定：可用漂浮式比重计或比重秤测量比重

2.粘度测定：室内可用旋转粘度计测量粘度，野外常用漏斗式粘度计来测量粘度

钻孔桩可按其功能分为：匀质土中摩擦桩、端承于硬土的桩和端承于岩石上的岩石桩

钻孔桩的施工顺序主要包括：钻进成孔、清孔、下钢筋笼、下导管、灌注混凝土

清孔方法:(1) 抽浆清孔法（泵吸反循环法空压机清孔）(2) 换浆清孔，即正循环清孔(3) 掏渣筒清孔

地下连续墙分类

①按成墙方式可分为排桩式、槽式和组合式

②按挖槽方式可分为抓斗式、回转式和冲击式

③按墙的用途可分为临时性墙壁、用作永久性主体结构壁一部分兼作临时挡土墙的地下连续墙、用作多边形基础兼作墙体的地下连续墙

导墙的作用：a. 导向作用b. 挡土作用c. 重物支承台的作用d. 维持稳定液面的作用e. 导墙内的空间可作为稳定液的临时贮藏槽

地下连续墙的施工：准备工作、成槽工作和成墙工作

机械传动系统包括柴油机（或电动机）、减速箱、水泵、变速箱、卷扬机、回转器及油路系统组成.

问答题

课程重要性：①该技术是提供准确地质资料的唯一可靠方法②该技术是工程施工的主要途径③该技术是地基处理的重要手段④其它（桩取芯，逆工作法，隧道施工）

钻凿工程的主要用途①普查找矿钻探②勘探钻探③水文地质矿产及水井钻④岩土工程地质勘察钻⑤工程施工钻⑥油气井钻探⑦地热钻探⑧盐井、矿泉水钻探⑨科学钻探

水文地质钻凿的任务

①研究水文地质剖面②测定各含水层的水位；确定含水层的水力性质及③其彼此之间的水力联系④测定岩石的水理性质和颗粒组成；测定地下水的⑤物理性质、化学成分及气体成分⑥利用钻孔进行水文地质试验测定水文地质参数。⑦利用钻孔进行地下水动态观测和监测；预测其动态变化趋势⑧可以一方面试验观测，另一方面进行地下水开采

岩土工程地质钻凿的目的

①勘察建筑物场区的地层岩性、岩层厚度变化②了解基岩风化带的深度、厚度和分布情况③探明地层断裂带的位置、宽度和性质；查明裂隙发育程度及随深度变化情况④查明地下含水层的数目及其水文地质参数⑤利用钻孔进行灌浆试验、压水试验和土力学性质等试验⑥利用钻孔作长期观测或排除地下水，以保证岩（土）体的稳定性（如处理滑坡）

钻凿的基本程序

1．破碎孔底岩土全面钻进、取芯钻进2．提出岩芯和岩粉

方法：

(1) 所钻岩土附在钻具上与钻头一同提出(2) 用抽筒将岩粉取出(3) 岩芯随岩心管、取心器提出孔外(4) 用流体作循环介质，将破碎的岩屑输送到地表

3．加固孔壁

方法：(1) 用金属或非金属套管下入孔中(2) 借助于循环液的静水压力来平衡地层的侧压力(3) 利用隋性材料或化学材料加固孔壁(4) 利用泥浆护壁

设计基本原则

1、以终孔直径为钻孔结构设计的先决条件，对照岩层剖面及特征，自下而上的设计出各段孔径并定出开孔直径

2、在地质条件许可下，尽量少换孔径

3、钻进表土或冲积层时，应先埋设孔口管

4、在满足地质要求条件下，尽量使用小口径钻具钻进，以提高效率，降低成本

5、留有备用口径

XY–1型立轴式钻机特点

(1) 具有油压自动给进机构，提高钻进效率，减轻工人体力劳动强度

(2) 采用球卡夹持机构代替卡盘，可实现不停机倒杆，操作方便，安全可靠

(3) 配有孔底压力计指示压力，便于掌握孔内情况；

(4) 手柄集中，操作方便

(5) 结构紧凑，钻机、水泵及柴油机都安装在同一底座上，占用机场面积小

(6) 重量轻、分解性强，便于搬迁

(7) 减速箱内备有油泵强制润滑蜗杆，外有风扇散热，确保油温不超过85℃

离合器作用：⑴用以接通和切断钻机的动力；⑵在钻机变速和分动操作中，或在完成套取岩芯与扭断岩芯等特殊操作时，利用离合器进行微动操作；⑶当钻机超载时，利用摩擦片打滑起过载保护作用.

回转系统的结构与性能应满足以下钻进工艺要求

①回转器的转速与扭矩是可变的②具有1~2个较低的反转转速③有良好的导向作用④回转器应能在一定范围内变更倾角⑤通孔直径符合所需直径要求⑥回转平稳，震动摆动小

升降系统在钻进过程中的作用

①升降钻具与套管；②利用升降系统悬挂钻具，在减压状态下进行快速扫孔或钻进；③进行强力起拔，处理孔内事故，完成其他辅助或特种工作

钻机的给进系统性能参数：给进力和起重能力，给进速度和提升速度，给进机构的功率

水井钻机的特点

1．水井钻凿工艺的多样化，导致水井钻机类型的多样化和一台钻机的多功能性能2．水井钻机组成和结构复杂化，尺寸、重量较大3．配备大功率动力机4．水井钻机在回转性能方面都是低转速、大扭矩5．多采用转盘或动力头回转器的形式6．车载或拖车，整体迁移

SPC600R型钻机主要技术特性参数

钻孔直径Φ500/Φ190（开孔/终孔）

钻孔深度600米转盘通孔直径Φ670

最大扭矩11.23 KN.m

钻塔高15米额定负荷245kN

SPC600R型钻机的特点:

1．钻塔有效高度大，15m

2．利用液压缸—链条给进调压机构实现加、减压钻进3．配有拧管装置

4．配备两台水泵，泵量大，排粉能力强（BW600/30-1R）——230、340、520L/min）

5．整体车装，迁移方便

SPC600R型钻机的适用范围

可在第四纪松软、松散地层和基岩中钻进；水文地质勘察钻凿和为农业灌溉、工业国防建设和居民生活用水钻凿水井，矿山地下坑道、通风孔、工程建筑钻孔的施工

工程钻机的施工条件特点：

⑴钻孔的深度较小⑵钻进工作主要是在第四纪砂、土、卵砾石地层和风化、半风化基岩中钻进⑶工程钻孔往往以群孔形式在面积不大的施工现场密集分布⑷工程钻凿施工空间窄小，工作条件困难

工程地质勘察钻机和工程施工钻机共同特点：

⑴钻机具有多种功能以适应不同地层钻进的需要；⑵钻机多为整体安装，便于迁移；⑶对环境的污染要小（噪音、振动、排污等）.

G----3型钻机由机械动力头、加压机构、冲击机构、卷扬机等组成并配备振动器。

SH30-2型钻机：结构简单，机动灵活，重量轻、易于搬迁，但没有加压机构，对硬岩效果不佳。

GPS15型钻机主机包括转盘、卷扬机组、钻塔、底座、机械传动系统和液压系统等

对泵的要求：1．流量（泵量）( a. 可调节 b. 稳定)2．足够压头，以克服各种液流阻力3．泵中液力端的零部件的数量尽可能少，耐磨性高，便于维修更换4．泵体重量轻、体积小、解体性好5．种类多样化

人力冲击和回转钻进钻具组合和工作原理

三脚架、简易绞车、平衡杆、钻头、钻杆、钢丝绳、滑轮等

使用特点：

优点：不用复杂的设备和工具、不需要动力设备、钻进过程简单和易于操作、能采取到原状土样

缺点：钻进岩层不能太硬、钻孔深度和直径不能太大、工人劳动强度大

回转钻进;（1）可钻各方向孔，且孔径、孔深受限制少（2）根据岩性和要求，设计合理钻孔结构（3）钻孔质量容易保证，取得原状土样（4）适用地层：1~12级

冲击钻进:（1）只能钻垂直孔，一般孔径大、孔深不太大（2）钻孔结构简单（3）适用地层：1~10级

机械螺旋钻进

1．钻具组合:螺旋钻头（单翼、双翼和三翼3种类型）螺旋钻杆

特点：①钻进效率高②低公害（无泥浆污染），低噪音（无振动），低成本（效率高）③不使用冲洗液④孔壁稳定⑤取样及时（扰动样）⑥螺旋钻进一般只能钻进松软岩层（无砾石和硬夹层），在粘土层中钻进困难；钻进所需功率大

