抛石爆破挤淤过程的有限元数值模拟

抛石爆破挤淤的过程主要分为4步。第1步是直接进行抛石挤淤;第2步是在堤头前方的淤泥内进行首次堤头爆破,使淤泥的强度降低,抛石和淤泥之间的平衡被打破,抛石向淤泥内滑移和下沉,直至达到新的平衡;第3步是补填后再次进行爆破,并依次循环;第4步是每50m进行一次侧爆。通过改变淤泥强度的方式来代替爆破作用,利用有限元数值模拟方法对这4个过程进行了模拟,在此基础上进行了挤淤效果的预测。通过工程实例,进行了理论预测与钻探、探地雷达实际检测结果的对比,证实数值模拟的结果是正确的。模拟结果表明经过抛石爆破挤淤4个步骤的处理,抛石最终会形成稳定的马蹄形海堤。     

探地雷达和高密度电阻率法在围垦堤坝探测中的应用

基于抛石层与淤泥质黏土层存在较大电性差异,采用探地雷达和高密度电阻率综合法对某围垦堤坝抛石层进行探测,获得了抛石层的范围和 厚度。经钻探验证,探测结果与实际较吻合,表明利用探地雷达和高密度电阻率法可有效探测围垦堤坝抛石分布及厚度。     

抛石挤淤深度的计算方法和模型试验

在含水率大、抗剪强度低的淤泥中采用抛石挤淤的办法加固地基或建造围埝,处理效果好且经济效益显著,因此得到了广泛地应用。抛石在软弱地基中下沉,直至其重力与地基承载力平衡为止。挤淤所形成截面的形状及抛石下沉深度的计算是此项研究的重点,基于抛石截面为倒梯形和矩形两种形状的假定,考虑淤泥表面隆起对承载力的影响,利用土体极限平衡理论,推导出抛石挤淤深度与抛石高度的关系。通过抛石挤淤的模型试验和现场挤淤的数据,分析比较两种假定下挤淤公式的准确性和适用性,试验结果与公式吻合性很好,该研究结果可为相关工程的设计和施工提供参考。     

抛石、柴排和第四系沉积层成桩工艺方法与探索

上海某炼油厂拟在黄浦江边码头施工可系万吨油轮的系缆墩,系缆墩采用钻孔灌注桩。在江面施工过程中遇到潮汐、抛石、柴排、漏浆和涌水等施工难题,导致工期和工程费用均用去2／3时施工仍没有取得突破性进展。经过研究探索,采用冲抓、粘土造壁、跟管和回转钻进相结合的工艺方法,成功地解决抛石层、柴排层、第四系沉积地层的成孔问题和抛石层漏失混凝土浆液问题,圆满完成施工任务。     

小口径绳索取芯法与普通钻进取芯法比较

绳索取芯钻进技术改变传统的提钻取芯过程,降低劳动强度,大幅度提高时间利用率、钻探效率及取芯质量。目前,绳索取芯钻进方法已经广泛应用于地质勘探、工程勘察和水文工程地质等多种要求采取岩芯的钻进工程中。本文结合云南某矿区勘察工程钻孔实例,通过小口径绳索取芯钻进工艺与普通取芯钻进工艺对比来说明其先进、高效的特点。     

工程勘察设备及钻进工艺方法初探

本文针对工程勘察设备及钻进工艺方法进行综合分析、总结，对勘察施工工艺方法选择具有一定的参考价值。     

厚层淤泥中的爆炸定向滑移法原理及工程实例

介绍了一种能应用于深厚层淤泥软基的挤淤法--爆炸定向滑移法 (Bosm)。该法是通过在抛石堤头前方淤泥中一定位置处埋置群药包,利用爆炸产生的强冲击波和震动扰动淤泥并降低淤泥强度,使抛石堤下方及周围淤泥的结构破坏,瞬间丧失强度,短期内难以恢复,形成定向滑移条件,抛石堤下沉实现泥石置换。同时,结合深港西部通道海堤挤淤工程,详细介绍了爆炸定向滑移法的施工参数和工序流程,提出了施工质量控制和检测措施。通过钻孔、物探及沉降观测等技术手段对竣工后大堤进行的检查表明, 大堤是稳定的,采用爆炸定向滑移法修筑海堤是成功的。值得在深厚层淤泥的海堤挤淤工程中推广。     

潜孔锤偏心跟管钻进法在卵砾石地层岩土工程勘察中的应用

卵砾石地层是钻探工程中常见的一种典型的难钻进不稳定地层。通过采用潜孔锤偏心跟管钻进法,从根本上解决了卵砾石地层难以钻进的难题,结合都匀市区岩土工程勘察实例,笔者认为潜孔锤偏心跟管钻进法是在卵砾石地层钻进中行之有效的一种钻进法。     

