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文檔簡介

水文地質(zhì)、工程地質(zhì)鉆探技術(shù)要求第一篇:水文地質(zhì)、工程地質(zhì)鉆探技術(shù)要求XX礦可行性論證工作方案水文地質(zhì)、工程地質(zhì)鉆探技術(shù)要求為了滿足方案編制需求,需要沿礦區(qū)周邊共布置水文地質(zhì)鉆孔X個(gè),孔深約X米;工程地質(zhì)鉆孔約X個(gè),孔深約X米;洛陽鏟孔X個(gè),孔深X米。見《XXXXX探孔布置圖》。1、水文地質(zhì)鉆探(抽水試驗(yàn)、成井做長觀孔)(1)水文地質(zhì)鉆探技術(shù)要求.水文地質(zhì)勘探抽水孔(井)的鉆探方法:采用清水鉆進(jìn),濾水管部分采用鋼花管纏絲包網(wǎng),過濾管直徑要求:松散層不小于127血,基巖不小于110血;抽水試驗(yàn)孔終孔直徑要求:較過濾管直徑大1?2級(jí),填料時(shí)大150?200mm;過濾管長度要求:含水層厚度>30m,長度取20-30m;含水層厚度v30m,長度與厚度一致?;鶐r中,當(dāng)孔壁穩(wěn)定或溶洞充填物較少時(shí),可不設(shè)置過濾器,鉆孔直徑不小于91皿叫施工完成后,采用空壓機(jī)與水泵聯(lián)合洗井。.觀測孔的鉆探方法,采用清水跟管鉆進(jìn),孔徑90mm;濾水井管采用PVC管,管徑75mm;濾水管采用PVC管穿孔鉆眼包網(wǎng),長度2?3米。.抽水孔(井)鉆探過程中按工程勘察的控制孔進(jìn)行地層描述,同時(shí)進(jìn)行取樣,鉆探中每2米取樣一個(gè),變層加取,重量1kg左右,必要時(shí)進(jìn)行測試。.洗井要求:對(duì)水文地質(zhì)勘探抽水孔(井)采取空壓機(jī)與水泵聯(lián)合洗井方式,達(dá)到水清砂凈。對(duì)觀測孔采取反沖洗方式洗井,即向觀測孔注水,并利用空壓機(jī)吹洗,交替進(jìn)行。.濾水管制作:濾水管采用鋼花管纏絲包網(wǎng)。規(guī)格:管徑0110mm。采用0110mm鋼管制作,每5?10cm鉆一個(gè)3?5mm孑-籠外纏聚乙稀加強(qiáng)絲。底部封閉。過濾網(wǎng),網(wǎng)眼直徑:(2?2.5)dcp濾水管長度不超過5.0m。.井管下入:下過濾器前用符合標(biāo)準(zhǔn)清孔。用直接提吊法下過濾器,接頭處可以焊接或套接。c.下放過程中要慢、穩(wěn)、不能刮靠孔壁。d.井孔垂直度不超過1%。。⑦.填礫:a.填礫時(shí)必須保證濾水管平直、居中。b.必須沿過濾器四周均勻連續(xù)填礫。c.投礫量超過濾水管頂部2?3米。⑧.洗井:投礫后立即向孔內(nèi)注入清水,將泥漿替出。下入潛水泵抽水,采用抽灌洗井法,先進(jìn)行抽水,再進(jìn)行孔口灌水,交替進(jìn)行。洗井時(shí)要經(jīng)常觀察孔口排水的水質(zhì)變化,不含泥漿或鉆粉等污染物質(zhì)即可。洗井時(shí)應(yīng)定時(shí)(半小時(shí))觀測一次出水量。根據(jù)底層情況,適當(dāng)調(diào)節(jié)洗井強(qiáng)度和時(shí)間,細(xì)顆粒地層不宜長時(shí)間強(qiáng)力洗井。觀測井利用附近的勘察孔。孔內(nèi)下入PVC管作為過濾器。規(guī)格:075mm,外纏過濾網(wǎng)。通過兩次簡易抽水試驗(yàn)對(duì)比驗(yàn)證,同降深的單孔出水量增大不超過5%,或洗孔結(jié)束前的含砂量不大于1/20000(體積比)。(2)抽水試驗(yàn)技術(shù)要求.抽水前對(duì)抽水孔和觀測孔進(jìn)行水位統(tǒng)測,測定靜水位,并測量水溫。當(dāng)抽水試驗(yàn)孔深度范圍內(nèi)有兩個(gè)以上含水層時(shí),應(yīng)分層量測靜止水位。觀測下一層水位時(shí),應(yīng)下置套管封閉上一含水層的地下水。如水頭高出地表,則應(yīng)接管觀測承壓水的水頭高度。.抽水試驗(yàn)采用穩(wěn)定流法和非穩(wěn)定流法,按《供水水文地質(zhì)勘察規(guī)范》(GB50027?2001)要求進(jìn)行觀測。分別計(jì)算含水層的滲透系數(shù)、影響半徑等。.在含水層復(fù)雜且富水性較強(qiáng)的區(qū)段,應(yīng)采用分層或分段抽水,分別評(píng)價(jià)不同含水層滲透性,計(jì)算越流系數(shù)。分層抽水時(shí)要確保止水效果,管外水位在兩小時(shí)內(nèi)變化小于0.1m。.抽水試驗(yàn)采取分段抽水,降深控制在三段,以推求最大涌水量。最大降深要求:當(dāng)潛水時(shí)宜接近含水層厚度(完整孔)或過濾器長度(非完整孔)的1/2深度處,承壓含水層最大降深不宜低于含水層頂板,另外兩段分別控制在最大降深的1/3和2/3左右?;鶐r抽水試驗(yàn)降深應(yīng)從大到小,松散層抽水試驗(yàn)降深應(yīng)從小到大。當(dāng)勘探孔的出水量較小或試驗(yàn)時(shí)出水量已達(dá)到極限時(shí),水位降深次數(shù)可適當(dāng)減少,但不得少于2次。個(gè)別地段進(jìn)行混合抽水試驗(yàn),計(jì)算混合含水層的有關(guān)水文地質(zhì)參數(shù)。.群井抽水試驗(yàn)采用一次最大降深,按穩(wěn)定流和非穩(wěn)定流方法進(jìn)行,以獲取干擾井的干擾系數(shù).穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)的水位穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn),在抽水試驗(yàn)穩(wěn)定延續(xù)時(shí)間內(nèi),水位無持續(xù)上升或下降趨勢;動(dòng)水位不得大于平均水位降深的1%或水位穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)波動(dòng)值不超過5cm。穩(wěn)定延續(xù)時(shí)間要求:卵石、圓礫、礫砂、粗砂宜達(dá)到8h,中砂、細(xì)砂、粉砂:宜達(dá)到16h,基巖宜達(dá)到24h。.抽水試驗(yàn)結(jié)束后或中途停止時(shí),必須觀測恢復(fù)水位。在停止抽水后第1、2、3、4、5、6、8、10、15、20、25、30、40、50、6080、100、120分鐘進(jìn)行觀測,以后每隔30分鐘觀測一次,若連續(xù)三小時(shí)水位不變;或水位呈單向變化,連續(xù)四小時(shí)內(nèi),每小時(shí)水位變化不大于1cm;或水位升降與自然水位變化一致時(shí),即可停止觀測。.地下水流向宜利用等水位線采用幾何法測定,流速采用視電阻率法。.抽水過程對(duì)抽取的地下水要進(jìn)行含砂、含泥量測定,抽水試驗(yàn)法結(jié)束前采取水樣采取水質(zhì)化驗(yàn)分析,分層抽水時(shí)應(yīng)分別取樣。抽水試驗(yàn)要對(duì)周圍的環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測。。抽水試驗(yàn)設(shè)備:水泵采用潛水泵,水量采用水平螺翼。式水表計(jì)量,水位觀測采用點(diǎn)測水位計(jì)。出水量的測量要求:當(dāng)采用堰箱或孔板流量計(jì)時(shí),水位測量。應(yīng)讀到毫米;當(dāng)采用容積法時(shí),量桶充滿水的時(shí)間不宜少于15s;當(dāng)采用水表時(shí),讀數(shù)精確到0.001m3。抽水試驗(yàn)過程中應(yīng)及時(shí)繪制Q-S草圖,檢查試驗(yàn)是否成功。。如不成功須檢查原因,重新試驗(yàn)。2、工程地質(zhì)鉆探(1)勘探孔的布置根據(jù)國標(biāo)《巖土工程勘察規(guī)范》〔GB50021-2001,2009版〕,工程孔主要沿XX礦區(qū)周邊居民點(diǎn)布置,部分布于離村莊較遠(yuǎn)的耕地區(qū)土路旁。總孔數(shù)約X個(gè),孔數(shù)看控制程度進(jìn)行增減,均為技術(shù)孔,終孔進(jìn)入中風(fēng)化巖X米,平均孔深約X米。(2)鉆探工藝設(shè)備采用XY-1型液壓工程鉆,鉆進(jìn)方法采用泥漿護(hù)壁或套管跟進(jìn),錘擊或回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)全孔取芯的施工工藝(地下水位以上土層采用干作業(yè)的鉆探方法)。土層及全、強(qiáng)風(fēng)化巖采用合金鉆頭,堅(jiān)硬基巖采用金鋼石鉆頭。鉆探操作、回次進(jìn)尺、鉆探記錄和巖土編錄工作均符合規(guī)范要求。(2)巖芯采取率要求粘性土的樣芯采取率大于80%,每回次鉆進(jìn)進(jìn)尺不得超過2m;砂性土樣芯采取率大于60%,每回次鉆進(jìn)進(jìn)尺不得超過1.5m;強(qiáng)、中風(fēng)化巖層巖芯采取率大于65%,每回次鉆進(jìn)進(jìn)尺不得超過1.5mo(3)鉆探野外原始記錄及終孔要求鉆進(jìn)過程中必須及時(shí)填寫好《鉆探班報(bào)表》,及時(shí)做好記錄,鉆入中風(fēng)化巖層時(shí),必須記錄鉆進(jìn)時(shí)效,如遇軟弱夾層,必須及時(shí)記錄其起止深度。鉆探終孔前,必須由技術(shù)人員或監(jiān)理工程師驗(yàn)收合格后,方能終孔移位。(4)取巖土樣及室內(nèi)試驗(yàn)要求、原位測的方法與要求每個(gè)孔均按規(guī)范要求分層取巖土樣及做標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn),除此還有特別要求,要求每孔0.5?1.0m位置均需取土樣,此位置土樣除做常規(guī)土工試驗(yàn)外,還需測定土的滲透系數(shù);在深度1.0?2.0m范圍每孔均須做標(biāo)貫試驗(yàn)。A、取樣及其分析要求a.取土樣:根據(jù)地層特征、取樣深度、設(shè)備條件和試驗(yàn)項(xiàng)目的不同,合理地選擇取土器類型,按操作規(guī)程進(jìn)行取樣工作。取樣前要先清孔,取樣時(shí)對(duì)一般的粘性土可采用一般的取土器,采用重錘少擊法,打入深度般不大于30cm。取軟土?xí)r,要米用溥壁取土器,米用靜壓法壓入,壓入長度不大于取土器的長度。對(duì)砂土采用單動(dòng)或雙動(dòng)三重管取樣,對(duì)砂類土應(yīng)米用取砂器以減少對(duì)砂類土的擾動(dòng)。取土、砂器提出地面后,土樣筒取出后,必須立即用干棉紗擦凈,不得進(jìn)水和松開,用刀將土樣兩端削平并蓋上土樣蓋;土樣妥善密封(纏膠布、封蠟),防止?jié)穸茸兓?,并避免暴曬,防止受震、擾動(dòng),貼好標(biāo)簽,標(biāo)明上下,放土樣箱內(nèi),土、砂樣應(yīng)直立安放,及時(shí)送往試驗(yàn)室。取巖樣:一般用有內(nèi)層包裝的濕紙包好,再用塑料透明膠布纏住,用標(biāo)簽注明巖樣的名稱、長度。米取的巖樣尺寸須滿足試塊加工的要求。選取巖樣(對(duì)軟質(zhì)巖應(yīng)進(jìn)行密封)包裝,貼好標(biāo)簽,送往試驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)。