分体式不提钻钻孔压水试验孔口装置的研发与应用

在钻探施工过程中,由于工程要求,必须对钻孔做孔口压水试验,根据钻孔吸水量、压力数据,检验钻孔的漏失及其他情况。传统孔口压水试验使用的孔口装置,必须把孔内钻具提出孔外,严重地影响工程施工进度。分体式不提钻钻孔压水试验孔口装置的研发,可在不提钻的情况下完成孔口压水试验作业,大幅度缩短施工工期,减轻工人的劳动强度,减少安全事故的发生,对钻探工程施工具有一定的经济价值和现实意义。本文详细介绍了研制的分体式不提钻钻孔压水试验孔口装置的结构、工作原理及使用方法,并与传统孔口压水装置进行了试验对比,验证了分体式不提钻孔口压水试验孔口装置工作的可靠性及优势。     

基于3D-ILC含内裂纹孔口脆性固体断裂特性试验

孔口问题为力学领域中经典问题之一,也是岩土如隧洞、巷道等工程领域重要的问题之一。随断裂力学的发展,对含裂纹孔口问题的研究也不断深入。但是,以往研究多集中在二维问题或者含表面裂纹的孔口问题,含纯内裂纹的孔口问题研究报道较少。基于3D-ILC技术（对表面无任何影响的情况下,凭空生成任意参数的深埋内裂纹）,在含有孔口的脆性材料中生成内裂纹,开展单轴压缩试验,与无裂纹完整孔口试样试验结果及已有文献进行对比,并开展理论与数值模拟研究。结果表明：（1）3D-ILC与传统方法相比,裂纹特征更为真实,为解决断裂力学中的三维内裂纹问题奠定了基础;（2）完整孔口试样裂纹形态主要有主裂纹与八字形裂纹;（3）含内裂纹试样裂纹形态以内裂纹扩展为主,主要有翼裂纹、次生裂纹、反翼裂纹、反向次生裂纹、竖向扭曲裂纹与主裂纹6种;（4）含裂纹孔口试样最终的破坏荷载比无裂纹孔口试样平均低76.49%,起裂应力较无裂纹孔口试样平均低96.72%;（5）通过数值模拟对完整孔口试样、含主裂纹孔口试样、含内裂纹孔口试样的裂纹扩展进行定性分析,与试验结论一致。该研究结果为含三维内裂纹的孔口脆性材料的断裂理论研究提供了物理试验基础。     

顶驱车载钻机空气潜孔锤钻进用低压防喷装置的研制

在空气潜孔锤钻进时,孔口安装防喷装置可将高速返出的粉尘或泥浆导离孔口,防止喷向工作台而污染孔口工作环境。综合考虑ZMK5530TZJ60型车载钻机孔口工作台结构特点、配套的斜坡钻杆外形特征、钻进工艺特点以及装卸操作环境等因素,设计了一款适用于顶驱车载钻机的空气潜孔锤钻进用低压防喷装置。该低压防喷装置具有结构简单、安装方便;通过胶芯与钻具之间的过盈实现孔口密封,密封胶芯补偿量大,可密封外径变化较大的斜坡钻杆;可在加接钻杆时更换密封胶芯;设置了2个导流口,上返流体在此压降变化小,有利于排渣的通畅等优点。现场试验表明,该低压防喷装置能够有效密封粉尘泄漏、明显改善孔口施工环境,达到了设计的目的。     

大直径反循环潜孔锤的密封方法与试验研究

可靠的密封结构是大直径反循环潜孔锤能够实现反循环钻进工艺的关键,同时也是大直径反循环潜孔锤设计的难点。现有的大直径反循环潜孔锤都是基于孔底钻具本体进行密封结构设计的。提出了一种孔底与孔口联合密封的方法,以该密封方法为设计原则研制了扩孔用φ710/311 mm集束式反循环潜孔锤与孔口密封装置,并配套φ127/70 mm双壁钻具进行了现场试验,取得了较好的连续反循环排渣效果,平均机械钻速为2.1 m/h,与常规牙轮钻头扩孔方法相比提高了2.6倍。试验结果表明孔底与孔口联合密封方法是可行的,值得进一步推广应用。     

