岩土钻掘工程4
【采矿课件】岩土钻掘工程学
人生太短，聪明太晚(5)
• 记住！ • 给活人送一朵鲜花，强过给死人送贵重的花圈， 每个人的生命都有尽头，许多人经常在生命即将 结束时，才发现自己还有很多事没有做，有许多 话来不及说，这实在是人生最大的遗憾。 • 别让自己徒留「为时已晚」的空余恨。逝者不可 追，来者犹未卜，最珍贵、最需要实时掌握的 「当下」，往往在这两者蹉跎间，转眼错失。
成功人生的十堂课
人生成功第1课
• 做一个终生学习的人，离开学校并不意味着学习就结束了。 学习可以成为一种生活方式，帮助你发挥最大的潜能。 我们从未停止学习，总会有新的，有趣的东西等待我们去发现。
学习新的技能可能让人感到有一点恐惧，但每当我们在个人学习 上停滞不前时，我们都需要去学习新的东西。
积极地寻求支援和建议，突破停滞期。 参加一些培训，进修，夜校－任何新的兴趣都将会有助于发展你 的优势。 多看，多听，让你的头脑保持活跃。活到老，学到老。
人生成功第2课
• 令自己感到沮丧的秘诀就是用空闲时间 去烦恼自己是否快乐。所以不要费事去想 它！摩拳擦掌干起来吧。你将热血沸腾， 你会头脑清醒。很快，在你身体中的这种 高涨的积极人生观将把烦恼从你的头脑中 赶出去。
行动起来，忙碌起来。这是世界上最 便宜的一种药，也是最好的一种。
人生成功第3课
• 在困境中寻找成功的希望 逆境是一所最好的学校。每一次失败，每一次打击，每一次损失， 都蕴育着成功的萌芽，都教会我在下一次有更出色的表现。我再也不 会逃避现实，也不会拒绝从以往的错误中获取经验，我不再因此而促 成自己的失败。因为我知道，宝玉不经磨砺就不能发光，没有，我也 不能完善自我。 现在我知道，灵魂倍受煎熬的时刻，也正是生命中最多选择与机 会的时刻。任何事情的成败取决于我在寻求帮助时是抬起头还是低下 头。无论何时，当我被可怕的失败击倒，在最初的阵痛过去之后，我 都要想方设法将苦难变成好事。伟大的机遇就在这一刻闪现－这苦涩 的根必将迎来满园芬芳！ • 我将一直在困境中寻找成功的希望。
《岩土钻掘工程学》课件
地下水开发目的： 满足人类生活、 生产用水需求
地下水开发方法： 钻井、抽水、监 测等
地下水开发实例 ：某地地下水开 发项目
地下水开发效果 ：提高地下水供 应能力，改善水 质，减少污染
矿产资源开发实例
矿产资源类型：煤炭、铁矿、铜 矿等
钻掘工程技术：钻探技术、采矿 技术、运输技术等
添加标题
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土的渗透性：土中水通过的能力
土的压缩性：土在外力作用下体积 减小的特性
土的抗剪强度：土抵抗剪切破坏的 能力
土的力学性质
土的强度：抗压强度、抗剪强度、抗拉强度等 土的变形：压缩变形、剪切变形、拉伸变形等 土的渗透性：水在土中的渗透速度、渗透系数等 土的抗冻性：土在低温环境下的抗冻性能、抗冻系数等
01
01
岩土钻掘工程施工技术
岩土钻掘施工方法
钻孔：使用钻机进行钻孔，包 括钻头、钻杆、钻具等
钻孔液：使用钻孔液进行冷却、 润滑、清洗等
取芯：使用取芯器进行取芯， 包括取芯器、取芯管等
岩土钻掘施工技术：包括钻孔、 钻孔液、取芯等步骤，以及钻 孔液的配比、钻具的选择等
钻孔施工过程控制
钻孔设备选择：根据工程地质条 件和钻孔深度选择合适的钻孔设 备
岩石的力学性质
岩石的强度： 抗压、抗拉、
抗剪等
岩石的变形： 弹性、塑性、
脆性等
岩石的稳定 性：抗滑移、
抗倾覆等
岩石的渗透 性：水、气 等流体的渗
透能力
岩石的抗腐 蚀性：抵抗 酸、碱等化 学物质的侵
蚀能力
岩石的物理 性质：密度、 孔隙率、吸
水性等
土的物理性质
土的密度：单位体积内土的质量
土的含水量：土中水的质量与干土 质量的比值 土的孔隙率：土中孔隙体积与土总 体积的比值
铁路岩土施工工程等级(3篇)
第1篇铁路岩土施工工程是铁路建设的重要组成部分，它涉及到铁路路基、桥梁、隧道等工程的建设。
为了确保铁路岩土施工工程的质量和安全性，我国将铁路岩土施工工程分为不同的等级。
以下是对铁路岩土施工工程等级的详细介绍。
一、铁路岩土施工工程等级的分类1. 按工程规模分类根据铁路岩土施工工程的规模，可以分为以下等级：（1）大型工程：路基、桥梁、隧道等单项工程总投资在10亿元（含）以上的工程。
（2）中型工程：路基、桥梁、隧道等单项工程总投资在5亿元（含）至10亿元的工程。
（3）小型工程：路基、桥梁、隧道等单项工程总投资在5亿元以下的工程。