取樣的數(shù)量(長度)應(yīng)滿足試驗(yàn)要求;試驗(yàn)時(shí)的試樣制作、試驗(yàn)操作及數(shù)據(jù)處理由試驗(yàn)專業(yè)技術(shù)人員嚴(yán)格按有關(guān)規(guī)范的要求進(jìn)行。地下水樣的采?。阂话闳』旌纤畼?,水樣每件2瓶,各瓶不得少于750ml及500ml,后一瓶水樣應(yīng)立即加入2?3g大理石粉。采取水樣深度宜在水面0.50m以下,取水容器應(yīng)徹底清洗,并及時(shí)送試驗(yàn)室進(jìn)行化驗(yàn)。土的室內(nèi)試驗(yàn)要求土的試驗(yàn)要求:土工試驗(yàn)按國標(biāo)《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T50123—99)執(zhí)行。對(duì)粘性土的要求做天然含水量、土粒比重、天然密度、孔隙比、飽和度、液限、塑限、塑性指數(shù)、液性指標(biāo)、粘聚力、內(nèi)摩擦角、壓縮系數(shù)、壓縮模量等物理力學(xué)指標(biāo),除此,深度0.5?1.0m位置的土樣需測定滲透系數(shù)。砂性土進(jìn)行顆粒分析,必要時(shí)做密度、比重、滲透系數(shù)、水上和水下休止角試驗(yàn)。巖石試樣做天然狀態(tài)和飽和狀態(tài)的單軸抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。一般情況下(指標(biāo)的數(shù)量個(gè)),應(yīng)提供巖土參數(shù)的最大值、最小值、平均值、標(biāo)準(zhǔn)值、標(biāo)準(zhǔn)差及變異系數(shù)。指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)數(shù)量少于6個(gè)時(shí),可根據(jù)指標(biāo)的范圍值,結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗(yàn),給出經(jīng)驗(yàn)值。f地下水質(zhì)及土的腐蝕性分析試驗(yàn)。取樣做簡分析試驗(yàn),評(píng)價(jià)地下水及土對(duì)砼結(jié)構(gòu)及砼結(jié)構(gòu)中鋼筋的腐蝕性。分析項(xiàng)目一般有PH值、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、HC03-、CO32-、侵蝕性C02、游離C02、NH4+、OH-等。B原位測試要求標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)?zāi)康模喝_動(dòng)樣、鑒別和描述土的類別;確定粘性土的稠度、確定砂土的密實(shí)度,確定天然地基土的承載力及地基土的變形參數(shù);判定飽和砂土、粉土的地震液化的可能性及液化等級(jí)。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)應(yīng)提供實(shí)測擊數(shù)、試驗(yàn)孔號(hào)、試驗(yàn)深度、試驗(yàn)的巖土層等資料,并進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。標(biāo)貫試驗(yàn)一般在砂土、粉土和粘性土、殘積土、全風(fēng)化巖和強(qiáng)風(fēng)化巖中進(jìn)行;標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)垂向間距控制在1.5?2.0m;同一地質(zhì)單元體內(nèi),每層標(biāo)貫試驗(yàn)次數(shù)不少于6次。當(dāng)在30cm內(nèi)錘擊數(shù)連續(xù)2次達(dá)到并超過50擊時(shí),可停止試驗(yàn),記錄擊數(shù)并修正。當(dāng)擊數(shù)已達(dá)50擊而貫入深度未達(dá)30cm時(shí),可終止試驗(yàn)并按N=30x50/AS(AS為50擊時(shí)的貫入度)換算標(biāo)貫擊數(shù)。3、洛陽鏟探洛陽鏟探主要用于鉆機(jī)難以進(jìn)場、基巖埋深不大的地段,主要用于查明第四系淺層土層的性質(zhì)與厚度,在基巖淺埋地段查明地層巖性。探深Xm,洛陽鏟長度Xm。洛陽鏟探孔根據(jù)調(diào)查控制需要布置,本次調(diào)查布置約X個(gè)探點(diǎn),洛陽鏟探施工由兩個(gè)工人打入,地質(zhì)員進(jìn)行巖性鑒定及記錄。四、工期計(jì)劃及人員、設(shè)備安排(一) 工期進(jìn)度計(jì)劃根據(jù)委托方的要求,包括野外地質(zhì)調(diào)查及室內(nèi)報(bào)告編寫,項(xiàng)目工期兩個(gè)月,由此,我們安排首先進(jìn)行野外填圖測繪,然后進(jìn)行水文孔、工程孔的鉆探施工及洛陽鏟探。進(jìn)度計(jì)劃如下表:(二) 人員配置及組織機(jī)構(gòu)鉆探技師2人:負(fù)責(zé)鉆探技術(shù)、鉆機(jī)操作、班組人員調(diào)配及協(xié)助安全工作;鉆探技術(shù)熟練工人6人:負(fù)責(zé)鉆孔施工及洛陽鏟施工,協(xié)助技術(shù)員孔內(nèi)原位測試、取樣等。1、擬投入鉆探設(shè)備拉鉆機(jī)用小型工具車:一輛鉆機(jī):2臺(tái)洗井及抽水試驗(yàn)設(shè)備:一套洛陽鏟:1把取樣設(shè)備:4套五、其他說明第二篇:探析工程地質(zhì)鉆探技術(shù)摘要:工程地質(zhì)鉆孔的直徑應(yīng)根據(jù)工程要求、地質(zhì)條件再結(jié)合鉆探方法、鉆探設(shè)備予以綜合確定。