利用静力触探护管进行承压水观测技术研究

利用静力触探护管,提出了一种新的承压水观测方法,通过现场试验证明该法在止水效果、孔口淤积、水位稳定时间、观测数据准确度上具有较大的优势。     

让压锚索在边坡支护中的应用试验研究及摩阻力问题的探讨

为研究让压锚索在边坡支护中的自身让压特性,获取让压实测资料,以江西洪屏电站高边坡为工程背景,结合图强工程材料有限公司研发的新型让压锚索,针对不同锚索长度、自由段长度等各种工况进行了现场试验,试验表明：在让压锚索张拉过程中,部分锚索出现了让压滑移现象,让压效果显著;但让压时,长锚索孔口张拉力与设计基础让压力相差很大,说明锚索孔口张拉力并未如理想状态那样全部传递给锚孔内部的锚索,而是很大一部分孔口拉力将用来克服锚索与锚孔之间的摩阻力,且量值上已达到不容忽视的程度。试验同时揭示了锚索长度、锚固长度、锚束及锚孔施工质量对摩阻力的大小起到关键性影响,锚索长度、自由段长度越长、锚束越多、锚孔质量越差,则摩阻力越大。并据此提出了未来边坡防护锚索设计中重点关注及有待于进一步研究的内容。     

中速喷浆法的研究与应用

利用建立人模拟旋喷装置，对喷浆提速进行了研究。模拟试验成果及初步分析表明，适当提高喷浆速度，不会影响成桩质量，在广州工地施工试验表明，钻孔孔口反浆后，中速喷浆，可节约水泥，而桩的承载力不变。     

陀螺定向钻进中孔口锁的改进及应用

在煤田陷落柱内施工注浆孔时,常需要施工分支孔,陀螺定向钻进是施工分支孔的手段之一,陀螺定向能否锁定已定好方位的入孔钻具是定向成败的关键一环.针对以前孔口锁锁定入孔钻具的弊端,提出了一种新孔口锁结构.该孔口锁由四部分组成上半部、下半部、固定螺丝、支撑腿.改进后的孔口锁既能方便锁定入孔钻具,又能提高定向中靶率.     

空气潜孔锤钻井中孔口管的埋设

我所与地矿部904地质大队于1991年在黑龙江地区及伊春地区施工6口井，在孔口管埋设方面获得如下一些经验。1．孔口管尺寸的选择孔口管尺寸的选择以保证钻孔不形成较大的直径差为原则，来保证潜孔锤钻进中的上返风速不低于     

脚踏安全活动井口台介绍

脚踏活动式孔口安全台(以下简称孔口台)是我队在建队初期新工人较多,技术操作不熟练的情况下,在工人操作垫叉时,连续发生了被竖机卡盘等砸掉手指头的人身事故后,经研究试制了一种新的孔口设备,经过较长时间的实际应用证明效果良好。现就该工具的优点、构造、使用方法介绍如下:     

双液静压注浆在丰沙线35号桥卵漂石地层的应用

在丰沙线35号桥加固工程的4、5号墩钻孔灌注桩施工中,采用回转滚刀钻进卵漂石地层,为确保孔壁稳定,对桩孔壁进行了双液注浆.在注浆孔成孔、压浆管安放、孔口架桥封堵及双液压浆过程中遇到了较多棘手问题,经施工现场多次试验和改进,解决了双液浓度及注入配比、架桥封堵孔口、双液分离注浆、窜浆处理和合理压浆量控制等技术难题,并取得了理想的注浆效果,确保了钻孔灌注桩顺利进行.     

双层压缩孔口管

煤矿竖井注浆钻孔的孔口管承受较大的注浆压力，要求不漏浆，不泄压。特别是地下水大量涌出，或钻进中突然遇到高压水的钻孔，埋设好钻孔孔口管，是钻孔注浆效果好坏的一个关键问题。第一期施工的六个注浆孔用混凝土预埋孔口管的方法，工时长，费用大，在施工第二期六个钻孔时我们采用了自己设计、自行加工的“双层压缩孔口管”，取代用混凝土预埋的方法，获得成功。承受注浆压力200kg/cm~2时不漏浆，不泄压，完全满足了注浆工艺的要求。这种孔口管不但效果好，而且结构简单，加工容易。     

重庆小南海水库地震堆积坝体帷幕灌浆试验研究

小南海地震堆积坝体孤块石多,孔隙率大,局部架空现象明显,防渗整治难度较大。灌浆试验采用硬质合金或金刚石钻头回转钻进、泥浆护壁的钻孔方法,采用孔口封闭、自上而下分段、孔内循环式的灌浆方法,使用水泥粘土浆液,适当提高中排孔的灌浆压力,可以较好地解决堆积坝体的渗漏问题。从灌浆试验成果、检查孔压水试验及岩芯采取情况分析,灌浆效果明显,达到了试验的预期目的。     