2. 按施工难度分类根据铁路岩土施工工程的施工难度，可以分为以下等级：（1）一级工程：施工难度较大，对施工技术和工艺要求较高的工程。
（2）二级工程：施工难度一般，对施工技术和工艺要求较高的工程。
（3）三级工程：施工难度较小，对施工技术和工艺要求较低的工程。
二、铁路岩土施工工程等级的确定依据1. 工程规模：根据工程总投资确定工程规模等级。
2. 施工难度：根据工程地质条件、施工技术要求等因素，综合评估施工难度。
3. 工程重要性：根据铁路线路等级、地理位置、工程性质等因素，评估工程的重要性。
4. 施工环境：根据施工区域的地质条件、水文条件、气候条件等因素，评估施工环境。
三、铁路岩土施工工程等级的意义1. 确保工程质量：根据工程等级，合理配置施工资源，提高施工技术水平，确保工程质量。
2. 保障施工安全：针对不同等级的工程，采取相应的施工措施，降低施工风险，保障施工安全。
3. 优化施工组织：根据工程等级，合理组织施工力量，提高施工效率。
4. 促进技术创新：针对不同等级的工程，鼓励技术创新，提高施工水平。
总之，铁路岩土施工工程等级的划分对于我国铁路建设具有重要意义。
通过对工程等级的合理划分，有利于提高铁路岩土施工工程的质量、保障施工安全、优化施工组织，为我国铁路事业的快速发展提供有力保障。
Ⅳ级围岩段开挖初期支护技术交底
Ⅳ级围岩段开挖初期支护技术交底一、工程特点根据施工设计图店上隧道进、出口段为Ⅳ级破碎围岩，设计要求初期支护为喷射。
混凝土与钢架锚杆及钢筋网联合支护。
支护必须在隧道开挖后及时进行施作。
二、施工顺序及施工方法1）施工工艺框图2）钢架构造及施作要求钢架采用H125型钢、δ=15mm 厚钢板及连接螺栓拼装而成。
钢筋、型钢等原材料应平直、无损伤，表面不得有裂纹、油污、颗粒状或片状老锈。
钢架应在隧道开挖后喷射混凝土保护层后及时进行架设，安装前应清除钢架脚底虚碴及杂物。
3）钢架加工钢架在洞外工作台上加工，根据Ⅳ级围岩不同加宽值，放出钢架轮廓线，并按轮廓线放出大样，（采用圆钢弯曲焊接而成）。
按设计加工好钢架的各单元钢架后，组织试拼，检查钢架的尺寸及轮廓是否合格。
严格控制节点板的钻孔尺寸。
初喷混凝土4cm 隧道开挖 锚杆安设安设钢架 钢架制作铺钢筋网 复喷达设计厚度18cm接头连接同类可互换。
钢架各单元明确标注类型及单元号，分类堆放在干燥处。
4）钢架的安装钢架在初喷4cm后安装，确保钢架外缘有足够的混凝土保护层厚度，在安装过程中钢架和围岩之间的空隙内，每搁2m设混凝土垫块。
安装时严格按照里程法线方向定位，根据水平线及线路坡度控制钢架安装标高。
安装钢架时，尽量利用锚杆定位。
钢架之间纵向拉杆的设置根据设计要求为φ22螺纹钢，环向间距为1m。
钢架安装严格控制横向尺寸，不得侵入二次衬砌断面，脚底不得有虚碴。
三、施工注意事项、质量标准、操作要求和安全事项钢架间距允许偏差为±100mm；钢架横向允许偏差为±50mm；高程允许偏差为±50mm；垂直度偏差允许偏差为±2°；钢架保护层厚度允许偏差为-5mm。
锚杆制作安装工艺：锚杆采用φ22螺纹钢筋，钢筋应平直、无损伤，表面无裂纹、油污、颗粒状或片状老锈。
锚杆长度、安装数量应符合设计要求，纵向、环向间距为1m，锚杆孔内灌注锚固剂应饱满密实。
岩土钻掘工艺学知识点总结
岩土钻掘工艺学知识点总结一、岩土钻掘概述岩土钻掘是一种常见的地质勘探和地下工程施工方法，主要用于地下资源勘探、建筑基础施工、地下隧道开挖等工程。
岩土钻掘工艺学是研究利用机械设备对不同类型的岩土地层进行钻掘、取样和勘探的技术学科，是岩土工程领域的重要分支，其技术发展和应用对于促进地下资源勘探和地下工程施工具有重要意义。
二、岩土钻掘工艺学的分类岩土钻掘工艺学可以根据钻掘设备的类型、钻掘方式、地层特性等不同因素进行分类。
常见的分类包括：1. 根据钻掘设备的类型，可以分为钻机钻探、手持式钻探、旋挖钻掘、钻爆法等；2. 根据钻掘方式，可以分为旋转钻探、冲击钻探、冲击旋转钻探、旋喷钻掘等；3. 根据地层特性，可以分为岩石钻掘、土壤钻掘、淤泥钻掘等。
三、岩土钻掘设备1. 钻机钻机是进行岩土钻掘作业的主要设备，根据其结构和钻掘方式的不同，可以分为旋转钻机、往复钻机、旋喷钻机等。
钻机主要包括钻杆、钻头、钻管、钻井液泵等部件，通过转动和下压等动作完成岩土地层的钻掘作业。
2. 钻探工具钻探工具是配合钻机进行钻掘作业的工具，包括不同类型的钻头、钻杆、钻管、钻井液等。
钻探工具的选择应根据地层特性、钻掘方式和要求等不同因素进行合理搭配，以提高钻掘效率和质量。