為了劃分地層而進(jìn)行的鉆孔,鉆孔直徑一般不宜小于33mm;為采取原狀土樣而進(jìn)行的鉆孔,孔徑大小不宜小于108mm;為采取巖芯試樣的鉆孔,對(duì)于軟質(zhì)巖石其直徑不宜小于108mm,對(duì)于硬質(zhì)巖石其直徑不宜小于89mm。常見的鉆探方法有很多種,根據(jù)破碎巖土的方法可分為:沖擊鉆探、回轉(zhuǎn)鉆探、沖擊回轉(zhuǎn)鉆探、振動(dòng)鉆探等。常用的地質(zhì)鉆探設(shè)備主要包括動(dòng)力機(jī)、鉆機(jī)、泥漿泵、鉆桿和鉆頭等。本文就根據(jù)自身工作經(jīng)驗(yàn),針對(duì)地質(zhì)鉆探技術(shù)的相關(guān)要點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)闡述。關(guān)鍵詞:地質(zhì)鉆探;鉆進(jìn)技術(shù);鉆孔1地質(zhì)鉆探技術(shù)設(shè)備現(xiàn)狀鉆探技術(shù)設(shè)備是鉆孔工程中的關(guān)鍵組成部分,它隨著鉆探工藝和鉆探方法的發(fā)展而變化,同時(shí)它也直接影響著鉆探技術(shù)水平的進(jìn)步。地質(zhì)鉆探設(shè)備是指直接用于鉆探施工中的機(jī)械設(shè)備,主要包括動(dòng)力機(jī)、鉆機(jī)、泥漿泵等,其中最重要的部分,也是核心部分為鉆機(jī)。這里主要對(duì)鉆機(jī)現(xiàn)狀進(jìn)行闡述。1.1全液壓動(dòng)力頭巖芯鉆機(jī)全液壓動(dòng)力頭巖芯鉆機(jī)現(xiàn)已成為國外鉆探工程中的主流鉆機(jī)機(jī)型,而且已經(jīng)形成完整的規(guī)模,其具有如下結(jié)構(gòu)特點(diǎn):液壓動(dòng)力頭式回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)、無級(jí)調(diào)速模式、長行程的給進(jìn)系統(tǒng)、機(jī)械化自動(dòng)化程度高、液壓絞車式提升系統(tǒng)、配套器具齊全、在鉆孔中能做較大范圍角度調(diào)整的桅桿機(jī)構(gòu)等特點(diǎn)。1.2新型中深孔鉆機(jī)新型中深孔鉆機(jī)多為多功能鉆機(jī)。隨著復(fù)合鉆探技術(shù)的進(jìn)步,即金剛石巖芯鉆探、空氣反循環(huán)連續(xù)取樣鉆探、空氣潛行錘取樣鉆探等鉆進(jìn)工藝的廣泛使用,適用該復(fù)合鉆進(jìn)的多功能鉆機(jī)得到了飛速發(fā)展。1.3自動(dòng)化、智能化鉆機(jī)自動(dòng)化、智能化鉆機(jī)在歐美地區(qū)已經(jīng)成熟使用。一些新型的鉆機(jī)系列早已實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化,如典型適合金剛石鉆進(jìn)的高轉(zhuǎn)速低扭矩鉆機(jī)適用于地表或巷道內(nèi)工作。更有一系列的鉆機(jī)真正實(shí)現(xiàn)了機(jī)臺(tái)單人操作。1.4國內(nèi)鉆探設(shè)備目前,國內(nèi)地質(zhì)鉆探設(shè)備的主力機(jī)型仍為立軸式巖芯鉆機(jī),同時(shí),全液壓動(dòng)力頭巖芯鉆機(jī)正在快速地增長中。而對(duì)于深部礦山區(qū)的鉆探工程,國產(chǎn)的坑道鉆機(jī)得到廣泛使用,其也得到了大規(guī)模地發(fā)展。在煤氣層鉆探中所采用的煤層氣鉆機(jī)大多采用水源鉆機(jī)、物探鉆機(jī)或進(jìn)口鉆機(jī),這也使得國內(nèi)的煤層氣鉆機(jī)能有個(gè)廣闊的市場。2地質(zhì)鉆探技術(shù)地下鉆探技術(shù)是向地質(zhì)體鉆孔并破碎孔底巖石的方法及鉆進(jìn)工藝的綜合。根據(jù)不同的鉆進(jìn)目的,我們可以采取不同的鉆進(jìn)方式和鉆探設(shè)備,從而形成各種不同鉆探方法。在鉆進(jìn)的過程中,原始機(jī)械的方法進(jìn)行巖石的破碎現(xiàn)在仍然被采用。根據(jù)不同的外力的作用方式,可將現(xiàn)鉆探方法分為沖擊式鉆探、回轉(zhuǎn)式鉆探、沖擊回轉(zhuǎn)式鉆探和振動(dòng)式鉆探,個(gè)別特殊地層條件下噴射式鉆探也常常被采用。如果根據(jù)鉆探切削工具的不同又可將鉆探方法分為鋼粒鉆探、硬質(zhì)合金鉆探和金剛石鉆探。根據(jù)鉆探的目的和作用不同可分為水文地質(zhì)鉆探、固體礦產(chǎn)鉆探、工程地質(zhì)鉆探、地?zé)徙@探、砂礦床鉆探、石油天然氣鉆探、科學(xué)(超深孔)鉆探和地表取樣鉆探等。如按所用沖洗液和循環(huán)方式又可分為泥漿鉆探、清水鉆探、空氣鉆探、正循環(huán)鉆探以及反循環(huán)鉆探等。按鉆探區(qū)域的不同又可分為極地鉆探、陸地鉆探、水域鉆探以及月面鉆探等。除此之外,還有一些高效的鉆探方法如熱力法、熔融法和化學(xué)方法等,但這些方法因?yàn)槌杀靖?、技術(shù)難度大而未得到廣泛適用。其中熱力法包括高頻電流鉆、火焰噴射鉆、微波鉆等,熔融法包含等離子鉆、電熱鉆、激光鉆等,而化學(xué)方法常用的是利用化學(xué)試劑將巖石進(jìn)行破碎。2.1沖擊式鉆探?jīng)_擊式鉆進(jìn)是始創(chuàng)于中國的一種古老的鉆井方法,早在11世紀(jì)傳入西方,目前在中國和國外都還在廣泛適用。