取土器的设计要求：①提取时不掉土②对土样的扰动最小③能顺利压或击入土层④结构简单、便于加工制造，操作简便以

三、影响原状土样采取质量的因素：①取土器结构、技术参数和取土方法②钻孔垂直度③孔内残土④取土器切入土层的速度⑤合理的钻孔结构⑥钻进方法（回转与冲击不一样，最后一次进尺量）⑦土样的封装，保存和运输

压水试验对钻孔的要求：①钻孔要直、孔壁要光滑一致②下好孔口管，封闭地表水影响③冲洗液应使用清水，不得用泥浆④清洗钻孔

触探测试原理：利用一定的落锤重量，将标准尺寸的圆锥形探头打入土中，根据打入土中的难易程度（即贯入度）来判定土的性质。

适用范围：

轻型：一般粘性土、素填土，进行施工验槽

重型：中砂、粗砂、砾砂、圆砾和碎石土

超重型：密实的碎（卵）石土

标准贯入试验试验方法：①先钻进到需要进行标准贯入试验的土层，清孔后换用标准贯入器，并测量钻孔深度尺寸②安装并下入钻具，试验（15cm+30cm）③拔出贯入器，取出土样进行土层描述记录

重型动力触探与标贯的区别（自己展开）

共同点：试验原理、自动落锤装置不同点：探头、适用地层、试验方法、结果应用

成井工艺的目的：

①稳固孔壁下井管（按作用分井壁管、滤水管、沉淀管）②疏通含水层③封闭或隔离非目的层

滤水管要求：①最大的进水面积以减少地下水经过它时的阻力②足够大的机械强度③耐腐蚀、不污染水源④滤水挡砂能力要强⑤安装方便、成本低廉以及取材容易

洗井目的：①清除任何钻进方法所不可避免的“泥皮影响”。松开滤水管周围的砂层，使其恢复失去的孔隙率②洗去含水层中的泥土、细砂，提高水井附近含水层的渗透率③在滤水管周围形成渗透性由高变低的自

然的圆环带

止水目的：①在水文地质钻孔中是为了获得不同层位水文地质资料②供水井中，为了取得永久性、稳定的、优质、高产的涌水量

护筒作用：①固定桩位，并作钻孔导向；②保护孔口，防止孔口土层坍塌；③隔离地表水，并保持钻孔内水位高出施工现场水面以稳定孔壁

钻孔桩成孔的一般规定：1．成孔设备就位后，必须平正、稳固2．成孔深度应符合下列要求：①对于摩擦桩，必须保证设计桩长②对于端承桩，必须保证桩孔进入硬土或基岩达到设计要求的深度，并清理干净孔底沉淤（沉渣）3．钻孔完成后，成孔质量必须符合表11-6的要求（孔径、孔位、形状、垂直度等）4钻孔桩成孔后的质量检查的容许偏差符合表要求

清孔的目的和要求

目的：抽、换孔内泥浆，清除钻渣和沉淀物，尽量减少孔底沉淀层厚度，防止桩底存留过厚沉淀砂土而降低桩的承载力，清孔对于保证灌注混凝土的质量，避免发生断桩事故也是有利的。

要求：(1)摩擦桩孔底沉淤厚度：中、小型桩≦0.4~0.6d，大型桩≦30cm泥浆性能指标：含砂量为4~10%，比重为1.1~1.25，粘度为18~20s浇注砼前，孔底500mm以内的泥浆比重≦1.25，含砂率≦8%，粘度≦28s (2)端承桩：沉淤厚度≦5cm，泥浆含砂量≦4%摩擦端承桩和端承摩擦桩孔底沉渣厚度≦10cm

混凝土配制与灌注的一般要求

1．桩身混凝土在28天龄期后应达到设计要求

2．砼的配制应满足下列要求：（1）砼配合比符合设计强度要求（2）砼的坍落度：水下灌注为20±2cm；干作业灌注为8~10cm；沉管成孔灌注为6~8cm（3）砼具有良好的和易性（4）砼具有良好的粘结性和保水性4．灌注充盈系数：1.0~1.3 5．填写混凝土灌注施工记录，绘制有关图表曲线

混凝土的水下灌注基本工序：

混凝土的水下灌注应特别注意：

1．导管下口与孔底（或沉淀层顶面）的间距以能放出隔水塞和混凝土为原则，一般为30~40cm

2．砼的水灰比为0.5~0.6，含砂率30~40%，适当掺入一些细砂。灌注开始后，应紧凑地、连续地进行，严禁中途停工

3．及时提升导管，并保证提升后的导管埋入混凝土内的深度不小于1.5米（平时一般埋深为2~6m）。提升导管不可过猛

4．灌注的桩顶标高应比设计值预加一定的高度（一般不小于0.5米），此范围内的浮浆和混凝土应凿除，以确保桩顶砼的质量

扩底桩要素的确定

（1）扩底率（D/d）不是越大越好。日本20余种钻扩机的扩底率一般在D/d=2左右最大不宜大于3

（2）一般规律是桩身直径d越大扩底率可以越大

（3）扩底角一般为9.5~13

影响单元槽段的长度确定的因素：（1）地质条件（2）周围相邻情况（3）工地所具有的起重机能力（4）单位时间内供应混凝土的能力（5）稳定液槽的容积（6）槽段之间的接头位置

地下连续墙的施工流程:（1）利用专用挖槽机或钻机进行挖槽（2）槽的两端放下接头管（3）将已加工好的钢筋笼下沉到槽内设计高度（4）下入导管，灌筑混凝土（5）拔出接头管，挖掘第二槽段

钻掘工程

钻掘工程学 1.说明钻进方法的主要分类（依碎岩外力、冲洗介质、冲洗液循环方式、切削具等）根据碎岩方式分类冲击钻进、回转钻进和其它（螺旋钻进、震动钻进、冲击回转钻进）。根据钻进使用的冲洗介质分类清水、泥浆、乳化液、加重冲洗液、冷的压缩空气、充气冲洗液、饱和盐溶液。根据冲洗液循环方式分类全孔正循环、全孔反循环、孔底局部反循环。根据切削具分类 ①软岩石和中硬岩石—用硬质合金回转钻头钻进； ②中硬及部分中硬以上岩层：用铣齿牙轮钻头钻进； ③硬岩：用金刚石钻头或钢粒钻头； ④硬脆岩层：用液动（气动）空内冲击器钻进或镶齿牙轮钻进更有效。 2.说明钻探的基本程序和基本工序。钻探主要程序：破碎岩石、排除岩屑、保护孔壁、升降钻具；主要工序：钻进、起下钻。 3.从钻探角度，岩石力学性质包括哪几方面，它们具体包括了岩石的哪些力学特征? 岩石的力学性质是岩石在外力作用下表现出来的特性。主要有变形特性、强度特性和表面特性。变形特性：弹性、塑性和脆性强度特性：抗压强度、抗拉强度、抗剪强度和抗弯强度表面特性：硬度和研磨性 4.岩石的强度和硬度有何区别和联系？影响岩石强度和硬度的主要因素？▲P8-9 岩石的强度指固体岩石抵抗机械破坏的能力。依据外载作用性质的不同，可以有抗压、抗拉、抗剪和抗弯强度等。岩石的硬度是岩石表面对工具压入的反抗特性，衡量单位是kg/cm2。岩石硬度与抗压强度的区别与联系。硬度只是固体表面的局部对另一物体侵入的阻力；而抗压强度是岩石整体抗破坏的能力。可见，硬度指标更切合钻掘工程碎岩的实际。影响岩石强度的因素：岩石的物质成份、岩石的结构构造、岩石的容重和孔隙度、受力条件、应力状态、载荷速度岩样的线性尺寸、湿度和温度影响岩石硬度的因素：岩石的矿物成分和结构构造、应力状态、载荷速度、液体介质、工具形状和尺寸另外，层理对硬度的影响与强度相反，垂直层理方向硬度最小，平行层理方向硬度最大；水的浸入对岩石的硬度也有很大的影响。 5.分别说明岩石的研磨性、可钻性及分级情况。▲P11-12,P18-21 研磨性：在用机械方法破碎岩石的过程中，钻头与岩石产生连续的或间断的接触和摩擦。钻头破碎岩石的同时，其自身也受到岩石的磨损而逐渐变钝。岩石磨损钻头的能力就降低。影响岩石研磨性的因素：岩石的矿物成分和结构特征(如岩石的矿物成分、石英含量、颗粒大小和形状)、正压力、滑动速度(岩石与工具摩擦表面的温度、相对湿度)、介质可钻性：钻进过程中岩石抵抗破碎的程度，亦即岩石被破碎的难易程度。影响岩石可钻性的因素：所钻岩石的物理力学性质、破碎岩石所采用的方法、孔底岩屑清除是否干净岩石可钻性分级：用岩石力学性质评价岩石的可钻性、用实钻速度评价岩石的可钻性、用微钻速度评价岩石的可钻性、用碎岩比