3. 安全设备岩土钻掘作业中需配备相关的安全设备，如钻井液循环系统、防护罩、安全带等，以保障作业人员和设备的安全。
四、岩土钻掘工艺流程1. 前期准备进行岩土钻掘作业前，需对作业地点进行勘察和测量，确定地质情况和地下障碍物等信息，制定钻掘方案和安全措施。
2. 钻井布置根据前期勘察的结果，确定钻井点的位置和钻井布置，在地表进行钻井架的搭设，并进行定位和调整。
3. 钻井操作根据钻掘方案和地层情况，选择合适的钻机和钻探工具，进行钻井作业，注意调整钻掘参数和钻进速度，确保钻孔质量和完成进度。
4. 取样分析在钻掘过程中进行地层取样，在取样地层进行分析和测试，了解地层结构和物理性质，为后续的地质勘探和工程施工提供依据。
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。
岩土钻掘工程课件
岩土钻掘工程具有高风险、高投入、高技术含量的特点，需 要综合考虑地质、环境、工程和经济等方面的因素，对技术 和设备的要求较高。
岩土钻掘工程的重要性
资源开发
岩土钻掘工程是资源开发的重要手段，如矿产、石油、天 然气等资源的勘探和开发，需要通过岩土钻掘工程获取地 下信息。
基础建设
在基础设施建设领域，如交通、水利、建筑等，岩土钻掘 工程是必不可少的环节，用于地质勘查、基础施工和地下 空间开发等。
VS
详细描述
孔内事故的发生与地层条件、钻进参数、 钻具质量等因素有关。为了预防孔内事故 的发生，可以采用定期检查钻具、优化钻 进参数、采用孔内加固等技术措施，确保 孔内安全。
钻掘过程中的环境保护问题
总结词
岩土钻掘工程中产生的噪音、振动、粉尘等环境问题是不可忽视的。
详细描述
为了减少岩土钻掘工程对环境的负面影响，可以采用低噪音、低振动的钻机和工艺，加强粉尘治理和 废水的处理，同时合理规划施工场地，减少对周围环境的影响。
02
岩土钻掘工程的基本原理
岩石力学基础
01
02
03
岩石的物理性质
包括密度、孔隙度、含水 量、温度等，这些性质对 岩石的力学行为有重要影 响。
岩石的力学性质
包括抗压、抗拉、抗剪等 强度，以及弹性模量、泊 松比等弹性性质。
岩石的变形与破坏
研究岩石在不同应力水平 下的变形、破裂和失稳行 为。
土力学基础
建设的发展，岩土钻掘工程技术得到了迅速发展和广泛应用。
发展
近年来，随着科技的不断进步和应用领域的不断拓展，岩土钻掘工程技术也在不断发展。 新型钻探技术和设备的研发和应用，如定向钻进、冲击回转钻进、超声波破碎等，提高 了钻探效率和精度，同时也为岩土钻掘工程的应用拓展提供了更多可能性。未来，岩土
四级围岩钻爆技术交底
3、上台阶采用人工手持风枪钻眼，炮眼直径40mm，掘进眼、底板眼药卷直径32mm，长200mm，重0.167Kg；周边眼药卷直径20mm，长200mm，药卷重0.061Kg。下台阶采用三臂钻孔台车钻眼，炮眼直径50mm；为了提高爆破效果，掏槽眼、辅助眼、内圈眼、底板眼采用药卷直径40mm，长330mm，药卷重0.49Kg，周边眼药卷直径25mm，长200mm，药卷重0.067Kg。
技术交底书
ZT1102JL12-03
单位：中铁十一局二公司仁赤项目部编号：
主送单位
仁赤项目部隧道一队
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工程名称
七里坎隧道IV级围岩台阶法光面爆破
日期
年月日
交底内容:
一、施工方案：
硬质围岩炮眼布置图
硬质围岩台阶法炮眼具体布置形式如下图,装药参数表如表3所示。
为中空眼，直径100mm，不装药。1～2为掏槽眼；3～7为辅助眼；8为内圈眼；9为底板眼；10为周边眼。
4、爆破出碴后，及时喷锚封闭开挖岩面。
5、炮眼用专制泥堵塞，堵塞长度不小于30cm。
6、本断面按每循环3.0m进尺计算。
编制：复核：签收：年月日
注：①对重点工程、关键部位及质量要求高的特殊工程除口头交底外，还要以书面形式进行技术交底。
②“技术交底书”一式两份，一份作为施工依据，一份留存备查，并办理交接手续。
岩土钻掘工程课程设计
岩土钻掘工程课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解岩土钻掘工程的基本概念，掌握钻掘施工的原理及方法。
2. 使学生了解岩土钻掘工程中涉及到的土力学、岩石力学基础知识，并能运用这些知识分析工程问题。
3. 引导学生掌握岩土钻掘工程中常用的设备、工具及其性能参数。
技能目标：1. 培养学生运用岩土钻掘技术解决实际工程问题的能力，能够根据地质条件选择合适的钻掘工艺和设备。