其鉆進(jìn)原理在于使用鋼絲繩或鉆桿相連用一字型或十字形鉆頭,上下運(yùn)動(dòng)沖擊巖石,同時(shí)撈出巖屑和巖粉,形成鉆孔。影響沖擊鉆進(jìn)的速度主要是沖擊頻率、沖擊功、沖擊方式及傳遞三要數(shù)。沖擊頻率對(duì)鉆進(jìn)速度的影響根據(jù)沖擊的頻率不同,可將其分為4類:低頻、中頻、高頻和超高頻。沖擊頻率與鉆進(jìn)效率是成正比的,但當(dāng)沖擊頻率達(dá)到某一定值后,這個(gè)比例關(guān)系就不再存在,相反而有所下降。這是因?yàn)閱挝粫r(shí)間內(nèi)的重復(fù)次數(shù)多,孔內(nèi)的巖屑來不及排出,沉積在鉆頭部位起到一個(gè)緩沖的作用。另外,沖擊頻率大,必然沖擊時(shí)間過短,導(dǎo)致沖擊功對(duì)于巖石的作用時(shí)間不夠長,破巖不夠完全而達(dá)不到高效率的體積破碎。沖擊功大小對(duì)鉆進(jìn)速度有著最直接的影響。研究表明:在鉆頭直徑固定時(shí),不同的沖擊功破碎的單位體積巖石所需的沖擊功是不同的,而且數(shù)值相差很大,這就說明了沖擊功在沖擊式鉆進(jìn)中的地位。沖擊方式及傳遞對(duì)鉆進(jìn)速度的影響按振動(dòng)源不同可分為機(jī)械式、氣(液)動(dòng)式和電磁式3種類型。其中重點(diǎn)介紹機(jī)械式?jīng)_擊鉆,機(jī)械式也稱為機(jī)械慣性式。這種利用凸輪的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生沖擊力的沖擊方式的最大特點(diǎn)就是結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、振動(dòng)力大,但同時(shí)其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)也限制了在水平孔鉆進(jìn)中的應(yīng)用。2.2回轉(zhuǎn)式鉆探回轉(zhuǎn)式鉆進(jìn)是當(dāng)前用的最普通的鉆進(jìn)方法,這是利用鉆具的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)破碎巖層而成孔的一種鉆進(jìn)方法。鉆機(jī)分為大、小鍋錐鉆機(jī),正、反循環(huán)轉(zhuǎn)盤式鉆機(jī),液壓動(dòng)力頭式鉆機(jī),潛孔振動(dòng)回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)等。相對(duì)簡單的回轉(zhuǎn)鉆機(jī)只有簡單的鉆進(jìn)裝置,完善結(jié)構(gòu)的回轉(zhuǎn)式鉆機(jī)除了具備鉆進(jìn)裝置外還具有循環(huán)洗井裝置。回轉(zhuǎn)鉆機(jī)中的另一種轉(zhuǎn)盤式水井鉆機(jī)的鉆具包括鉆桿和鉆頭?;剞D(zhuǎn)速度視鉆機(jī)而異,如石油鉆機(jī)在—般情況下最高為160r/min,金剛石鉆機(jī)最高可達(dá)到2400r/min。常用的鉆桿的名義直徑有60、73、89和114mm等4種,鉆頭分全面鉆進(jìn)用鉆頭和環(huán)狀鉆進(jìn)用鉆頭2大類。大、小鍋錐利用其鍋錐形鉆具旋轉(zhuǎn)切削土層,兩者都可由人力或動(dòng)力驅(qū)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)過程中切下的土屑或巖屑掉落到鍋內(nèi),隨后提升到地面倒出。其結(jié)構(gòu)簡單工效低,只能用于一般的土層或軟質(zhì)巖層地層條件。正、反循環(huán)泥漿洗井轉(zhuǎn)盤式鉆機(jī)由塔架、卷揚(yáng)機(jī)、轉(zhuǎn)盤、鉆具、泥漿泵、水龍頭和電動(dòng)機(jī)等組成。作業(yè)時(shí),動(dòng)力機(jī)提供的扭矩通過傳動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤,由主動(dòng)鉆桿帶動(dòng)鉆頭旋轉(zhuǎn)破碎巖層。泥漿通過泥漿泵注入鉆桿與孔壁之間的環(huán)形區(qū)域起到潤滑鉆桿和冷卻鉆頭的作用。2.3沖擊回轉(zhuǎn)式鉆探?jīng)_擊回轉(zhuǎn)式鉆進(jìn)是指用沖擊和回轉(zhuǎn)2種方式同時(shí)破碎巖石的鉆探方式。作業(yè)時(shí),以鉆桿帶動(dòng)鉆頭低轉(zhuǎn)速回轉(zhuǎn),在軸向鉆頭的壓力下,再利用通過鉆桿中心的液體或氣體產(chǎn)生的沖擊力,以沖擊和回轉(zhuǎn)2種方式破碎巖石,充分發(fā)揮沖擊和回轉(zhuǎn)切削2種作用來形成鉆孔或采取巖芯。這種方法起源于19世紀(jì)的歐洲,1958年才被中國地質(zhì)部所重視而開始研究,20世紀(jì)70年代發(fā)展較快。沖擊回轉(zhuǎn)式鉆進(jìn)的優(yōu)點(diǎn)在于其能大大提高硬質(zhì)層轉(zhuǎn)速和回轉(zhuǎn)進(jìn)尺長度,降低鉆孔彎曲程度,明顯降低工程成本。沖擊回轉(zhuǎn)鉆探通常采用以下2種沖擊器實(shí)現(xiàn),一種是利用鉆孔中沖洗液能量驅(qū)動(dòng)的沖擊器來實(shí)現(xiàn),稱液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆探;另一種則利用壓縮空氣驅(qū)動(dòng)的風(fēng)動(dòng)沖擊器實(shí)現(xiàn),稱氣動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆探。