冲击回转钻进在填海抛石层复合地基施工中的应用

结合实际工程,介绍了冲击回转钻进工艺在填海抛石层复合地基施工中的应用,可供沿海地区同类工程复合地基设计与施工时参考。     

厚层近海回填抛石填土层钻孔灌注桩施工技术

烟台港万华工业园码头工程改造项目,设计采用φ600、1000 mm的钻孔灌注桩。上部为厚层近海回填抛石填土层,钻进困难,极易塌孔,成孔难度大,采用大型旋挖钻机带护筒跟管钻进成孔,内外二层套管护壁,穿过回填层及混砂层后,采用泥浆护壁旋挖钻机继续钻进,护筒不再跟进,既可保证成孔质量又能降低施工成本。外护筒可在灌注完成后拔出,重复利用,减少工程造价。     

空气潜孔锤在水源钻井中的应用

空气潜孔锤钻进是以压缩空气作为循环介质来洗孔、冷却钻头,将岩屑从孔底带出孔外的钻进方法。它具有钻井效率高、施工周期短和施工用水少等优点。通过两个不同情况钻孔的实际施工,介绍了施工背景、地层结构、配套设备及施工过程。从应用效果来看,该方法的钻效是传统泥浆钻进的3-4倍。根据水源井施工经验,总结出在干旱缺水和漏失层地区采用空气（泡沫）潜孔锤钻进的操作方法,并对其施工工艺进行了分析,指出了实际施工中的注意事项及应关注的问题。     

潜孔锤钻进在地质勘查中的应用

潜孔锤钻进是以压缩空气代替传统的泥浆作为循环介质,解决了煤田火区勘察钻孔中高温水爆、烧变岩疏松裂隙发育、不稳定易坍塌的问题、突破了坚硬岩层硬钻探效率低的难题。分析了煤田火区与工程勘察的工程特点,给出了用潜孔锤钻进的钻井参数,对钻探工艺和效益进行了评价,同时对煤田火区潜孔锤钻探和常规的泥浆或清水钻探的时效与费用进行了对比。从对比结果来看,潜孔锤钻探具有设备简便,油料消耗少,用人少,时效高,经济效益明显的优点．特别适用于西北中高山缺水地区勘查钻孔的施工,具有一定的推广价值。     

贵州省复杂地层地热深井钻探工艺

贵州省地矿局组织实施了“贵州省地热深井钻探技术攻关”项目,研究了喀斯特地区复杂地层情况下地热深井钻探中螺杆钻井工艺和空气钻井工艺的适应性,攻克了两种工艺在该地区应用受地层特性限制的相关技术难题。螺杆马达平均寿命达到200小时以上,螺杆钻井工艺较常规钻井工艺钻进机械钻速提高2～3倍;空气潜孔锤单井应用深度超过1500m,空气潜孔锤钻井工艺较常规钻井工艺机械钻速提高10～29.5倍。同时研究了单井多工艺转换接力钻进技术,以及与上述工艺配套使用的钻井液体系。最终形成了一套适合贵州省地质条件地热深井钻探施工并能显著提高钻井效率和经济效益的组合工艺技术体系。该成果能将1口2000m以上地热深井施工周期由原来的8~12个月缩短至4~6个月,将单井平均施工成本由450万元降低至410万元以下。     

桩基工程隐伏块石探测技术研究

海堤附近新建闸站常需要采用桩基进行软土地基处理,施工区域若存在隐伏块石层将影响桩基施工进度,增加施工成本,块石的空间分布特征亦对桩基施工工艺的选择起决定性作用。针对钻探法调查地下不规则分布块石盲目性大的问题,采用地质雷达与高密度电法为先导,并在物探异常区域辅以钻探验证的综合勘察技术对某闸站工程桩基施工区域地下块石进行了详查。依据勘察成果选用以旋挖钻为主的桩基施工方案,埋深小于6 m的成片块石区域采用井点降水与土方开挖回填相结合的施工工艺,局部埋深大于8 m的块石采用螺旋钻头或岩心钻头挖除,显著提升了桩基施工效率。结果表明:地质雷达与高密度电法用于探测地下浅部块石可优势互补,前者分辨率高,能体现部分零星块石堆的电磁异常,但块石与土层分界面难以判别,其异常特征表现为强振幅、波形杂乱,在纵向上伴随一定程度的多次反射;后者更适用于成片块石层的探测,较大粒径块石电阻率大于100 Ω·m,地下水位线附近的碎石电阻率小于30 Ω·m。研究成果可为软土施工区域地下深度6 m范围内块石的高精度探测以及对应桩基工程施工钻头的选择提供参考。      