2. 提高学生运用专业知识进行岩土钻掘工程设计与施工方案制定的能力。
3. 培养学生通过查阅资料、团队协作等方式获取和整合信息的能力。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对岩土钻掘工程的兴趣，培养其热爱专业、勇于探索的精神。
2. 培养学生的安全意识，使其明白遵守工程规范的重要性，树立正确的职业道德观念。
3. 引导学生关注环境保护，认识到岩土钻掘工程对环境的影响，培养其绿色施工的观念。
本课程针对高年级学生，结合学科特点和教学要求，将课程目标分解为具体的学习成果，以便于教学设计和评估。
通过本课程的学习，使学生能够在理论知识与实践技能方面得到全面提升，为未来从事岩土钻掘工程领域工作打下坚实基础。
二、教学内容1. 岩土钻掘工程概述- 钻掘工程的基本概念- 岩土钻掘工程的应用领域2. 岩土钻掘施工原理- 钻掘施工的基本原理- 钻掘施工中的力学原理3. 岩土钻掘工程地质条件分析- 地质条件对钻掘工程的影响- 岩土工程地质分类及特点4. 岩土钻掘常用设备与工具- 钻机、钻具及其性能参数- 钻掘施工中常用的辅助设备5. 钻掘工艺及施工技术- 常见钻掘工艺方法及特点- 钻掘施工中的技术要点6. 岩土钻掘工程设计与施工方案制定- 工程设计的基本原则与要求- 施工方案的制定与优化7. 岩土钻掘工程实例分析- 实际工程案例介绍- 案例分析及启示教学内容根据课程目标进行科学性和系统性组织，确保学生能够掌握岩土钻掘工程的基本理论、实践技能和工程应用。
本教学大纲明确教学内容安排和进度，与教材章节相对应，便于教师教学和学生学习。
岩土钻掘工程学_第4章
式中： k0——钻速下降的特征系数，k0=θ/S0。 钻头在t时间内
总进尺为
2015/8/29
H vm dt 得到
0
t
vm
v0 (1 k 0 t )
中国地质大学勘查教研室
第一节 硬质合金钻进孔底碎岩过程
2015/8/29 中国地质大学勘查教研室
第一节 硬质合金钻进孔底碎岩过程
（二）弹塑性岩石的孔底破碎过程
弹塑性岩石是硬质合金钻头的主要钻进对象。理论上，切 削具切入需要很大的轴向力，而在双向力的同时作用下实 际的Py力为（1/6~1/13）。 碎岩显著特点：以跳跃式的剪切破碎为主。岩石破碎大体 分三个阶段：
④ 振动钻进。
使用最广泛的是回转钻进。冲击回转钻进是在回转的基础上 增加孔底冲击载荷；钢丝绳冲击钻进主要用于水井施工；振 动钻进、长螺旋干式回转钻进主要用于在土壤和软岩中打浅 孔（工程施工）。
2015/8/29 中国地质大学勘查教研室
回转钻进用钻头
回转钻进选择钻头的一般原则是： ① 在软岩和中硬岩层中用硬质合金回转钻头； ② 在中硬及部分中硬以上岩层中采用铣齿牙轮钻头； ③ 在硬岩中采用金刚石钻头或钢粒钻头；
1、切入岩石，岩石剪切破碎，前移碰撞刃前岩石。 2、刃前接触面很小，挤压力较大，小剪切破碎。继续前移 产生若干次小剪切。
2015/8/29
中国地质大学勘查教研室
第一节 硬质合金钻进孔底碎岩过程
3、当刃前接触面较大时，前进受阻。继续挤压刃前岩石（部 分被压成粉状）；同时，Px 力急剧增大，当Px 力达到极限值时， 产生大的剪切破碎，然后Px力突然减小。
岩土钻掘工程学所有重点
岩土钻掘工程学所有重点第一章1.岩石的物理——力学性质有哪些？岩石力学性质是岩石在受外力作用后所表现的性质，包括岩石的变形特性、强度特性、表面特性等。
变形特性包括弹性塑性和脆性；强度特性包括抗压抗剪抗拉和抗弯强度；表面特性包括硬度和研磨性，这些力学性质对钻进速度、碎岩功耗和钻头寿命等有直接的影响。
3.岩石在静载作用下的破碎机理在平底压头受载时，在第一极值带会形成环形裂纹，呈圆锥形向深部延伸，到一定深度后截止，而对称轴上的第二危险值带朝边缘发展，形成镰刀状极限状态区，继续加载时极限区的体积和压力增大，他向外趋于排挤或排开周围岩石的力也增大，由于岩石的抗剪抗拉强度很小，一旦侧压力达到某一极值时，周围的岩石便突然崩离并形成破碎穴，周围岩石崩离后，丫头下方的圆锥被压碎，压头突然入侵到一定深度。
特点是塑性变形+“跳跃性”剪蹦,破碎坑穴大于切削具的断面积4.岩石在动载作用下的破碎机理当冲击能量不大时，在岩石的表面只能见到压头冲击的痕迹—边缘出现裂纹。
增加冲击能后，在边缘之外变出现环形崩离体，称之为脆性破碎第一形态，随着冲击能的增加，崩离题的体积稍有增加。