液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆探系統(tǒng)是有泥漿泵將沖洗液注入沖擊器驅(qū)動(dòng)液動(dòng)錘來產(chǎn)生動(dòng)力對(duì)巖芯管和鉆頭進(jìn)行沖擊,鉆桿則有鉆機(jī)提供扭矩回轉(zhuǎn)并同時(shí)對(duì)鉆頭施壓。這種鉆探方法也常與繩索取芯鉆具相結(jié)合,被稱為繩索取芯式液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆探。液動(dòng)沖擊器是沖擊回轉(zhuǎn)鉆探中的關(guān)鍵組成部分。液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆探適用于地質(zhì)巖芯鉆探、工程地質(zhì)鉆探等,而且適合反循環(huán)鉆探和深孔鉆探中。2.4振動(dòng)式鉆探振動(dòng)式鉆進(jìn)過程中利用振動(dòng)器帶動(dòng)鉆桿和碎巖工具產(chǎn)生周期性振動(dòng)力。它除利用地表振動(dòng)器和鉆具對(duì)地層產(chǎn)生垂直靜載外,還有鉆具上下振動(dòng)產(chǎn)生的高頻沖擊振動(dòng)所產(chǎn)生的動(dòng)載,對(duì)巖層周圍或土層產(chǎn)生振動(dòng)。在高頻的振動(dòng)下,巖層或土層的強(qiáng)度下降,巖層和土層在鉆具和振動(dòng)器自重和振動(dòng)力的聯(lián)合作用下,使鉆頭鉆進(jìn)巖土層,從而實(shí)現(xiàn)鉆進(jìn)的過程。振動(dòng)鉆進(jìn)常采用機(jī)械式雙輪雙軸振動(dòng)器,其采用雙軸水平布置外,還可以上下平行布置。這樣布置后不僅可以產(chǎn)生垂直振動(dòng),還可以產(chǎn)生橫向振動(dòng)。此外,還有單軸單輪振動(dòng)器和單軸雙輪振動(dòng)器等布置方式。常用的振動(dòng)器有無簧式和有簧式2類。其中有簧式振動(dòng)錘由電動(dòng)機(jī)、振動(dòng)器、彈簧、沖頭、砧子和接頭組成。其特點(diǎn)是振動(dòng)其與鉆具分開,這樣既可振動(dòng)鉆進(jìn),又可進(jìn)行沖擊振動(dòng)鉆進(jìn)。另外噴射式鉆探技術(shù)是利用鉆孔沖洗液流經(jīng)鉆頭噴嘴所形成的高壓高能射流充分地清洗孔底的鉆屑,使鉆屑免于重復(fù)削切,并與機(jī)械作用聯(lián)合破碎孔底巖石,達(dá)到提高機(jī)械轉(zhuǎn)速的一種鉆進(jìn)技術(shù)。4結(jié)束語隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,鉆探工程在地質(zhì)勘探、礦物開采等很多領(lǐng)域的應(yīng)用將會(huì)日益增大,并且與其他尖端的科技將會(huì)結(jié)合應(yīng)用,如地殼科學(xué)深鉆等??茖W(xué)的不斷發(fā)展在一定程度上為鉆探工程提供了一個(gè)更為廣闊的應(yīng)用前景,同時(shí)也給鉆探工程帶來了緊迫感。鉆探技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步可能對(duì)整個(gè)地質(zhì)學(xué)理論帶來挑戰(zhàn),從而促使資源、新材料以及地質(zhì)災(zāi)害的防治提供更為全面、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。第三篇:工程地質(zhì)以及水文地質(zhì)GC工程地質(zhì)學(xué):是將地質(zhì)學(xué)的原理運(yùn)用于解決工程地基穩(wěn)定性問題的一門學(xué)科。水文地質(zhì)學(xué)是研究地下水的科學(xué),地下水是指賦存于地面以下巖石孔隙中的水?;A(chǔ)是指底部與基礎(chǔ)接觸的承重構(gòu)件,作用是把建筑上部的荷載傳給地基。地基是指建筑下面支撐基礎(chǔ)的土體或巖體。地基承載力是指地基所能承受由建筑物基礎(chǔ)傳遞來的荷載的能力。直接與基礎(chǔ)接觸的土層叫持力層,持力層下部的土層叫下臥層。工程地質(zhì)條件是指工程建筑物所在地區(qū)地質(zhì)環(huán)境各項(xiàng)因素的綜合,這些因素包括:地層巖性,地質(zhì)構(gòu)造,水文地質(zhì)條件,地表地質(zhì)作用,地形地貌。主要的工程地質(zhì)問題包括:地基穩(wěn)定性問題,斜坡穩(wěn)定性問題,洞室圍巖穩(wěn)定性問題,區(qū)域穩(wěn)定性問題。自然界的三大巖類:火成巖,沉積巖,變質(zhì)巖巖石物理特征:比重,重度,孔隙性,吸水性,軟化性,抗凍性;力學(xué)性質(zhì):巖石的變形特征,巖石的強(qiáng)度特征。確定地質(zhì)年代方法:地層層序律,生物層序率,切割率,巖性對(duì)比法;相對(duì)年代:地質(zhì)事件發(fā)生的先后順序。絕對(duì)年代:地質(zhì)事件發(fā)生至今的年齡(同位素年齡)。相對(duì)年代的確定:1、地層層序律;2、生物層序律;3、切割律:巖層(巖石)被侵入巖侵入穿插,則侵入者年代新,被侵入者年代舊。絕對(duì)年代的確定:同位素年齡的測定.冰期:第四紀(jì)氣候冷暖變化頻繁,氣候寒冷時(shí)期冰雪覆蓋面積擴(kuò)大,冰川作用強(qiáng)烈發(fā)生。間冰期:氣候溫暖時(shí)期,冰川面積縮小。第四紀(jì)沉積物:殘積物,坡積物,洪積物,沉積物褶皺的工程地質(zhì)評(píng)價(jià):1.褶皺的核部是巖層強(qiáng)烈變形的部位,巖石破裂.裂隙發(fā)育.