岩土钻掘工程重点

岩土钻掘工程复习资料岩土钻掘技术工程施工技术的发展来看，施工设备的发展趋势是：1，小型轻便化，如轻便土钉机，小型锚杆钻机等。2，大型多功能化，如R618及R622型旋挖螺旋一体机。3，特殊专用化，如GBS-10型铺管钻机等。密度大的岩石，钻进和爆破时消耗能量大。颗粒间缺乏凝聚力的松散性岩石，堆放时能保持其外形，由于受颗粒之间摩擦力的作用而不坍塌，此时其斜面与水平面所夹之角，称为自然安息角。自然安息角的大小，随岩石颗粒的形状与尺寸及湿度等因素变化。对颗粒间缺乏凝聚力的岩石，称为安息角。对颗粒间具有凝聚力的岩石称为内摩擦角a。钻机基本组成部分：回转装置，调压及给进装置，升降装置，变速装置，和机架。岩心钻探的基本工序是回转给进钻具及升降拧卸钻具。回转与给进钻具的目的，是为了连续破碎岩石，不断延深钻孔；升降与拧卸钻具是为了提取岩心，更换钻头，加长钻具及完成其他有关工作，如起下套管，测量孔斜，校正孔深和处理孔内事故等。传动系统的任务1接通和切断动力2变速与变矩3分配动力和改变旋转方向4改变运动形式5实现柔性传动和改变过载保护6其他在硬质钛合金钻进过程中，钻头体上所镶嵌的硬质合金切削具主要受两个力的作用，轴向压力py和水平回转力px。当py达到一定值后，切削具对岩石的单位压力超过岩石的抗压入强度，切削具便切入岩石一定深度h0。同时，在回转力px的作用下，切削具也向前推挤岩石。如果岩石较脆，则手里提aob被剪切推出，如果岩石是塑性的，则切削具前部的岩石被削去一层。切削具在轴向压力和水平回转力的双重作用下，遂使孔底呈螺旋状不断加深。切削具的强度与硬度应大于岩石的强度和硬度，并且轴向压力要足够，才能有效切入岩石；回转力也要足够，才能有效地推挤或剪切前方的宝石。钢粒钻进是用来镶有切削具的钻头钢体压住不与钻头钢体镶在一起、呈自由状态、尺寸不大的钢粒，并带动它们在孔底翻滚而破碎岩石的钻进方法。压碎破碎即钢粒回转以较小的面积与孔底岩石接触，或钻头所给与的钢粒的轴向压力比较集中，致使钢粒与岩石的接触面上的压强达到岩石的压入硬度，则在接触的地方发生压碎式破岩。压裂破碎即是钢粒在轴向压力和回转力作用下不断进行翻滚，在各种作用下产生许多裂纹，这些裂纹反复交叉发育，井底表面岩石遂以细小岩屑从岩面上剥离下来，从而达到破岩目的。上述两种破岩方式是很难分开的，往往同时存在，此外，带棱角的钢粒在井底翻滚过程中对井底还可产生频繁的脉动冲击碎岩作用。钢粒钻进时井底钢粒的运动状态，井底和钻头唇面下的钢粒是处于一种不断的“碎岩—磨耗—甩向外环状间隙—分选—钢屑落入取粉管”的新陈代谢的运动平衡状态。向孔底补给钢粒的方法称为投砂方法。投砂方法：一次投砂法，结合投砂法，连续投砂法。金刚石钻进的井底碎岩过程表镶钻头上的金刚石颗粒及其出刃量都较大，所以分析表镶钻头破碎岩石过程时，往往取钻头上的单颗金刚石，并视之为球体。表镶钻头：球体压入坚硬脆性岩石的作用过程：主要破碎方式为压裂，压碎加体积剪切，而切削破碎方式是次要的。对于塑性大的中硬岩石，则主要以切削方式破碎岩石，而以压裂压碎为辅。孕镶钻头：对于脆性岩石，以微压裂压碎加微体积剪切为主，对于塑性岩石，则以微切削为主。表镶钻头唇部金刚石颗粒的工作情况也不同于表镶钻头，在与岩石接触时，金刚石钻头的唇部胎体首先开始磨损，金刚石逐渐出刃，只有当金刚石露出足够量并保证切入岩石时，才能有效地破碎岩石。对于表镶钻头，胎体的作用主要是牢固包镶金刚石并可靠地与钢体焊接，所以胎体硬度一般不分很多等级，常用中硬和硬胎体。对于孕镶钻头，胎体的作用除了牢固包镶金刚石和钢体牢固焊接之外，还要保

岩土钻掘工程的渊源和发展概况

岩土钻掘工程的渊源和发展概况中国是世界上最早开始进行岩土钻掘工作的国家。它起源于我国劳动人民钻凿盐井。大约在公元前3世纪，汉人便开始在四川南部开挖取盐水的深井，当时这些盐井中不时喷出天然气，从而以"火井"而闻名。最迟在公元前1世纪我们的祖先已开始有组织地钻这种井来采盐水，同时提取地层深处的天然气用于燃烧和照明。这些情况在公元2世纪已见诸文字记载。先民们用传统的方法于清道光6年（1835年）钻成了第一口超1 000m（1001.4 2m）的燊海井，使钻井技术达到了新高峰，该井被联合国教科文组织定为19世纪中叶前的钻井世界纪录。英国著名科学史专家李约瑟博士在其《中国古代科学技术文明史》一书中认为，中国钻探科学技术对世界石油天然气勘探开发技术产生了巨大的启蒙、奠基和推动作用，在国际上领先数百年至一千多年。因此，在美、英、德、俄等国出版的石油钻井教材和钻探手册中，开篇总是介绍一些中国的古代钻探史料。有的学者还将中国这一伟大的创造誉为是继指南针、火药、造纸、印刷术之后中国古代的第五大发明。随着工业技术的进步，直接破碎岩石的磨料、钻具形式及与之相适应的钻探设备都在不断改进。 19世纪初叶，硬质合金的问世给岩土钻掘业开辟了新时代。以碳化钨为基体的硬质合金比以前各种钢制切削具具有更高的硬度和耐磨性。利用这种切削具做成不同类型的钻头或钎头，在Ⅶ～Ⅷ级以下的岩层中可以有效地进尺。 19世纪末期，美国工程师提出在硬岩，特别是在裂隙性岩石中使用钢粒钻进。因为钻进这种岩石时，昂贵的天然金刚石钻头消耗量甚大。前苏联、东欧和我国在推广人造金刚石钻进之前，也是主要采用钢粒作为磨料来钻进坚硬、研磨性高的岩石。钢粒钻头可以在Ⅷ级以上的岩层中取得不错的钻探效率。即使在金刚石钻进技术已普及的今天，由于成本关系，钢粒钻进仍在硬岩大口径钻进中得到应用。自1862年法籍瑞士工程师莱舒特首先将天然金刚石应用于矿山钻探以来，西方国家的金刚石钻探技术已有百余年的历史。金刚石是世界上最硬的矿物，是钻进深孔和坚硬、强研磨性岩石最理想的磨料。但是，天然金刚石资源有限，价格昂贵，从而制约了它的大面积推广普及。 1953年、1954年瑞典和美国通用电气公司分别宣布用人工方法合成了单晶人造金刚石，几年后投入了工业生产，从此世界各国的人造金刚石产业有了突飞猛进的发展。前苏联1966年开始研制人造金刚石孕镶钻头。我国1963年成功地合成了第一颗人造金刚石后，逐渐掌握了人造金刚石钻头的制造技术，从20世纪70年代末开始大批量生产。把人造金刚石钻头用于硬岩钻进是我国岩土钻掘工程界的一大突破，在短短十几年的时间里普及率和生产效率迅速提高，得到了国际上的一致好评。除了碎岩材料的长足进步外，绳索取心工艺、反循环连续取样工艺、多孔底定向钻进技术、钻探和掘进生产过程的自动化与最优化、高分子聚合物材料护壁堵漏技术、光面爆破和控制爆破技术、新奥法掘进工艺体系等等方面的技术创新，都在多年的岩土钻掘实践中经受了考验，并产生了明显的经济效益。岩土钻掘工艺的技术进步，促进了钻掘设备的更新换代。19世纪中期制造出了可以采取岩心的回转式钻机，这种钻机在基岩中钻进效率高，地质效果好，因