冲击能量达到一定值后，压头地下的岩石发生与静压时相似的脆性破碎，称之为脆性破碎第二形态，再继续增大冲击能，不会引起破碎形态的明显的质的变化，余下的能量使压头的侵深有所增加，并使接触面周围的岩石，崩离体出现，当冲击能达到相当大的数值的时候，则出现稳定的第三破碎形态。
特点:“跳跃性”剪蹦,体积破碎5.影响碎岩效果的因素载荷大小的影响，;碎岩工具形状的影响，;加载速度的影响，液柱压力的影响.6.岩石可钻性分级的方法：1）按岩石的物理力学性质分级：压入硬度法、摆球硬度法、普氏系数法、综合力学性质法；2）利用现场实际钻进资料，即实钻法；3）利用破碎岩石单位体积所消耗功，即比功法；4）利用模拟钻进实验台对岩石进行标定，即微钻法。
7.岩石的强度和硬度的区别和联系：强度是固体物质在外载作用下抵抗破坏的能力。
岩土钻掘工程学课程教学大纲
岩土钻掘工程学课程教学大纲《岩土钻掘工程学》课程教学大纲(60学时)一、课程的性质与任务1. 性质:专业课2. 任务:本课程主要讲述钻探过程中的的基本工艺原理、各主要钻进方法的工艺技术及保证钻探质量的各种工艺原理及方法。
通过本课程教学，使学生全面掌握钻探过程中的基本工艺原理，基本掌握各种工艺方法。
通过实践教学环节使学生掌握一个机台的基本组成情况(人员及技术力量、设备、钻具、仪器、材料等)。
从生产技能上讲应具有能组织一个机台生产的能力，具有一个熟练班长的基本技能。
从技术水平上讲，应对一个矿区的钻探生产起到一个工程师的作用，应能根据地质、岩层等情况和地质要求进行整个矿区的钻探工艺设计和钻探施工管理，保证钻探六大质量指标全面完成。
二、课程的基本内容:第一章绪论 (2学时)1 地质勘探工作的阶段2 钻探过程的分类(按服务内容)3 钻探工程的基本过程第二章岩土的物理力学性质及其破碎机理(8学时)1 岩石的物理力学性质概述2 土的物理力学性质特征3 岩石在外载作用下的破碎机理4 岩石的可钻性指标及坚固性系数第三章设备与钻具(4学时)1 钻杆柱2 钻塔3 各类钻机4 钻探用泵第四章回转钻进钻头与工艺(10学时)1 硬质合金钻进的孔底碎岩过程2 硬质合金钻头3 钻探用金刚石及其孔底碎岩过程4 金刚石钻头与扩孔器5 钢粒钻头及其孔底碎岩过程6 牙轮钻头及其孔底碎岩过程7 全面钻头8 钻进效果指标及钻进规程参数间的关系9 硬质合金钻进工艺10 金刚石钻进工艺11 钢粒钻进工艺12 牙轮钻进工艺13 全面钻头钻进工艺第五章冲击钻进钻头与工艺(6学时) ?1 概述2 液动与气动冲击器3 冲击回转钻进用钻头4 冲击回转钻进工艺5 钢丝绳冲击钻进与振动钻进工艺第六章钻孔冲洗介质(10学时) ?1 钻井泥浆的分类与造浆粘土 ?2 粘土水化分散与泥浆体系稳定原理 ?3 泥浆性能及其测试方法 ?4 泥浆的设计与配制5 砂、砾层中使用的泥浆 ?6 节溶蚀性地层泥浆7 硬岩钻进用泥浆8 耐高温泥浆和高、低重度泥浆第七章护壁堵漏(6学时) ?1 复杂地层分类2 井壁稳定力学分析3 井眼漏涌水的研究、测试 ?4 遇水不稳定地层的研究 ?5 水泥护壁堵漏6 化学浆液与惰性材料护壁堵漏第八章钻孔弯曲(8学时) ?1概述2钻孔空间位置要素3钻孔弯曲的原因与规律4钻孔弯曲的测量及仪器5 钻孔弯曲的预防与纠正第九章钻探取样(4学时) ?1岩矿心采取的要求及影响因素 ?2 单层岩心管取心工具3 双层岩心管钻具取心4绳索取心钻进的优缺点及应用范围 ?5绳索取心钻具6冲洗液孔底反循环钻进取心 ?7 冲洗液全孔反循环钻进取心第十章岩土掘进概论(2学时)三、课程的基本要求注重基础性、系统性和实用性，突出理论联系实际和工程理念。
国家课程岩土钻掘工程学土样与岩矿心的采取课件
国家精品课程
岩土钻掘工程学
第一节 土样的采取（另一门课程将展开，自习）
第二节 岩矿心采取
钻探工程是获得实物地质资料的唯一手段，直接影响着判断 地质构造、岩层性质、矿产资源及水文地质与工程地质的准 确性与可靠性。 对提交地质调查及矿产储量有重要意义；
工程地质勘察中取岩土样，了解地层的物理力学性质； 抽心验桩时，取心样以检查桩基的质量； 硬岩层中钻大直径钻孔时，为提高钻速也可采取取心钻进以
绳索取心钻具配套设备较多，一次性投资较大。 地质条件：适于各种地层，在6~9级中硬岩层中效果最好。
一般不宜钻10~12级岩石。这时钻效极低，钻头极易磨损， 不能充分发挥绳索取心钻进的优越性。
绳索取心与液动冲击器相配合，钻进硬地层有良好的前景。 绳索取心一般在深孔中采用。通常钻孔越深其经济技术效果
岩土钻掘工程学
双管钻具结构特点
为减弱机械力对岩 心破坏，钻具中设 置避振缓冲装置.