直接影響到巖石強(qiáng)度和巖體的完整性。2.褶皺的翼部不同于核部,以傾斜巖為主。巖石破裂后,沿破裂面無明顯位移者稱為節(jié)理。張節(jié)理是由張應(yīng)力作用下形成的,剪節(jié)理是剪應(yīng)力作用而形成的。節(jié)理的工程地質(zhì)評(píng)價(jià):1.巖體中的裂隙,在工程上除有利于開挖外,對(duì)巖體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性均有不利影響。2.裂隙的存在,破壞了巖體的整體性,加速巖體的風(fēng)化速度,增強(qiáng)巖體的透水性、軟化性,因而使巖體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性降低。3.當(dāng)裂隙主要發(fā)育方向與走向平行,傾向與邊坡坡向一致時(shí),不論巖體產(chǎn)狀如何,邊坡都將失穩(wěn)滑移。4.還會(huì)影響爆破作業(yè)的效果裂隙有可能成為影響工程設(shè)計(jì)與施工的重要因素,就應(yīng)當(dāng)對(duì)裂隙進(jìn)行詳細(xì)的調(diào)查研究,詳細(xì)論證裂隙對(duì)巖體工程建筑條件的影響,采取相應(yīng)的措施,以保證建筑物的穩(wěn)定和正常使用。斷層:沿破裂面有明顯位移(規(guī)模大)外力地質(zhì)作用剝蝕沉積物覆蓋——標(biāo)志(斷層存在的標(biāo)志)(1)地質(zhì)體不連續(xù)(2)斷層面(帶)的構(gòu)造特征:鏡面、擦痕與階步牽引構(gòu)造、牽引褶皺;斷層巖:指斷層帶中因斷層動(dòng)力作用被破碎、研磨(3)地貌和水文等標(biāo)志。斷層的工程地質(zhì)評(píng)價(jià):1.大多數(shù)情況下,斷層面兩側(cè)一定寬度范圍內(nèi)的巖石破碎,對(duì)場地的穩(wěn)定性影響極大。2.在新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈的地區(qū),有的斷層可能有活動(dòng)性,甚至有產(chǎn)生地震的可能性,將對(duì)其附近工程帶來極大的事故隱患。3.斷層與地下水常緊密相連,給地下工程造成事故隱患。4.斷層是軟弱結(jié)構(gòu)面。5.造成建筑物的不均勻沉降。對(duì)采礦工程會(huì)造成極大困難。震級(jí)是衡量地震絕對(duì)強(qiáng)度的級(jí)別,釋放的能量E越大,震級(jí)M就越高,兩者關(guān)系為logE=4.8+1.5M。烈度是指地面及建筑物受地震的破壞程度。風(fēng)化作用的類型:1、 物理風(fēng)化2、 化學(xué)風(fēng)化3、生物風(fēng)化。巖石風(fēng)化程度的劃分:全風(fēng)化帶、強(qiáng)風(fēng)化帶、弱風(fēng)化帶、微風(fēng)化帶、新鮮巖石。影響風(fēng)化作用的因素:氣候因素、地形因素、地質(zhì)因素階地是沿河流、湖泊和海濱伸展,超出河、湖、海面以上的階梯狀地貌。由侵蝕剝蝕、堆積過程和地殼構(gòu)造運(yùn)動(dòng)合力塑造而成。河流階地:1侵蝕階地,2坡積階地,3基座階地巖溶作用的基本條件:巖石的可溶性、巖石的透水性、水的流動(dòng)性、水的溶蝕性巖溶地貌:地表巖溶地貌、漏斗、豎井、落水洞、溶蝕洼地、干谷和盲谷根據(jù)巖溶發(fā)育的特點(diǎn),巖溶地區(qū)可能遇到以下幾類地基:1.石芽地基2.溶洞地基3.土洞地基。處理方法:石芽:這類地基具有不均勻性,處理的原則主要是兩大類:其一是處理軟弱部分,即壓縮性較高的地基,對(duì)之施行加固,使之能與堅(jiān)硬部分相適應(yīng);其二是處理堅(jiān)硬部分,換之以壓縮性土,使之與軟弱部分地基變形相協(xié)調(diào)。溶洞:規(guī)模小,可采用清除或堵塞;規(guī)模大,則不宜作為建筑物的地基。土洞:這類地基具有不均勻性,處理的原則主要是兩大類:其一是處理軟弱部分,即壓縮性較高的地基,對(duì)之施行加固,使之能與堅(jiān)硬部分相適應(yīng);其二是處理堅(jiān)硬部分,換之以壓縮性土,使之與軟弱部分地基變形相協(xié)調(diào)?;禄瑒?dòng)分為蠕滑、滑動(dòng)、劇滑三個(gè)階段滑坡的治理原則:1)防止或減輕誘發(fā)滑坡的外部環(huán)境條件,如截排水溝、卸荷減載坡面防護(hù)。2)改善邊坡內(nèi)部力學(xué)特征和物質(zhì)結(jié)構(gòu),如土質(zhì)改良,土質(zhì)改良有2種途徑:1是加進(jìn)某種材料以改變斜坡巖土體成分;2是采用某種技術(shù)改變土的結(jié)構(gòu)狀態(tài)。3)設(shè)置抗滑工程直接阻止滑坡的發(fā)展,如抗滑樁、抗滑擋墻等弧形滑移面的斜坡穩(wěn)定性計(jì)算:K=(cL+tanO^N)/門斜坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià):包括定性評(píng)價(jià)和定量評(píng)價(jià)定性評(píng)價(jià):1)根據(jù)滑坡的地貌形態(tài)來判斷2)根據(jù)工程地質(zhì)類比判斷3)根據(jù)滑動(dòng)前的各種跡象判斷定量評(píng)價(jià):1)常規(guī)土坡穩(wěn)定計(jì)算方法2)極限平衡分析方法3)數(shù)值計(jì)算(有限元法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法等)影響巖體工程性質(zhì)的主要因素:1.巖石強(qiáng)度和質(zhì)量2.