一种提高硬岩钻进效率的新型钻具的研究与应用

针对硬岩钻进效率较低的问题,提出了一种提高硬岩钻进效率的新型钻具——短螺旋定心双底捞砂钻头。这种新型钻具是综合了短螺旋钻头和双底捞砂钻头的优点,同时考虑影响硬岩钻进时螺旋叶片的螺距、锥角,底板的进土口等等因素,并做了分析与实体建模。这种新型钻具在施工试验中取得了良好的效果,提高了硬岩钻进效率,受到广泛好评并得以推广。     

短螺旋钻头在旋挖钻施工中的应用

短螺旋钻头主要适用于硬岩地层的钻进。详细介绍了短螺旋钻头的结构、分类和工作原理，介绍了适用地层、应用条件及注意事项,结合桩基旋挖施工实际,分别简要介绍了应用情况及效果。     

提高大扭矩旋挖钻机用螺旋钻头安全性的分析及措施

通过对旋挖钻机用螺旋钻头的模拟分析和失效形式研究,探讨了螺旋钻头的结构、材料和加工工艺,采用安全钢丝绳结构,提高了大扭矩旋挖钻机用螺旋钻头的强度和安全系数。同时介绍了钻头制造和使用过程中的注意事项。     

仿生非光滑螺旋钻头的设计及试验

将仿生非光滑理论应用于螺旋钻头设计上,以解决粘性土钻进中螺旋钻头阻力大、粘附严重的难题。加工的仿生非光滑螺旋钻头,经实钻试验表明,与常规螺旋钻头相比,前者脱土率提高了70％ ,钻机耗油量降低了53.3%,钻进效率提高70%,具有明显的脱附和减阻效果。从而,为大口径螺旋钻施工提供了一种新型钻具。     

旋挖钻机在某电厂桩基工程硬岩地层中的应用

在内蒙古某电厂桩基工程施工中，采用旋挖钻机，配以底部镶嵌截齿的筒式钻头及双头螺旋钻头，顺利地完成了2000根桩的硬岩地层的施工任务。     

基于植被护坡的河道坡岸稳定性分析

本文采用Geostudio中slope/w软件对有植被和无植被情况下的边坡进行数值分析。研究结果表明,同一根系深度下,边坡安全系数随坡角的增大而减小,而同一坡角下,边坡安全系数与根系深度同样成正比;同一根系深度下,根系角度对边坡的安全系数几乎没有影响,但安全系数随根系深度的增加而增加。最后,同一树倾角下,边坡安全系数随着树间距的增大而减小,但树倾角最大,树间距对边坡的安全系数影响越大。当树间距一定时,边坡安全系数随树倾角的减小而增加。研究成果可为相关工程提供参考。     

平底改锥体滚刀钻头及应用效果

以滚刀钻头破岩理论及常规锥底翼状钻头破岩理论为指导，分析提出了平底滚刀钻头在易斜地层钻进偏斜度大的机理，并设计了改进锥底滚刀钻头的关键结构及主要参数，改平底滚刀钻头为锥底滚刀钻头并进行了施工应用，取得了非常理想的工程效果。     

旋挖钻进组合工艺在小庄矿井桩基工程中的应用

以小庄矿井办公楼桩基工程为实例,介绍了采用斗齿单层单开门钻斗、单头单锥螺旋钻头与截齿单层单开门钻斗结合、截齿筒式取芯钻头在土层、卵砾石层及岩层中钻进的应用情况。     

青藏铁路桩基施工中钻具的选择

结合青藏铁路桩基施工实际，探讨了入岩锥型螺旋钻头、平底短螺旋钻头、入岩平底长螺旋钻头、入岩砂斗、桶式切削钻头、滚刀钻头的适用地层、应用条件及注意事项，并分别简要介绍了应用情况及效果。     

地震效应下三维非均质土坡稳定性极限分析

基于极限分析上限定理,采用拟动力法研究了地震效应下非均质土坡的三维稳定性,并通过重度加大法（GIM）推导出边坡安全系数的显式表达式。此外,采用遗传算法进行优化,将所得结果进行对比验证,详细分析了地震条件下相关参数对边坡稳定性的影响。分析结果表明：边坡高度一定时,宽高比、边坡倾角的增大以及土体内摩擦角、非均质系数的减小均会造成安全系数的降低;拟静力法获得的结果相比于拟动力法较大,两种方法结果的差值会随着水平地震系数、有效内摩擦角的增大而增大,随着边坡倾角的增大而减小;土体放大系数的增大会导致安全系数减小,而地震波周期及波速的变化几乎对安全系数没有影响;滑动面轨迹受水平地震系数的影响较大,而受非均质系数的影响相对较小。     