岩土钻凿技术1

名词解释钻凿工程—口径较小而深度较大的柱状圆孔，岩土样品测试或者以此孔作为其他用途。钻孔—利用机械设备在地壳中打出的柱状圆孔可分为垂直孔和倾斜孔水平孔和井直孔和弯曲孔钻孔的孔身结构是指钻孔由开孔至终孔的孔身及孔径变化。它包括孔深、开孔和终孔直径、孔径更换次数及其所在深度、下入套管的层数及其位置、以及套管的固定方法钻凿设备：是指钻凿施工中直接应用的地面机械设备和装置。钻凿设备包括动力机、钻机、泥浆泵和钻塔等四大件减速箱作用：减速箱是柴油机对钻机和水泵动力输出的分动和水泵的减速装置变速箱作用：变换回转器或卷扬机的转速。钻机的液压传动系统动力元件作用：将原动机输出的机械能装换成液压能，向液压系统提供压力油，驱动液压机。执行元件作用：将液压能装换为机械能，提供力和运动，驱动工作机构完成所要求的各种动作。控制元件作用：控制液压系统中液压油的压力、流量和液流方向，保证执行元件得到所要求的力、速度和运动方向辅助元件作用：油路系统是用来使钻机具有钻具称重、减压给进、加压给进等功能。钻塔其作用是：安放和悬挂天车、游动滑车、大钩、提引器等以起下钻进设备和工具，起下和存放钻杆、起下套管柱提引器功用：在升降钻具作业中卡住钻杆接头，以便起下钻具的工具工程地质勘察钻进方法：人力冲击和回转、机械冲击和回转、机械震击和机械螺旋回转和机械复合法取土器：在钻孔中采取不受扰动，保持天然结构的土样时所用的工具内间距比：取土器刃口内径与取样筒内径的差值和刃口内径的比值的百分数外间距比：取土器最大外径与取样筒外径之差跟取样筒外径之比的百分数。面积比：取土器即开的土壤断面积与土样断面积之比值触变性:泥浆能够在静止时形成结构（凝胶态），搅动时恢复原有的流动性（溶胶态）的性能泥浆（亦称稳定液）的作用：护壁、携砂、冷却和润滑，其中以护壁作用为最重要泥浆比重：是泥浆与同体积摄氏4度的水的重量比。泥浆的粘度：表示泥浆流动的难易程度固相含量：是指泥浆中的固体颗粒占泥浆重量或体积的百分量失水量与造壁能：钻进时，泥浆液柱与地层之间存在着压力差，使泥浆中的水分向孔壁渗入，泥浆失水多少的性能称为泥浆失水量。泥浆失水时，粘土颗粒附着于孔壁上，使孔壁上形成一层泥皮，泥浆的这种能力叫造壁能胶体率：是指泥浆中粘土颗粒分散和水化程度以及保持悬浮状态的粗略衡量钻孔灌注桩（简称钻孔桩）是用钻（冲或抓）孔机械在岩土中先钻成桩孔，然后在孔内放入钢筋笼并灌注混凝土而筑成的深基础。 1．导管 2. 漏斗和储料斗储料斗有两个作用，一是灌注混凝土时储放足够数量的混凝土，满足初存量的要求，保证导管一次性埋入砼面以下0.8m以上。二是将搅拌均匀后混凝土送入漏斗 3．隔水塞作用：在砼开始灌注时起隔水作用，保证初灌的混凝土质量地下连续墙：是利用一定的设备和机具，在泥浆护壁的条件下向地下钻挖一段狭长的深槽，在槽内吊放入钢筋笼（钢筋骨架），然后灌注混凝土，筑成一段钢筋混凝土墙段，再把每一墙段逐个连接起来形成一道连续的地下墙壁。灌浆锚杆——是用水泥砂浆将一组钢拉杆锚固在伸向地层内部的钻孔中，并在外端承受拉力的圆柱状锚体。土层锚杆是一种受拉构件，由锚头、拉杆、锚固体等组成填空题

绳索取心技术在岩土钻探施工中的应用

绳索取心技术在岩土钻探施工中的应用在对绳索取心技术实际施工应用范围进行简单归纳后，结合自我多年实际工作经验，对复杂破碎地层的绳索取心钻进施工技术要点进行详细分析研究。最后对绳索取心技术在工程应用中的优势效果进行认真总结。标签：绳索取心技术；复杂破碎地层；钻探 1绳索取心技术的实际应用范围在我国，绳索取心钻探技术的发展较晚，与一些先进的发达国家相比，绳索取心钻探的综合效率和使用寿命存在差异。然而，在众多钻探专家学者的不懈努力下，我国绳索取心钻探技术取得了很大的进步。绳索取心钻探技术已广泛应用于岩矿勘探，工程地质勘探，水文水资源工程地质勘查等实际工程中。目前，我国绳索平均月效率可达600m～1000m，平均工作效率可达7m/h～10m/h。在正常情况下，钻杆的综合使用寿命超过20000m。然而，大量国内钻探的实际施工经验表明，使用绳索取心钻探技术后，并非所有钻探项目都能获得满意的效果。在岩石的钻探中，应该综合考虑钻探条件，比如钻孔深度，钻头质量水平和绳索取心钻具及辅助设备等因素。根据现场条件以及投资成本，合理选择钻探技术。绳索取心技术，从理论上讲适合各种岩层条件，应用范围比较广泛。绳索取心技术适合于4级～9级岩层，钻探效率及质量、安全都有一定的保障。但是，就我国目前的钻探施工技术水平来说，不建议采用绳索取心技术进行10级～12级凿岩施工。特别是当岩层是非常坚硬的岩层，如果采用绳索取心技术，密度大，颗粒细小，在上述岩层条件下，钻头打滑，钻速效率也相对较低，不能充分发挥绳索取心钻孔技术的优势，造成钻探效率、质量下降。 2绳索取钻井时的施工要点 2.1浅层风化岩土的地层其绳索取心钻进时施工的要点浅层强风化以及全风化岩土的地层其绳索取心的钻进钻探施工过程当中，应该首先要与钻探所在实际的位置相结合，选配出与该地层适合的润滑泥浆对其钻孔的孔壁实行相关的支护完善，而且发挥到将钻具润滑的作用；再选取和该类风化岩的土地层适合的钻头设备，在确保钻探综合的施工质量不变的前提之下，使得钻孔钻进的速率得到有效的提升；运用实际的施工当中极易进行操作短小钻具；于浅层的风化岩层之上实行其钻进取心工作的时候，不要太过着急，应该依照钻进工作相关的施工操作流程以及现场施工的组织设计需要，依据平稳可靠稳健的钻进原则，确保全部钻探施工的过程高质量、高效率的进行下去。 2.2深部构造的破碎带其绳索取心钻进的施工要点深部构造的破碎带会受到该钻孔的深度较深与破碎的程度不相同以及地层条件较为复杂还有地下水和低压等多个因素的作用，通常成为在钻探钻进实际工