为减轻对岩心冲刷 作用，钻具中设置 隔水和分流装置.
为防止或缓解岩矿心互磨，双管钻具中增加减磨防磨装置. 为防止岩矿心污染，设置隔浆活塞、压入式内管钻头、密封
装置等.
为防止岩矿心脱落，设置爪簧、压卡装置、隔水球阀等.
倒，影响岩矿心的完整性，歪曲岩矿心的层次。
三、岩矿心取心难度分类
根据我国目前钻探工作所遇到的岩矿层，可大致分为五 类。是研究选用取心方法和工具的依据（表7-2）。
2024/3/3
国家课程岩土钻掘工程学——土样与岩 矿心的采取课件
第七章 土样及岩矿心的采取
国家精品课程
岩土钻掘工程学
第三节 常用取心工具及方法
2024/3/3
国家课程岩土钻掘工程学——土样与岩 矿心的采取课件
Ⅳ级围岩 开挖技术交底
三、 施工准备 3.1、材料准备 格栅钢架，集中加工。
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中铁一局集团哈牡客专 SG-4 标三分部
技术交底书（C）
编号：
工程名称
洞身开挖支护技术交底
工程地点
镇东隧道出口
钢管：φ 42 钢管采用外径 42mm，厚度 5mm 热轧无缝钢管。 水泥：Po42.5 普通硅酸盐水泥。 3.2、格栅钢架加工 （一）制作流程 3.2.1、施工放样。 根据格栅钢架设计图在钢平台上放样，画出 1：1 的格栅钢架大样图， 包括各连接点的法线方向。
α ------- 爆破振动衰减指数，近距离α =2，远距离α =1，一般α =1.5。 本次取值 1.5。 一次起爆的最大炸药量
Qmax V R kp K
3
3
4 1.5 30 （ ） 10.8Kg 200
3
3
根据以上计算，一次起爆最大炸药用量不超过 10.8kg，即周边眼或其它 炮眼的同段位炮孔的装药量不超过 10.8kg。 开挖爆破参数表： 哈牡铁路隧道三台阶法施工断面开挖爆破参数表
洞身开挖支护技术交底
11 19 40 17 3 3 4 3 4 5 9 9 3 3 4 3 4 5 9 9 2 3 3 2 3 3 6 17 2 3 3 2 3 3 6 17 2 12 0.4 0.3 0.2 0.3 0.6 0.8 0.6 0.6 0.6 0.6 0.4 0.6 0.8 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.4 0.6 0.8 0.6 0.6 0.4 0.4 0.4 0.4 0.6 0.8 0.6 0.6 0.4 0.4 0.4 0.4 0.6 1 0.8 2 1.5 1 1.5 3 4 3 3 3 3 2 3 4 3 3 3 3 3 2 3 4 3 3 2 2 2 2 3 4 3 3 2 2 2 2 3 5 4
岩土钻掘工程的应用范围
岩土钻掘工程的应用范围：普查找矿钻探、矿产勘查钻探、水文地质和水井钻、油气田钻探、工程地质勘察钻、工程施工钻、环境监测、非开挖地下管线施工技术、能源开发资源勘探开发坑探工程、冰川钻探。
施工设备的发展趋势：小型轻便化、大型多功能化、特殊专用化岩土钻掘工程的工作对象是岩土。
钻探工程，钻掘就是要钻出一定大小直径和深度的孔（井）对于坑探工程，钻掘岩土就是要掘出一定尺寸和深度的巷道、槽或浅井等岩石连接的薄弱面的存在一方面大大削弱岩石的坚固性，另一方面又对爆破有害，降低了爆破效果岩石可钻性可理解为钻进过程中岩石抵抗破碎的强度。
他表示岩石破碎的难易性。
岩石的可钻性分级：1.按实钻法分级：在规定的设备和技术条件下，在现场进行实钻，已获得的纯钻进速度作为岩石可钻性的分级指标。
可钻性级别越高，钻进时速度越低，可钻性越低，越难钻。
缺点：随着技术水平和技术条件的改变，各类岩石的实钻指标的绝对值和相对关系都会发生变化。
各地区矿区的岩面存在着差异，要找到在同深度并且和其他条件相同的测试条件是较难实现的，因而影响其测试的科学性要组织较大的测试队伍到各地各矿去测试，因而该测试方法费时费力。
2摆球硬度分析法：仪器简单，操作简便，但要求岩样两端抛光工序较为复杂3压入硬度分级法：模拟了牙轮钻进时牙齿的碎岩方式4微钻法5普氏分级法6凿碎比功法钻探生产工序：准备阶段：筹备应采用的设备和工具，然后搬运和安装。
钻进阶段：包括钻进、检修、事故处理、听钻等工作。
结束阶段：包括起拔套管、封孔、设备拆卸等工作钻探工程是按照一定要求和目的，采用适当的设备和工艺措施，以最优方式钻出一定孔径和深度的孔钻孔的基本程序：破碎孔底岩石、提取岩心和岩粉、加固孔壁钻孔结构：钻孔由开孔至终孔，随孔深口径的变换。
一般的，换径次数越多，钻孔结构越复杂。
为获得水文地质资料而进行的钻探工作，称为水文地质钻探，所形成的孔称为水文地质孔或水文地质勘探孔。
为开发地下水而进行的钻井工作，称为水井钻，所形成的井称为供水井。
岩土钻掘工程学实验
一、实验目的： 1、了解压入硬度计和摆球硬度计的结构及测 试原理，掌握其操作方法； 2、了解岩石超声波测试仪的的测试原理和岩 石微钻速度的测试方法； 3、一般了解肖氏硬度计，洛氏硬度计的测试 原理及使用操作；． 4、根据测得的岩石硬度值，声速值及微钻速 度后进行岩石可钻性分析；
二、实验仪器：
钻进和金刚石钻进章节后而进行的实验，其目的如下： 1．根据岩石性质正确选择钻进方法，钻头类型及
钻进规程参数； 2．通过实验台钻进实验测量钻进规程参数，并能
分析它们对钻速的影响及相互关系； 3．一般了解钻机的操作及钻进规程参数常见的测