矿山救援地面生命保障孔高效成孔关键技术

地面生命保障孔作为井下被困人员的保障通道,是矿山事故造成人员被困井下时重要的地面应急救援方案之一,面对救援区易坍塌、易漏失、涌水大、易斜地层等复杂条件,单一成孔工艺存在地层适应性匹配差、综合钻进效率低、透巷难度大等问题,无法满足救援要求。为形成生命保障孔高效成孔工艺技术体系,提高应急救援响应速度,从解决钻效低、透巷难等科学问题和关键技术入手,快速安全钻进和精准透巷是高效成孔的两个核心任务:围绕快速安全钻进,针对深厚覆盖层、复杂基岩层,开展高压射流、空气潜孔锤跟管、复合钻进、空气潜孔锤、双钻头自平衡等钻进工艺研究,形成了深厚覆盖层安全高效钻进、基岩层复合“一趟钻”提速增效、基岩层空气潜孔锤“一趟钻”提速增效等安全快速钻进技术组合;围绕精准透巷,依据不同钻进工艺孔身轨迹控制机理,阐述了复合钻进轨迹监测控制与空气钻进轨迹监测关键技术方法,针对应急救援现场大偏移井无法透巷难题,提出了超短距离螺旋纠偏技术。成果应用于宁夏梅花井矿生命保障孔工程试验,钻孔深度670.50 m,成孔孔径215.9 mm,用时46.83 h,平均钻速14.32 m/h,孔底水平偏移0.27 m,从开钻至下套管高效成孔总用时55 h,证明该工艺技术体系能确保生命保障孔在72 h黄金救援时间内高效成孔,为地面应急救援钻孔的施工提供技术支持。      

气动潜孔锤技术在矿山事故钻孔救援中的应用

气动潜孔锤作为一种高效冲击破岩工具,在国内外矿山事故钻孔救援中发挥了重要作用。笔者从破岩机理、结构型式、钻井方法与规程等方面阐述了气动潜孔锤的技术特点,着重分析了气动潜孔锤反循环类型及其特征。结合山西王家岭煤矿透水事故、山东平邑石膏矿坍塌事故、山东笏山金矿坍塌事故等成功救援案例,阐述了气动潜孔锤正循环钻进、气动潜孔锤与泥浆螺杆组合纠偏钻进在小直径钻孔中应用情况,以及气动潜孔锤随钻测量技术的研究进展。对于较浅小直径钻孔,气动潜孔锤采用保直钻进工艺可直接命中井下巷道;对于较深小直径钻孔,采用气动潜孔锤与泥浆螺杆纠偏组合钻进,方可命中井下巷道。结合国内外地面大直径救援钻孔成功案例,以及矿山大直径工程钻孔典型案例,介绍了气动潜孔锤正循环、下排渣、反循环等推广应用情况,气动潜孔锤下排渣最大钻深达688 m,气动潜孔锤反循环最大钻深达654.1 m。针对我国矿山开采逐渐向深部发展,矿山分布散、区域广,地质类型多、差异大的特点,面向复杂地层深孔救援,分析了小直径钻孔气动潜孔锤技术存在的不足之处,重点分析了大直径救援孔气动潜孔锤正循环、下排渣、反循环等技术面临的主要问题,明确其复杂地层钻进时技术缺陷实质,建议进一步开展气动冲击定向钻进技术、大直径钻孔气液双循环钻进技术的研究。      

风动潜孔锤钻进技术在北京地铁降水中的应用研究

介绍了风动潜孔锤钻进技术在北京地铁工程降水中的施工实验,通过与其它成井工艺进行比较,讨论了引入该技术到北京地铁工程降水施工中的可行性与必要性。     

旋挖钻机用气动潜孔锤反循环硬岩钻进技术

为解决旋挖钻机在硬岩地层中施工困难的问题,借鉴地质钻探领域成熟的工艺方法,研制了适用于旋挖钻机用的空气潜孔锤反循环钻进工艺方法及设备。该工艺方法在不改变旋挖钻机任何结构的情况下,配套空气潜孔锤反循环钻具即可实现硬岩的快速钻进,解决了大口径钻探排渣困难的难题,且能够达到环保的要求。气动潜孔锤反循环钻具的设计全面考虑了大口径桩基施工及潜孔锤应用特点,气水龙头的双通道、大通孔设计满足进气排渣要求,反循环双壁钻杆为同心式,密封可靠,钻具的连接采用六方快速连接。通过在厦门地铁施工试验,验证了其可行性。     

RD20Ⅱ型钻机及空气潜孔锤钻进施工中若干问题探讨

采用RD20Ⅱ型钻机及空气潜孔锤钻进工艺,有效地解决了大口径煤层气孔、矿井通风孔、电缆孔及水源井等钻探施工中硬岩钻进效率低,干旱缺水地区钻探成本高,地层遇水易坍塌、缩径等问题。在介绍了RD20Ⅱ型钻机和QL系列潜孔锤结构特点的基础上,总结了在空气潜孔锤钻进中的一些问题及解决思路和措施。     

川南筠连岩溶发育区块煤层气钻井施工工艺

川南筠连地区煤层气资源丰富,但该区块岩溶发育,地质条件复杂,在煤层气钻井施工过程中容易出现井漏、井斜、井塌、排渣困难等问题,造成钻井效率低下。针对此种情况,采用了空气潜孔锤和普通钻井液循环相结合的钻井工艺：一开采用空气潜孔锤钻进,至一开完钻后,下入表层套管固井,继续采用空气钻井至最大井深,然后换用常规钻井液钻井至完钻。钻探效果显示,该种工艺的钻进周期比常规的钻井方法缩短了4-10d,钻井效率较高,取得了良好的经济效益。