凿岩机培训教材

第一章凿岩机的分类凿岩机是用来直接开采石料的工具。它在岩层上钻凿出炮眼，以便放入炸药去炸开岩石，从而完成开采石料或其它石方工程。此外，凿岩机也可改作破坏器，用来破碎混凝土之类的坚硬层。凿岩机按其动力来源可分为风动凿岩机、内燃凿岩机（如图所示）、电动凿岩机（如图所示）和液压凿岩机等四类。风动凿岩机主要有气缸——活塞组件、配气装置、钢钎回转机构、操纵阀及冲洗—吹风机构等组成。风动凿岩机在操作时有用人手扶持的，称为手持式凿岩机；有利于气动支腿的，称为气腿式凿岩机（如图所示）；有利用气动柱架导轨的，称为柱架导轨式凿岩机；也有在一台车架上装有一至数只凿岩机的，称为凿岩台车

手持式凿岩机要有很大的力气扶持，剧烈的振动直接传于人身，使人很容易疲劳，影响健康，目前属于淘汰产品。气腿式凿岩机是由一气腿代替人力顶着凿岩机工作，从而大大减轻工人的劳动强度。内燃凿岩机的主要优点是携带方便。柱架导轨式凿岩机在导轨上行走，钻凿范围有一定限制。凿岩台车有履带式、轮胎式和轨道式，它们都有专门设计的专用地盘，上面安装一至数只凿岩机，从不同的方向和角度同时进行钻凿工作，大多用在采矿的坑道内和隧道内。液压凿岩机是近几年来出现的一种新型凿岩机，基本可以分为二种类型：一种是小型手持式，其冲击能量较小，主要是用来代替传统的风镐，大多数与小型挖掘——装载机、液压工程车等配套使用；另一种是大型机载式，这类液压凿岩机大多是以液压挖掘机的反铲作业装置为基础，将反铲斗换装成凿岩机进行工作，由挖掘机驾驶员在驾驶室内进行操作。此类凿岩机的能量较大，一般在1~6kN·m范围内。（如图所示）。

凿岩机械产品类组划分表类组产品名称凿岩机械（1）凿岩机1）凿岩机 2）内燃凿岩机 3）液压凿岩机 4）电动凿岩机（2）钻车5）露天钻车 6）掘进钻车 7）采矿钻车（3）钻机8）潜孔钻机（车） 9）潜孔冲击器 10）回转钻机（4）凿岩辅助设备11）气腿 12）水腿 13）油腿

岩土钻凿技术

1、钻凿工程——利用机械设备在地壳中打出口径较小而深度较大的柱状圆孔、岩土样品测试或者以此孔作为其他用途 2、钻孔——利用机械设备在地壳中打出柱状圆孔，可分为垂直孔和倾斜孔、水平孔和天井、直孔和弯曲孔 3、钻凿工程的主要用途：普查找矿钻探、勘探钻探、水文地质矿产及水井钻、岩土工程地质勘察钻、工程施工钻、油气井钻探、地热钻探、盐井、矿泉水钻探、科学钻探 4、钻孔要素：孔深、孔径、角度 5、钻凿的基本程序：1．破碎孔底岩土全面钻进、取芯钻进 2．提出岩芯和岩粉方法： (1) 所钻岩土附在钻具上与钻头一同提出 (2) 用抽筒将岩粉取出 (3) 岩芯随岩心管、取心器提出孔外 (4) 用流体作循环介质，将破碎的岩屑输送到地表 3．加固孔壁方法： (1) 用金属或非金属套管下入孔中 (2) 借助于循环液的静水压力来平衡地层的侧压力 (3) 利用隋性材料或化学材料加固孔壁 (4) 利用泥浆护壁 6、破碎岩石的方法，归根到底是机械式碎岩方式 7、根据刃具同岩石作用的方式和碎岩机理，所有碎岩刃具可分为：切削—剪切型、凿碎型、凿碎—剪切型三类 8、钻进方法分类按勘察钻孔直径分：小口径钻进（< 110），常规口径钻进（ 110~ 170），大口径钻进（> 170）桩孔：小<250、中等250~800、大>800 按施加外力的性质或方式分：回转法，冲击法，振动法，压入法，复合法按碎岩工具所用的材质不同分：硬质合金钻进，金刚石钻进，钢粒钻进，强化钢钻头钻进按取心情况分：全面钻进、取心钻进按冲洗介质循环方式分：正循环钻进、反循环钻进、复合循环钻进（局部反循环钻进）按孔底截断岩芯的方法分：干钻取芯式、卡料取芯式、卡簧取芯式、切断器取芯式 9、钻孔结构是指钻孔由开孔至终孔的孔身及孔径变化 10、钻孔结构设计依据 1、钻凿目的和钻孔的用途 2、岩层剖面及其特征 3、钻进方法及钻机类型和性能 11、设计基本原则 1、以终孔直径为钻孔结构设计的先决条件，对照岩层剖面及特征，自下而上的设计出各段孔径并定出开孔直径 2、在地质条件许可下，尽量少换孔径 3、钻进表土或冲积层时，应先埋设孔口管 4、在满足地质要求条件下，尽量使用小口径钻具钻进，以提高效率，降低成本 5、留有备用口径 12、XY–1钻机特点：(1) 具有油压自动给进机构，提高钻进效率，减轻工人体力劳动强度

充填管深孔钻凿施工措施

地表充填钻孔钻凿施工安全措施一、工程概况：由于原有地表通往井下的充填管路不能满足井下充填量，现设计从与地表充填站距约18m处垂直钻凿充填钻孔至斜井一侧，以形成新的充填路线，另为为保护充填钻孔和管路，在钻凿钻孔前进行预注浆。为保证钻孔钻凿过程中的施工质量和安全，现制定相应的技术措施，要求施工人员严格遵守。二、相关技术参数：（一）预注浆技术参数根据钻孔处地质概况和钻孔钻凿深度确定： 1、注浆材料：单液水泥浆，附加其他添加剂， 2、水灰比：2:1 3、注浆钻孔深度：25m；注浆要求垂直地表水平面钻进； 4、注浆孔位置与充填钻孔位置一致；呈直线式布置，孔距1m； 5、注浆方式：纯压式注浆； 6、注浆压力：不小于3.5MPa；（二）钻凿技术参数 1、终孔直径：φ=130mm；钻孔角度：与地表成90°（即垂直地表）；钻孔数量及间距：共计钻孔6个，钻孔间距1m；

2、钻孔序号和坐标表： 3、成孔倾斜度不大于0.3m。 4、钻场平台：长×宽：7×1m（需混凝土浇筑）泥浆池：长×宽×深：1.2×1×0.7m 三、施工技术要求： (一)注浆钻孔钻凿及注浆施工技术要求： 1、注浆钻孔直径110mm； 2、注浆孔钻进采用清水做清洗液，当钻进松软地层时，可采用稀泥浆钻进； 3、钻孔钻凿成孔时要清理孔底岩粉，残留岩粉不得超过0.3m； 4、注浆孔钻进要求全部取芯，岩芯采取率为80%~90%,一次钻进不得超过岩芯管长的2/3； 5、为保证钻孔垂直，钻进压力一般为400~600kg，钻进时需

安装测力装置； 6、如果相邻的两个钻孔，其偏斜方位相反，若落点间距超过浆液的有效扩散半径所控制的范围，必须打补充注浆孔； 7、注浆顺序遵循先外围后内部，先浅后深的原则； 8、注浆压力可据实际情况进行调整，注浆流量控制在7~15L/min；（二）充填钻孔施工技术要求： 1、平整钻场，并夯实，以保证钻孔的垂直度和便于钻机移位； 2、钻孔按设计要求钻凿，选择合适的钻杆和钻头； 3、钻孔防偏和纠偏：防偏措施：采用设计给定的钻进参数、合理的钻具组合、性能较好的冲洗液；纠偏措施：钻孔施工过程中，必须做好孔斜监测工作：采用灯光测斜仪测量孔斜；四、钻孔施工注意事项： 1、钻孔要严格按标定的孔位及施工措施中给定的方位、倾角和孔深进行施工，严禁擅自改动； 2、安装钻杆时应注意以下问题：（1）先检查钻杆，应不堵塞，不弯曲，丝扣未磨损，不合格的严禁使用；（2）连接钻杆时要对准丝扣，避免歪斜和漏水；（3）装卸钻杆时，应严格防管钳夹伤硬质合金片、夹偏钻