巖體的完整性3.水的影響[BQ]=BQ-100(K1-K2-K3)特殊土指具有一定分布區(qū)域或工程意義上具有特殊成分、狀態(tài)和結(jié)構(gòu)特征的土。主要有:黃土、紅粘土、軟土、膨脹土、凍土、鹽磧土.紅黏土性質(zhì)物理力學(xué)性質(zhì):1)天然含水量、孔隙比、界限含水量都很高,但有較高力學(xué)強(qiáng)度和較低的壓縮性2)各種指標(biāo)變化幅度大工程勘察階段:選址勘察階段,初步勘察階段(收集資料、初步勘察、確定地震),詳細(xì)勘察階段工程地質(zhì)測繪分為:綜合性測繪和專門性測繪工程地質(zhì)圖的比例尺分三種:小比例尺1:5000?1:50000可行性研究時(shí);中比例尺1:2000?1:5000初步勘察時(shí);大比例尺1:200?1:1000詳細(xì)勘察等。繪圖精度:誤差不超過3mm,其他地段不超過5mm。兩種測繪方法:像片成圖法和實(shí)地測繪法勘探分為:物探,鉆探,坑探控制含水系統(tǒng)發(fā)育和地質(zhì)結(jié)構(gòu)有關(guān)控制地下水流動(dòng)系統(tǒng)發(fā)育和水的勢場有關(guān)化石保存在沉積巖中斷層破碎帶的水文地質(zhì)意義:儲(chǔ)水空間,導(dǎo)水孔隙的大小和孔隙度大小無關(guān)地下水是可再生的,但不是取之不盡用之不竭,不能破壞其平臺(tái)SW賦存于地殼巖石層空隙中各種形式的水統(tǒng)稱為地下水,主要賦存于孔隙、裂隙、溶隙中。空隙中水的形式有:氣態(tài)水、結(jié)合水、重力水、毛細(xì)水、固態(tài)水。巖石的水理性質(zhì)有容水性,持誰性,給水性,透水性。含水層是指能透過又能給出重力水的巖層,隔水層是指不能給出并透過水的巖層。地下水按埋藏條件分為:上層滯水(包氣帶水)、潛水、承壓水。上層滯水:包氣帶中局部隔水層之上的重力水。特點(diǎn):分布不廣,埋藏較深;由大氣降水補(bǔ)給,通過蒸發(fā)或向隔水底板邊緣排泄;易受污染,穩(wěn)定性差,對(duì)建筑物的施工和人民健康有影響。潛水:埋藏在地面以下第一個(gè)穩(wěn)定隔水層之上具有自由水面的重力水。特點(diǎn):1、潛水面以上無穩(wěn)定的隔水層存在,大氣降水與地表水可直接滲入補(bǔ)給,即補(bǔ)給區(qū)與分布區(qū)一致。2、潛水深度和含水層的厚度受氣候、地形、地質(zhì)條件影響,變化較大,受地表污染較重。3、具有自由水面,滲流速度取決于含水層的滲透性能和潛水面的水力坡度。4、垂直排泄(蒸發(fā))和水平排泄(向鄰近較低河流排泄)。5、潛水對(duì)建筑物的穩(wěn)定性和施工均有影響。承壓水:充滿與兩個(gè)穩(wěn)定的隔水層的重力水。特點(diǎn):1.具有連續(xù)的隔水層覆蓋,大氣降水(地表水)不能直接補(bǔ)給,只有在含水層直接出露時(shí),才能接受地表水補(bǔ)給,幫承壓水具明顯的補(bǔ)給區(qū)、承壓區(qū)和排泄區(qū)。2.承壓水無自由水面,并承受一定的靜壓力。3.承壓水具有水頭壓力,不僅向低洼處排泄,還可以由低處向高處流,形成上升泉、自流泉等。4.受頂部隔水層控制,受大氣、水文、氣候、人類活動(dòng)的影響較小,故水量變化不大(具恒定性),動(dòng)態(tài)穩(wěn)定和水質(zhì)優(yōu)良。地下水的補(bǔ)給:含水層自外界獲得含水量的過程。補(bǔ)給來源大氣降水補(bǔ)給:最主要來源,補(bǔ)給數(shù)量與降水性質(zhì)、植物覆蓋、地形、地質(zhì)構(gòu)造、包氣帶厚度及巖石透水性有關(guān)。暴雨、連綿細(xì)雨不同。地下水的排泄:含水層失去水量的過程。排泄方式:蒸發(fā):土壤蒸發(fā)、植物蒸發(fā);泉水:山區(qū)與平原,上升泉與下降泉。向地表水排泄、含水層之間的排泄、人工排泄。地下水的物理性質(zhì)主要有溫度、顏色、透明度、氣味,味道,比重、導(dǎo)電性以及放射性地下水中的化學(xué)成分:氣體成分有:離子成分有:地下水中所含各種離子、分子及化合物的總量稱為地下水的總礦化度,也稱為地下水的總?cè)芙夤腆w,以g/L表示。地下水化學(xué)成分的形成包括:溶濾作用、濃縮作用、脫碳酸作用、脫硫酸作用、陽離子交替吸附作用、混合作用、人類活動(dòng)在地下水化學(xué)成分形成中的作用。當(dāng)水井貫穿整個(gè)含水層,并在含水層的全部厚度上都進(jìn)水時(shí)稱為完整井;如果水井的進(jìn)水部分只有井底和含水層的部分厚度是稱為非完整井。影響半徑的原始定義是井軸到降落漏斗邊緣斷面間的距離。假想含水層中存在一個(gè)以抽水井井軸為中心的理想圓柱體,抽水時(shí)沿其周界水頭保持不變,抽水井抽水效果與實(shí)際抽水結(jié)果一致,這個(gè)圓柱體的半徑便是“引用影響半徑”地下水的工程地質(zhì)評(píng)價(jià):1、地下水位的變化,如地下水位上升,引起淺基礎(chǔ)地基承載力降低,地基沉降,在有地震砂土液化的地區(qū)會(huì)引起液化的加劇,同時(shí)易引起建筑物震陷加劇。對(duì)巖土體產(chǎn)生變形、滑移、崩塌失穩(wěn)等不良地質(zhì)作用2.地下水位下降,此時(shí)往往會(huì)引起地表塌陷,地面沉降等。對(duì)建筑物本身而言,當(dāng)?shù)叵滤辉诨A(chǔ)底面以下壓縮層內(nèi)下降時(shí),巖土的自重壓力增加,可能引起地基基礎(chǔ)的附加沉降。如果土質(zhì)不均勻或地下水位突然下降,出可能使建筑產(chǎn)生變形破壞。通常地下水位的變化往往是由于施

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