量方法；
二、实验设备
钻机、钻塔、水泵、电动机及相关测试仪表。
三、实验注意事项:
5. 打捞工具
钻探工作中由于种种原因，往往会发生钻具折断，卡钻， 埋钻、烧钻以及套管事故等。要求选用合理的打捞工具，处 理这些孔内事故，把孔内事故时间压缩到最低限度，常用的 打捞工具主要有：千斤顶、丝锥、套管公锥、冲击把手、吊 锤、钻杆冲击接头，反事故接头、套管割刀、套管铣刀、捞 管器、反管器、磁力打捞器及其它工具等。
（3）钢粒钻头
本次实验主要测量钢粒钻头的内、外径，高度， 丝扣长度，水口规格，形状，钻头壁厚。
（4）牙轮钻头
牙轮钻头分为铣齿式和镶齿式，注意两类钻头的 结构特点。
2．扩孔器
金刚石钻进必须配备扩孔器，其作用是修整孔 壁，保持孔径，减轻钻具摆动，提高钻头寿命。在 单管钻具中还起限制卡簧上移的作用。扩孔器由金 刚石，胎体，钢体三部分组成。
（2）硬质合金钻头
硬质合金钻头也可分为全面钻头和取心钻头。常 用的全面钻头有三翼阶梯式，矛式，刮刀式，鱼尾式， 三翼补强式等，常用的取心钻头有，螺旋式肋骨合金 钻头，阶梯式肋骨合金钻头，品字型、三八连续掏槽 式，大八角合金钻头，内外镶合金钻头，单双粒合金 钻头和破扩式合金钻头。
岩土钻掘工程学
岩土钻掘工程学
咱来说说岩土钻掘工程学是啥。
有一次啊，我路过一个工地，看见有个大机器在那嗡嗡响，往地下钻呢。
我就好奇这是干啥呢？后来一打听，才知道这是岩土钻掘工程。
岩土钻掘工程学呢，就是研究怎么在土里、石头里钻洞的学问。
比如说，要建个高楼，就得先在地下打个深深的桩，这就需要岩土钻掘工程。
就像那个工地，他们用那个大机器，一点一点地往地下钻，把土和石头都弄出来。
这可不是个简单的活儿，得考虑好多因素呢。
比如说，地下的土质不一样，有的硬，有的软，得用不同的方法去钻。
还有地下水啊，也会影响钻掘的过程。
我看着那个大机器在那努力地工作，就觉得岩土钻掘工程学还挺厉害的。
要是没有这门学问，好多工程都没法进行呢。
所以啊，岩土钻掘工程学就是让我们能在地下打出各种洞来，为建设工程服务。
下次你看到工地有大机器在钻地的时候，也可以想想
岩土钻掘工程学哦。
嘿嘿。
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2021/3/8
第一节
硬质合金钻进孔底碎岩过程
国家精品课程
岩土钻掘工程学
切削具不断向前推进，重复着压碎、小剪切、大剪切的循环
过程。切槽断面近似于梯形。切槽宽度有规律地变化，B1为大 剪切时的切槽宽。孔底的破碎过程沿着倾角为γ的螺旋面进行。
β——切削具的刃角，度；
Hy——岩石的压入硬度； η——摩擦力影响系数（η小于1）。
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第一节
硬质合金钻进孔底碎岩过程
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岩土钻掘工程学
上式表明：
h0
Py bH y tg
塑性岩石的切入深度h0与轴向力Py成 正比，而与切削具的刃角β、刃宽b、 岩石的压入硬度Hy成反比。
虽然β角越小切削具刃尖切入岩石越 容易，但如果β很小则切削具会很快崩 裂，实际上β角的最小值为45°～50°。
增加孔底冲击载荷；钢丝绳冲击钻进主要用于水井施工；振 动钻进、长螺旋干式回转钻进主要用于在土壤和软岩中打浅 孔（工程施工）。
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第四章 回转钻进用钻头
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岩土钻掘工程学
回转钻进选择钻头的一般原则是： ① 在软岩和中硬岩层中用硬质合金回转钻头； ② 在中硬及部分中硬以上岩层中采用铣齿牙轮钻头； ③ 在硬岩中采用金刚石钻头或钢粒钻头； ④ 在硬脆岩层中采用镶齿牙轮钻头。 ⑤ 金刚石钻头主要用于59、76（75）、91 mm的小口径； ⑥ 钢粒钻头主要用于91mm以上的口径； ⑦ 硬质合金和牙轮钻头则既可钻进小口径，又可钻进大口径
实际上，由于振动、冲刷，岩屑将碎裂并 被冲洗液带至地表；
在Py 和Px 共同作用下的切入比Py单独作用
下切入更容易，也切入的更深。
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第一节 硬质合金钻进孔底碎岩过程
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（二）弹塑性岩石的孔底破碎过程
弹塑性岩石是硬质合金钻头的主要钻进对象。理论上，切 削具切入需要很大的轴向力，而在双向力的同时作用下实 际的Py力为（1/6~1/13）。
即：
Py≥Hy F0
式中：Hy——岩石的压入硬度；
F0——切削具刃尖处与岩石的接触面积。
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硬质合金钻进孔底碎岩过程
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塑性岩石中，切削具切入岩石如图示（切削具未磨钝），根据 各力的平衡关系，可推导出切入深度的关系式：
h0
Py bH y tg