岩土施工技术的难点及解决措施

岩土施工技术的难点及解决措施摘要：目前，国内的岩土工程勘察工作还存在着许多问题，严重影响了勘察资料的精度。岩土工程勘察质量直接关系到其它许多产业的发展，从而直接影响到国家的经济发展。目前，国内的岩土工程勘察工作还存在着许多问题，严重影响了勘察资料的精度。提高岩土工程勘察的质量，需要从多个角度进行综合考虑，并对影响其发展质量的各种因素进行处理，以确保其质量，并使其得到更全面、更系统的发展和完善。在此基础上，通过对岩土工程施工工艺特征的阐述，简要分析了施工工艺的难点及工艺优化对策。关键词：岩土工程；施工技术；难点；措施 1岩土工程施工技术的特点 1.1不确定性由于大多数的岩土工程都是在地下进行的，因此，在地下施工中存在着大量的不确定因素。同时，因其所处地质环境的改变具有不确定性和不可推测性，使得该工程的施工难度系数增大。 1.2区域性我国地广人稀，地质情况复杂多变，各地区的地质情况各不相同，地层的变化也存在着很大的不确定性。尤其是在我国东北部，由于地表存在着大量的冻土，部分区域为酸性土壤，因此，在不同的地质条件下，地层参数也会有很大的差异。由于外界因素的变化，如气候、温度、火山活动和地壳运动等，使得岩石的抗压抗剪特性发生变化。 1.3隐蔽性

在工程建设中，以基坑、桩基等为主要的隐蔽性工程为主，且许多岩层差异较大，难以事先预测，对突发性问题难以及时发现。这三个特征大致说明了土木工程不仅需要熟练的技术，而且需要大量的现场经验。 2岩土工程施工技术难点 2.1岩溶地区的桩基施工难点在喀斯特地区进行桩基础施工存在着很大的困难，主要体现在以下几个方面。在这种情况下，在正式进行工程建设的时候，技术人员需要仔细地对现场进行条件勘测，得到更加精确的第一手资料，为后续的施工工作奠定基础。但是，在实际的施工过程中，由于技术人员没有进行仔细的勘察，所获得的资料也不够准确，不能真实地反映出地下的土质状况，从而造成了在钻井过程中，由于岩溶洞穴的渗漏，造成了大量的水沙进入洞穴，给工程的开展带来了很大的困难。二是在进行桩基础工程的建设过程中，也经常出现钻孔塌陷的情况。造成塌孔的诱因比较多，比如成孔太早，就会造成泥浆产生沉淀效应，形成上部清水，下部集料的分层。在长期受水冲刷的情况下，回填体将自然而然地产生自重，进而产生塌陷。 2.2地下连续墙施工难点在此基础上，提出了一种新的防渗墙设计方法。其原因是：（1）搅拌时，水泥浆的配比不能与标准中规定的配比相符；(2)由于不能定期检查泥浆的搅拌质量，极有可能在某一次泥浆没有达到施工质量要求时，将这一部分的泥浆倒入了沟道内，从而影响了岩体的稳定；(3)浇沟时所用的浆液未达到施工质量要求，浆液自身抗渗性差，浆液配比不当，浆液表面极薄，不能阻止水的下渗。以上因素均会对地下连续墙的施工产生制约，极易导致施工塌方，进而影响工程的质量与进度。 2.3勘察工作人员专业素质不高随着时代的进步，在勘察工作中，所用到的设备越来越完备，其针对性也越来越强。同时，由于工程的复杂性越来越高，这就需要勘察工作者拥有更高的专业水平，并对勘察设备有更深层次的理解，这样才可以确保他们在工作中更有效

凿岩台车、潜孔钻司机岗位安全生产责任制与凿岩台车安全技术操作规程

凿岩台车、潜孔钻司机岗位安全生产责任制与凿岩台车安全技术操作规程凿岩台车、潜孔钻司机岗位安全生产责任制一、在台车和钻机作业范围内，应及时排除影响钻机和台车行车的障碍，注意钻机和台车行走路面宽度、坡度及钻机转弯的可能性，确保行驶安全。二、电气箱的___要注意防潮、防雨。三、开车前检查钻具、联结部分、电器部分、压气系统、风管和防尘装置状况。四、开孔时，若冲击器不打、卡钻、飘钻，应提出钻具进行检查分析，找出故障，再重复操作，直到冲击器正常工作为止。五、随时检查润滑情况，不得缺油。六、操作时注意先开动吸风机，扑尘器，应用厚橡皮套在钻杆上密封，减少粉尘外扬，及时排除尘箱内的积尘，以免阻碍吸尘效果。七、钻孔作业时，回转减速箱不得反转，以免转杆脱扣。八、作业时，每钻进一定深度，应上下提升钻杆数次，减少孔底积尘。九、在短时间内停止凿岩时，要向冲击器供少时压气，以免泥沙侵入孔内。若停机时间较长，要把冲击器提升到距孔底11.5米处放置。十、钻孔作业时应注意冲击器的声音和机械运转状况是否正常，发现异常应停钻检查，排除故障。十一、加接钻杆时要注意孔的清洁，避免泥沙进入冲击器内损坏机件。第1 页共4 页

十二、钻孔作业时，操作人员应对磨损情况经常检查，如发现大块硬质合金片脱落应设法打捞或另开孔，如果该孔不能放弃，则尽量用原钻打完，新钻头开始使用时，应适当降低风压，以免硬质合金刀片崩裂。十三、弯曲的钻杆应及时修理或更换。

凿岩台车安全技术操作规程 1、工作前检查泵、空压机等正常；并检查管路、接头应无漏油、漏水和漏气现象。 2、工作前应确定各部操作杆、控制装置及仪表应处于正常。 3、行走作业： 1)台车行走前，应查看场地周围，确认前后左右无人及障碍物后，再按照引导人员的指示信号作业。切不可误触操作杆。 2)行走时要平稳，避免紧急操作发生意外事故，特别在上下坡时更应注意。由于台车的机体很长，即使转向角不大，机体的前端与尾端也会摆动，故操作时要特别慎重。 3)行走于狭窄坑道时，要特别注意四周。卷起电缆时，操作人员必须按照引导人员的指示进行作业。 4)液压油温应保持在30-70℃范围，超过70℃时，应立即停止行走。 4、凿岩及其它作业： 1)进入凿岩作业之前，应清除作业面上的浮石，特别是在凿钻锚杆孔时更应注意安全。 2)连接水管前，先用压缩空气排除管内的尘埃。 3)将绝缘的电缆线准确地接在供电装置上。 4)必须先张开支腿后，方可进行凿岩作业和升降平台上的作业。 5)要凿岩和升降平台上作业时，严禁移动机体。否则将损伤臂和导杆。 6)若臂需移位时，必须先退回导杆，使顶点离开工作面，同时注意臂下是否有人，并且注意人应在臂移位时能触及到的安全距离以外，注意两臂不要互相碰撞，撞坏油管。

科技成果——深厚复杂岩土中冻结法凿井关键技术

科技成果——深厚复杂岩土中冻结法凿井关键技术适用范围近年来，我国东、西部地区深井建设中普遍遇到深厚复杂岩土层，冻结法是其最主要的凿井方法。本技术适用于表土层厚度800m以内，含水岩层深度1000m以内的复杂岩土层中凿井，突破了深厚复杂岩土层下固体资源开发的凿井技术瓶颈制约，推广应用前景广阔。技术原理在待开凿的井筒周围钻冻结孔；在孔内下入钢质冻结管，再在冻结管内下入塑料管，形成冻结器；在冻结器内循环来自制冷站的低温盐水，使周围地层冻结，形成筒形冻土墙—冻结壁；而后在冻结壁的保护下掘砌施工井壁，形成永久的封水与支护结构。关键技术冻结井壁关键技术：井壁永久荷载和冻结压力理论，双层复合井壁和单层井壁设计理论，适应表土层沉降的井壁结构及其设计理论，井壁防裂技术、接茬防渗技术，（钢纤维）高强混凝土井壁施工技术。冻结壁关键技术：冻结壁厚度设计理论，多圈管冻结壁发展厚度与平均温度计算方法，分圈异步冻结技术，高效保温局部冻结技术，预防冻结管断裂技术，控制冻结技术，冻结孔内缓凝水泥浆固管封水技术。工艺流程 1、打井筒检查孔； 2、确定冻结深度；