螺杆马达在极倾斜地层中的应用

针对云南宣威华泽项目施工钻孔地层倾角极陡的情况,经过反复试验,探索出针对该地层的孔口定向＋螺杆马达定向钻具的施工方法,及时完成了钻探施工,取得了很好的经济效果。介绍了螺杆马达在该矿区的应用及取得的效果。     

松树镇煤矿Ⅱ层煤中风压空气钻进试验

松树镇煤矿Ⅱ层煤为松软突出煤层,煤层瓦斯抽采钻孔深度浅、效率低,严重影响瓦斯抽采和煤炭开采。运用松软突出煤层中风压空气钻进技术进行试验,在Ⅱ层煤中最深钻进102 m,且孔口集尘器和无动力多级除尘器组成的除尘系统操作简便、效率高,能够有效地解决钻进过程中的粉尘污染问题,取得良好的试验效果。      

压水试验的一项革新——水压阻塞器

在改进压水试验的阻塞方法中,我院各勘探队巳普遍采用“单管”代替“双管”,以便利上下管子和阻塞操作步骤。但是,用这个方法时在阻塞器下面的试验段中,必须配置长度等于试段长的钻桿起“支撑作用”,当孔口加压时,橡皮球才能压扁而阻     

DX型消泡剂的研制

泡沫钻进中，聚集在孔口的废泡沫严重污染了周围环境，影响工人操作。为此研制了属有机硅类型的DX型消泡沫剂。采用该消泡剂可对废泡沫进行迅速、简便、无新污染的消泡处理。还介绍了消泡剂的种类、选择原则及现场试验。     

锦屏一级水电站深部裂缝控制性灌浆技术研究

针对锦屏一级水电站深部裂缝加固技术难题,在对深部裂缝工程地质特征及其灌浆加固技术特点分析基础上,对水泥-水玻璃控制性灌浆技术进行了研究。首先对水泥-水玻璃灌浆作用机理进行分析,然后主要从胶凝时间和强度两方面对水泥-水玻璃浆液进行试验研究,分析了水玻璃和缓凝剂加量对浆液胶凝时间和强度的影响规律,并按初凝时间为5min的情况进行了水泥-水玻璃浆液配比设计。最后,提出采用水泥-水玻璃双液孔口混合式灌浆方法,采用自上而下、孔口封闭、纯压式灌浆方式对深部裂缝进行固结灌浆加固处理。由此初步建立了锦屏一级深部裂缝灌浆加固处理技术研究方案。     

考虑浆液黏度时空变化的速凝浆液渗透注浆扩散机制研究

速凝类浆液的黏度时变性及双液注浆方式导致浆液黏度空间分布不均匀,在渗透注浆理论模型中应当考虑浆液黏度空间分布不均匀性的影响。基于黏度时变性宾汉流体本构模型,引入了描述渗流过程的均匀毛管组模型,建立了恒定注浆速率条件下考虑浆液黏度时空变化的一维渗透注浆扩散模型。设计了一维可视化渗透注浆扩散模拟试验系统,获得了不同介质渗透率及不同注浆速率条件下水泥-水玻璃浆液(C-S)注浆压力随时间变化规律。研究结果表明:考虑浆液黏度空间分布不均匀性时,孔口注浆终压计算值为试验值的1.2~1.4倍,浆液扩散距离计算值为试验测量值的0.9~1.1倍,计算值与试验值的误差在可接受范围内,所创建的理论模型可较好地描述速凝浆液一维渗透注浆扩散过程。不考虑浆液黏度空间分布不均匀性时,孔口注浆终压计算值为试验值的3.5~4.1倍,浆液扩散距离计算值为试验测量值的0.5~0.7倍,显著高估了注浆压力、低估了浆液扩散范围。因此,在注浆设计中应充分考虑速凝浆液黏度空间分布不均匀性。     

套管防跑措施

栖霞山矿区地层岩石胶结松散,钻孔多有超径现象,钻进中跑套管严重。过去用孔口夹紧固定或随跑随接法解决,常造成套管脱扣或孔口坍塌而找不到套管头。我队302机,自1983年采用双径套管施工7个钻孔,有效地解决了跑套管的问题。