式中：Py——切削具上的轴载力，N； b——切削具的刃宽，mm；
水井、工程施工孔和浅井。
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第一节
硬质合金钻进孔底碎岩过程
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岩土钻掘ห้องสมุดไป่ตู้程学
0、硬质合金钻进的基本概念与特点
1、硬质合金钻进的基本概念 利用镶焊在钻头钢体上的硬质合金切削具作为碎岩的 工具，这种钻进方法称为硬合金钻进。 硬合金钻进是岩土钻掘工程中的一种主要钻进方法， 它用于软岩层及中硬岩层的钻进（1—4级软的沉积岩、 中硬的5—7级及部分8级岩浆岩和变质岩）。
层形式连续被破碎。Vm=60nmh1
根据所钻岩石的不同，其破碎方式也不相同，可分为塑 性岩石的碎岩和弹-塑性岩石的碎岩两种情况。
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硬质合金钻进孔底碎岩过程
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（一）塑性岩石的碎岩情况
1、切入岩石的过程
钻头上切削具切入岩石的必要条件是：切削具与岩石接触
面上的单位压力必须大于或至少等于岩石的抗压入硬度。
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硬质合金钻进孔底碎岩过程
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2、回转切削过程
切削具切入岩石并回转，在水平力Px作用 下，压迫前面的岩石使发生塑性变形并不 断地向自由面滑移——切削作用。
在切屑的裂隙尚未发展到全面断裂之前， 下一切屑又发生滑移。因此切屑是连续、 平稳的，其切削槽宽与切削具刃宽相同。
击韧性↑； WC的颗粒↓——硬度↑,耐磨性↑； 反之WC的颗粒↑——则抗弯强度↑、韧性↑。
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硬质合金钻进孔底碎岩过程
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2、选用硬质合金切削具的基本原则 合金切削具形状主要有：薄片状、方柱状、八角柱状和针状等。
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第一节
硬质合金钻进孔底碎岩过程
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第一节 硬质合金钻进孔底碎岩过程
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一、钻探用硬质合金
1、硬质合金的特性 （1）钻探用的钨(WC) -钴(Co)合金,以碳化钨粉末为骨架，钴
粉末为粘结剂，用粉末冶金方法制成。称为YG类合金。 （2）牌号的意义：如YG8c：YG—钨-钴系硬质合金；8—钴
的百分含量为8%；c（x）—粗（细）粒合金。 （3）硬质合金特性： 含钴量↑——相对密度↓,硬度↓,耐磨性↓,抗弯强度↑,冲
碎岩显著特点：以跳跃式的剪切破碎为主。岩石破碎大体 分三个阶段：
1、切入岩石，岩石剪切破碎，前移碰撞刃前岩石。 2、刃前接触面很小，挤压力较大，小剪切破碎。继续前移 产生若干次小剪切。
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硬质合金钻进孔底碎岩过程
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3、当刃前接触面较大时，前进受阻。继续挤压刃前岩石（部
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选择切削具形状的一般原则是：
（1）片状硬质合金：刃薄易于压入和切削岩石，但抗弯能力差， 适用于Ⅰ～Ⅴ级软岩；
（2）柱状硬质合金：抗弯能力较强，压入阻力也较小，主要适 用于Ⅳ～Ⅶ级中硬岩石；八角柱状合金的抗崩能力强，利于排粉 和破岩，并易于焊牢，在裂隙发育和较硬地层中应用广泛；
（3）针状和薄片状硬质合金：主要用于镶焊自磨式钻头，在硬 地层或研磨性岩石中使用。
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第一节
硬质合金钻进孔底碎岩过程
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二、硬合金钻进的孔底碎岩过程
硬合金钻进的过程，实际上是切削具在轴向力的作用下， 压入岩石；在回转水平力的作用下，沿孔底切削碎岩；
在轴向力和水平力的共同作用下，孔底岩石以薄的螺旋
第四章 回转钻进用钻头
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岩土钻进（井）方法绝大多数是机械方式，主要有： ① 伴有循环冲洗介质的硬质合金、金刚石、钢粒、牙轮钻头
回转钻进和长螺旋干式回转钻进； ② 采用液动、气动孔底冲击器的冲击回转钻进； ③ 钢丝绳冲击钻进； ④ 振动钻进。 使用最广泛的是回转钻进。冲击回转钻进是在回转的基础上