3、确定井壁结构与材料，设计井壁厚度等； 4、设计冻结壁的厚度及平均温度；设计冻结方案、工艺和冻结孔位置等； 5、打冻结孔，下入钢质冻结管和塑料供液管，形成冻结器；同时建制冷站； 6、在冻结器内循环来自制冷站的低温盐水，冻结地层形成合格冻结壁； 7、掘砌施工井壁； 8、停冻，拔出供液管并充填冻结管。主要技术指标（1）可开凿表土厚度达800m的特厚表土井筒、富水岩层深达1000m的井筒；（2）井壁（钢纤维）混凝土强度等级可达（CF100）C100；（3）可预防冻结管断裂及冻结孔导水淹井事故；（4）可预防深厚表土层沉降引起的井壁破裂灾害；（5）与传统的双层复合井壁技术比，新型单层冻结井壁技术壁厚减少近50%。典型案例 1、深厚表土层冻结法凿井技术：已施工49个表土厚度达400-754m（创世界纪录）的井筒，井壁混凝土设计等级达CF90。 2、深厚富水岩层冻结法凿井技术：已施工31个富水岩层深达500-910m的井筒，井壁混凝土设计强度等级达C90。

矿山巷道掘进施工技术之破岩

矿山巷道掘进（破岩）施工技术破岩的方法有两种:钻爆法和机械破岩。机械破岩主要适用于在煤层内开掘的巷道即煤巷，机械破岩多使用掘进机，使用掘进机掘进应遵守规程的有关规定。开掘岩巷多用钻爆法钻爆法应达到以下要求:炮眼利用率高，炸药雷管消耗量少;断面符合设计要求，不超挖也不欠挖;对巷道围岩的破坏和振动要小;岩石块度和岩堆高度要适中，以利于提高装岩效率和钻眼与装岩平行作业。（一）巷道断面形状与尺寸巷道断面形状主要是根据巷道的服务年限、岩层的物理力学性质、矿山压力的大小和方向、选择的支护方式和支架材料决定,以利于开掘和支护为原则。常用的有拱形、梯形、矩形、圆形和椭圆形。拱形、圆形和椭圆形巷道能抵抗较大的压力，应用于服务年限较长的开拓巷道;矩形断面巷道易于掘进，巷道断而容易控制，适宜提高机械化施工,多用于在煤层中掘进的侧压较小的回采巷道;梯形断面巷道掘进和支护容易，可以承受较大的侧压。巷道断面尺寸主要依据用途、轨道的数目、运输容器或电机车的外廓尺寸、运输速度及安全间隙来确定，最后用通过该巷道的风速进行校核。巷道净宽度主要取决于运输设备本身的宽度、人行道宽度和规定的安全间隙，无运输设备的巷道可根据通风及行人的需要来选取。巷道高度以人员通过安全、方便为原则。一般情况下开拓巷道不得低于2.0m准备巷道不得低于l・8m,回采巷道不得低于1.6m o

规程规定：巷道净断面必须满足行人、运输、通风和安全设施及设备安装、检修、施工的需要，并符合下列要求（1）主要运输巷和主要风巷的净高，自轨面起不得低于2m o （2）区（括区）内的上山，下山和平巷的净高不得低薄煤层内的不得低于1.8mo采煤工作面运输巷、回风巷及采区内的溜煤眼等的净断面或净高，由煤矿企业统一规定。巷道断面的设计，必须按支护最大允许变形后的断面计算。 2•运输巷两侧（包括管、线、电缆）与运输设备最突出部分之间的距离，应符合下列要求： ⑴新建矿井、生产矿井新掘运输巷的一侧,从巷道道砖而起l・6m的高度内，必须0.8m（综合机械化采煤矿井为lm）以上的人行道，管道吊挂高度不得低于l・8m;巷道另一侧的宽度不得小于0.3m （综合机械化采煤矿井为0.5m）o巷道内安设输送机时，输送机与巷帮支护距离不得小于0.5m;输送机机头和机尾处与巷帮支护的距离应满足设备检查和维修的需要，并不得小于0.7m o巷道内移动变电站或平板车上综采设备最突岀部分，与巷帮支护距离不得小于0.3m。（2）生产矿井已有巷道的宽度不符合本条第一款第⑴项的要求时，必须在巷道的一侧设置躲避硼,2个躲避帀同之间的距离不得超过40mo躲避硼宽度不得小于1・2口深度不得小于0・7m,高度不得小于1.8□躲避不同内严禁堆积物料。 (3)在人车停车地点的巷道上下人侧，从巷道道晞面起 1.6m的

钻探与掘探资料整理

勘探方法和方案 1. 工程勘探与资源勘探有什么区别与联系？ 1．勘探范围决定于工程影响所及或场地稳定性分析涉及的区间，通常局限在地表以下比较浅的深度范围内，从中、小型工程的数米、数十米至大型工程或特殊工程的一百米以上，因工程的性质、规模和岩土分布情况不同而异，勘探工作既要满足工程分析和设计需要，也没有必要盲目扩大范围，增加深度，造成浪费。2．在勘探范围内，要求对所有岩土单元（层和亚层）进行合乎一定精度要求的划分，即查明其空间分布与变化规律。这是因为工程影响范围内的岩土对工程的施工和建成后的运营或多或少都会发生作用，另外在设计方案确定之前，往往需要进行多方案的比选，以便选定最经济合理的方案，为此需要提供岩土方面的全面资料。3．除了深入岩层的地下工程及某些特殊工程外，多数工程直接接触的是第四系松散土层，基岩面上的残积土层或风化层，我国沿海、沿江的某些地区，覆盖土层巨厚，即使大型工程，涉及范围也达不到岩层，有些地区，虽然土层不是太厚，工程可能涉及岩层，但为了充分利用土层，节约投资，对土层的勘探和研究显得更为重要。4．对勘探范围内各岩土单元的了解不仅是它们的组成成分，分类定名，更重要的是它们的工程性质，为此必须准确查明它们的物理、力学性质。在勘探过程中，应力求真实反映岩土层的天然密度、湿度状态，尽量减少人为的扰动破坏，以便采取保持天然结构和湿度的原状试样。5．岩土与地下水密切相关，地下水对岩土的性质、岩土工程的设计与施工影响至关重要。因此工程勘探应该正确反映场地的水文地质条件，根据工程的具体要求，对各岩土单元的含水性、透水性，地下水位深度及其变化，地下水的水质、水量、地下水的运动规律等进行了解。 2.三类勘探方法分类的依据是什么？直接勘探：用人工或机械开挖的探井、探槽、竖井、平洞以及大口径钻孔。这类勘探工程断面尺寸大，工作人员可进入其中，在较大的暴露面上对岩土层进行观察、取样或原位试验，因此是最直接的或称“人能通达”的勘探；半直接勘探：包括各类较小口径的取样钻探。根据钻出来的样品来了解地层的性质、分布和变化情况。在钻孔中还可以采取室内试验样品，或进行各种孔内原位试验。间接勘探：包括触探和工程地球物理勘探。触探是将某种形状的探头以某种方式贯入地层之中，凭借贯入时的感触，贯入的难易，即某种贯入指标来判断地层的变化及其性质。地球物理勘探则是以研究地下物理场（如电场、磁场、重力场）为基础的勘探方法。 3.如何区分冲击钻和回转钻？冲击钻：利用钻具自重冲击破碎孔底实现钻进。破碎后的岩粉、岩屑由循环液冲出地面，也可采用带活门的抽筒提出地面。冲击钻头有“一”字形、“十”字形等多种，可通过钻杆或钢丝绳操纵，可应用于多种土类以至岩层的钻进，对卵石、碎石、漂石、块石尤为适宜。冲击钻进只能根据岩粉、岩屑和感觉判断地层变化，对孔壁、孔底扰动都比较大，故一般是配合回转方式，在遇到回转难以奏效的粗颗粒土层时应用；回转钻：通过钻杆将旋转力矩传递至孔底钻头，同时施加一定的轴向压力实现钻进。产生旋转力矩的动力源可以是人力或机械，轴向压力则依靠钻机的加压系统以及钻具自重。 4.如何从技术经济角度考虑勘探方法的选择？ 1．方案制定之前，充分收集、利用已有的资料。通过已有资料可以了解场地的基本情况，便于有的放矢地制定方案。利用或部分利用已有勘探成果，可节约新的勘探资金投入，避免不必要的重复劳动；2．根据勘探区的地形、地质特点，选用适当的勘探手段。一般地说，钻探是最常用的手段，但是在地形崎岖陡峻的山区，钻探机具进场及移位十分困难，辅助性时间和费用比例大增，此时采用坑探可能更合适一些。钻探有不同的钻进方法，不是所有的钻进方法都能达到工程勘探预期的技术效果。在勘探方案中不仅要规定钻孔的位置、数量和深度，而且要指定钻进方式、口径、取样要求和工具等；3．根据工程的要求确定合适的勘探工作量和勘探手段。勘探的范围、深度和精度要求决定于工程安全等级、影响范围，工程勘探等级以及场地的复杂程度。不同类型的工程在不同设计阶段对勘探与取样的间距与深度，在规范上都作了规定，但这些规定一般都是比较粗略的，有相当大的变动幅度，需要有经验的岩土工程师才能作出合适的选择；4．勘探方案的实施要有可靠的保证。首先要选择资质与工程技术要求相适应的勘探施工单位。勘探单位应具备良好的机具，能按工作进度计划投入必要数量的机台。要求勘探单位有足够的现场生产、技术管理水平和健全的质量保证体系，有充分的从事工程勘探的经验。 1、试简述卓筒井、燊海井、东海井在钻探发展史上的象征意义？卓筒井技术被公认为“世界近代石油钻探之父”。它的历史意义在于，人类第一次采用小口径钻井技术的方法向地下深处探寻宝藏，由于地下宝藏的开采，把人类文明引入了一个前所未有的新时期，将能源革命引入了高潮。焱海井之钻凿成功，表明了当时我国在钻并技术方面居于世界领先地位。它展示出一整套古代凿井、天然气采输、提捞采卤、火气煎盐等传统技术和工艺。中国东海深钻工程，是我国地质科技工作的一件大事，对于深化人们对地壳成分、结构及其发展演化规律的认识，促进我国地