超前支护下隧道掌子面稳定性极限上限分析

软弱围岩隧道施工中,常采用超前支护确保隧道施工的安全。为了评价超前支护下隧道稳定性,建立了超前支护作用下截锥体、对数螺旋线共同破坏模型,基于极限分析上限法和综合强度折减法并考虑初期支护未支护段的影响,推导出了隧道稳定安全系数的目标函数,并利用Matlab编制程序求解该函数以此判断隧道稳定性。与模型试验结果和已有理论研究成果对比分析,验证了计算方法的合理性,同时分析了影响隧道稳定安全系数的各个因素。研究结果表明：围岩黏聚力、内摩擦角的增加,掌子面锚杆、拱部超前支护的施作对提高围岩稳定性有显著的作用,而初期支护未支护段长度、开挖高度的增加不利于围岩的稳定;在围岩内摩擦角较小时,分台阶开挖降低开挖高度提高隧道稳定性的效果更好;在围岩内摩擦角较大时,掌子面锚杆加固强度的增加对隧道稳定性提高的作用更显著。最后给出了超前支护的施工设计建议图,可为工程中初步确定超前支护参数和施工方法提供参考。     

PZ系列组合牙轮钻头及其嵌岩技术的研究

介绍了ＰＺ系列组合牙轮钻头的技术参数,结构特点及使用性能,通过对单牙轮的受力分析,提出了ＰＺ系列组合牙轮钻头最低钻压理论值和最高转速值,从而为钻头合理使用提供了理论依据。     

河床高差对Y型汇流口螺旋流结构的影响

通过三维数值模拟分析了河床高差(定义为干支流河床高程差与尾水位之比)对Y型汇流口螺旋流结构的影响。通常情况下,Y型汇流口水流为表面汇聚的双螺旋流。河床高差的存在将减小干流侧水流的螺旋流强度,增强支流侧水流螺旋度,而当支流侧螺旋流很强烈时,干流侧螺旋流将受到破坏。     

坚硬地层用低温电铸孕镶脉冲石油钻头的研制及其水力性能数值模拟

针对PDC钻头和牙轮钻头在坚硬、研磨地层中钻速较低、寿命短的问题,研制了一种低温电铸孕镶脉冲石油钻头,并对钻头的流场进行了数值模拟。现场应用表明,该钻头具有寿命长、机械钻速高的特点。     

球状风化孤石群内端承桩复合成孔施工技术

在深圳地铁4号线403标,需要在高强度、各向异性、大倾角等特性的球状风化花岗岩孤石群地层中进行端承桩成孔,成孔与周围建筑物距离仅约20m,且一幢建筑物已严重倾斜,鉴定判断已属于危房等级,经多次论证,最终采用对周边环境影响较小的回转钻孔工艺。先后采用刮刀钻头切削钻进、球齿滚刀钻头碾压钻进、套筒取心钻头环切纠偏等多种钻孔措施相结合的复合钻孔工艺,配以反循环泥浆护壁进行钻孔施工,取得成功。该项技术可为类似地质条件桩基成孔提供良好的技术支持。     

矿用牙轮钻头大跑道材料表面处理分析

分析比较了国内外矿用牙轮钻头所采用材料、热处理工艺的特点,欲提高牙轮钻头的寿命,除了从材料和热处理工艺方面入手外,还需考虑加工,装配等方面因素的影响。     

新型锥形PDC齿犁削破岩理论研究

目前关于锥形PDC齿的研究主要集中于数值模拟、现场及室内试验,而关于其切削力学特性的理论分析未见相关报道。通过数值模拟阐述了锥形PDC齿拉伸剪切破岩机理,以及切削载荷分布特性;根据能量平衡原理,推导了锥形PDC齿切削载荷理论公式。结果表明,相比于常规PDC齿,锥形PDC齿破岩过程更加稳定,其切削载荷受岩石性质、齿的形状参数、切削深度以及切削角度的影响,且切削载荷随着锥顶半径、切削角度以及吃入岩石深度的增加而增加。研究成果可为锥形PDC齿及钻头的设计提供理论支撑。      

复合钻进技术在红柳煤矿冻结孔施工中的应用

神华宁煤集团红柳煤矿地质构造发育、地层倾角大、软硬互层多,冻结孔钻进施工中钻孔易偏斜,使用陀螺测斜仪配合螺杆钻具纠斜作业次数多、易复偏,影响工程进度。针对这些问题,现场研究采用PDC或牙轮钻头配合1°单弯螺杆复合钻进技术,取得了很好的防斜打快效果,值得类似工程借鉴。     

高研磨性地层复合式钻头的研制与应用

金山气田、龙凤山构造、长岭断陷等登娄库组以下深部地层可钻性差,研磨性强,导致钻头磨损严重,使用效率低。在对牙轮钻头、PDC钻头及孕镶金刚石钻头在高研磨性地层中的适应性进行细致和全面分析的基础上,提出了把PDC钻头机械钻速高和孕镶金刚石钻头进尺多的技术优势相结合的研制思路,开展PDC+孕镶复合式钻头设计。现场应用取得了良好的试验效果。提出了合理化的建议。