2020年智慧树知道网课《岩土钻凿设备(吉林联盟)》课后章节测试满分答案

绪论单元测试 1 【多选题】(20分) 说明岩土钻凿设备的组成？ A. 泥浆泵 B. 空压机 C. 钻机 D. 动力机 E. 装载机 F. 钻塔 2 【多选题】(20分) 按钻进方法分类，钻机有哪些类型？ A. 复合式钻机 B. 喷射式 C. 回转式钻机 D.

往复式 E. 振动式钻机 F. 冲击式钻机 3 【多选题】(20分) 按回转器类型，钻机有哪些类型？ A. 往复式 B. 动力头式 C. 立轴式 D. 转盘式 E. 多功能式 4 【多选题】(20分) 钻探生产过程的四级钻速有哪些？ A. 回次钻速或技术钻速

B. 间接钻速 C. 直接钻速 D. 经济钻速 E. 循环钻速 F. 机械钻速 5 【判断题】(20分) 钻机的性能及其参数应具有广泛的适应性，能够根据不同地层、不同的钻进方法及不同的钻头类型和结构选择钻进规程参数。 A. 对 B. 错 6 【判断题】(1分) 配备必要的检测指示仪表，以便及时掌握情况，调节钻进规程参数。 A. 错

B. 对 7 【判断题】(1分) 岩土钻凿设备应有足够的功率，参数调节方便。 A. 错 B. 对 8 【判断题】(1分) 钻机运转平稳，振动小。 A. 错 B. 对 9 【判断题】(1分) 技术钻速：是对全孔而言与回次钻速相对应的指标

A. 对 B. 错 10 【判断题】(1分) 为了获得高回次钻速（技术钻速），对技术的要求是：保证有较高的机械钻速。 A. 对 B. 错第一章测试 1 【判断题】(20分) XY-4型钻机机械传动系统，判断下面说法是否正确：钻机动力传递路线：动力机-摩擦离合器-变速箱-分动箱-回转器-钻杆 A. 对 B. 错

岩土工程施工

岩土工程施工总论一、岩土工程施工所处的学科领域及其业务范围岩土工程学（Geotechnology）是以工程地质学、岩体力学、土力学和地基基础工程学作为基本理论基础，以解决工程建设过程中出现的所有与岩体和土体有关的工程技术问题为目的的一门新型技术学科，是隶属于土木工程学的一个分支学科。而岩土工程（Geotechnical Engineering）则是这门学科在工程建设中的应用，是一门把岩体和土体作为建设环境、建筑材料和建筑物组成部分并进而研究其合理利用、整治、改造的综合性应用技术。二、岩土工程的技术分类（1）地基处理技术（2）基础工程施工技术（3）边坡加固工程施工技术（4）非开挖施工技术（5）地下水防治工程施工技术（6）其他岩土工程施工技术三、岩土工程施工技术的主要特点 1、岩土施工技术具有不确定性 2、岩土施工技术具有地区性问题 3、岩土施工技术具有经验性问题（很重要） 4、岩土施工技术具有多样性问题 5、岩土施工技术具有超前性问题工程孔施工一、螺旋钻进法（无循环液回转钻进法） 1、工作过程

螺旋钻进是利用螺旋钻具储存和输送钻渣的干式机械回转钻进方法，它不使用冲洗介质，在轴心压力和回转力矩作用下，钻头回转并切削岩土体，钻渣沿螺旋叶片上升到地表排出，或暂时储存在螺旋叶片的空间里随钻头一起提到地表排出。 2、螺旋钻进法的特点 ①钻土层速度快 ②无泥浆，无振动，无污染 ③破碎岩土同时可输送破碎岩屑 ④孔壁稳定 3、螺旋钻进法的适用条件 ①地层：适用于填土层、黏性土层、淤泥土层、粉土层、砂土层及卵石层 (粒径小于150mm、卵石含量 30%～40% )等，采用特殊钻头也可进入强、中风化岩层。 ②钻孔直径和深度：长螺旋钻，目前最大直径为800mm，最大深度为27.5m；短螺旋钻，直径最大可达1.5～2m，孔深可达30m。二、钻斗钻进法（无循环液回转钻进法） 1、工作过程这种钻进方法是在钻杆下端连接一个底部带耙齿的筒状钻具（称为钻斗），靠钻具自重和钻机加压力，在回转力矩作用下钻斗回转，切削钻掘地层，并将切削下的钻屑收入斗内，待钻屑装到相当数量后被提到孔外，打开钻斗，卸去土块。然后再将钻斗下入孔内，重复以上过程。 2、钻斗钻进法的特点: ①适宜在黏性土中干作业钻成孔； ②钻进与排渣交替进行，但钻进速度较快，工程造价较低； ③振动小、噪声低； ④由于频繁的升降钻斗，导致孔壁不规整，扩孔率较大； ⑤对稳定液管理十分严格，且竣工后要对稳定液进行处理； ⑥在承载地基附近有强承压水时，施工困难。 3.适用条件地层适用于填土层、黏土层、粉土层、淤泥层、砂土层以及含有部分卵石、碎石的地层。钻孔直径和深度：目前最大直径达到3000mm，最大深度达到80 m 三、正循环回转钻进法 1、工作过程在钻具回转钻进的同时，利用泥浆泵通过水龙头、钻杆内腔向孔底输送冲洗液（清水，更常用的是泥浆），冲洗液完成冷却钻头，冲洗孔底，并携带钻屑沿钻杆与孔壁之间的外环空间上升，从孔口流向沉淀池，形成正循环（冲洗液的这种流向称为正循环）排渣系统，称为正循环回转钻进。 2、正循环回转钻进的特点 ①多采用泥浆循环，孔壁稳定，不受地层限制。 ②既使循环系统有少量泄漏，循环也不会中断，只要冲洗液能够连续补给，仍可继续钻进。