工程钻探与取样技术_天文地球

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前言

随着国民经济的快速发展，人类从事与岩土体相关的建设活动越来越多，钻探与取样技术是岩土工程施工、设计不可缺少的技术手段之一。“工程钻探与取样技术”是地质工程（工程...

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第1章　绪论

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1.1　课程的内容、地位和任务

工程钻探取样的主要任务是确定岩土的物理力学及其他性质、研究地质剖面，它是取得地下实物资料和地层原位测试资料的重要手段，是工程地质勘察中普遍采用的一种方法，可为工...

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1.2　中国钻探技术发展简史

中国古代钻探技术始于水井的钻凿，传说距今四五千年以前的黄帝时期已经开始了原始的挖井活动，舜帝时期的伯益可以说是凿井的先驱。上起商周，下至战国，前后一千年左右的先...

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1.3　钻探基本概念

钻探作业的目的是借助于专门的技术手段（钻探设备和钻具）在人无法到达的地下岩土中形成直径比深度小许多倍的圆柱形通道——钻孔。通常地质勘探钻孔尽量采用小口径（不大于...

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1.3.1　钻孔要素

如图1-2所示，钻孔要素包括：孔口（1）——在地表开孔的位置；孔底（2）——为使钻孔不断延伸，破岩工具作用的孔内工作面；孔壁（3）——钻孔的侧表面；套管...

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1.3.2　钻探方法分类

根据岩石破碎原理的不同，可把钻探方法分成物理属性完全不同的几类，见图1-3。（1）机械钻探：通过钻头直接把机械能作用于孔底岩石表面使其产生局部破碎的钻探方法。...

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1.3.3　钻探基本过程

一般说来，地表以上的部分，如钻机、水泵、动力机、钻塔等属于钻探设备部分；地表以下，包括孔底破碎岩石的过程、冲洗液循环状况、钻具、钻杆柱、钻孔结构及套管设计等属于...

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第2章　岩土性质及其破碎机理

工程钻探和取样面临的工作对象是岩土，钻探和取样过程中为了选择合适的钻进工艺和机具、提高岩土破碎效率、保证孔壁的稳定性以及获得高保真度的岩土样品，都需要深入了解岩...

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2.1　土的物理力学性质

土是连续、坚固的岩石在风化作用下形成的大小悬殊颗粒、经过不同的搬运方式，在各种自然环境中生成的沉积物。在漫长的地质年代中，由于各种内力和外力地质作用形成了许多类...

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2.1.1　土的物理性质

2.1.1.1　土粒密度土粒密度是指固体颗粒的质量ms与其体积Vs之比，即土粒的单位体积质量：土粒密度仅与组成土粒的矿物密度有关，而与土的孔隙大小和含水多少...

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2.1.2　土的力学性质

定义：土的力学性质是指土在外力作用下所表现的性质，主要为变形和强度特性。 2.1.2.1　土的压缩性 1）土的压缩变形的本质土的压缩性是指在压力作用下体积压缩...

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2.2　岩石的物理力学性质

岩石的力学性质是其在外部载荷作用下物理性质的延伸，通常表现为岩石抵抗变形和破坏的能力，如强度、硬度、弹性、脆性、塑性等。...

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2.2.1　强度

岩石强度是岩石在外载（静载或动载）作用下抵抗破坏的能力。岩石在载荷作用下变形到一定程度就会发生破坏。岩石在给定的变形方式（压、拉、弯、剪）下被破坏时的极限应力值...

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2.2.2　硬度

岩石的硬度反映岩石抵抗外部更硬物体（切削具、压模）压入（侵入）其表面的能力。硬度与抗压强度有联系，但又有很大区别。抗压强度是固体抵抗整体破坏时的阻力，而硬度则...

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2.2.3　弹性、脆性、韧性和塑性

2.2.3.1　变形特征及其分类做压入试验时，记录下载荷P与侵入深度δ的相关曲线，按岩石在压头压入时的变形曲线和破碎特性（图2-5）可把岩石分成以下3类。图...

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2.2.4　研磨性

用机械方法破碎岩石的过程中，工具本身也受到岩石的磨损而逐渐变钝，直至损坏。岩石磨损工具的能力称为岩石的研磨性。对于机械回转钻进而言，除岩石的强度、硬度和变形特...

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2.3　岩石可钻性及其分级

在钻探工程设计与实践中，人们常常希望能事先知道所施工岩石的钻进难易程度，以便正确选择钻进方法、钻头结构及工艺规程参数，制定出切合实际的钻探生产定额。因此，提出了...

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2.3.1　可钻性

岩石的可钻性反映在一定钻进方法下岩石抵抗被钻头破碎的能力。它不仅取决于岩石自身的物理力学性质，还与钻进的工艺技术措施有关，所以它是岩石在钻进过程中显示出来的综合...

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2.3.2　可钻性分级

2.3.2.1　力学性质指标分级 1）按照单一的岩石力学性质分级法按岩石的压入硬度把岩石分成4类12级（表2-7），按摆球的回弹次数把岩石分成12级（表2-8...

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2.4　岩石在外载作用下的破碎机理

目前在钻探生产中广泛使用的钻进碎岩方法是采用机械方式破碎岩石。这种方式就是利用碎岩工具形成外部集中载荷，使岩石产生局部破碎。岩石破碎的效果与碎岩工具的形状、外加...

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2.4.1　碎岩工具与岩石作用的主要方式

根据刃具同岩石作用的方式和碎岩机理，可把碎岩刃具分为：切削-剪切型、冲击型、冲击-剪切型3类。切削-剪切型刃具同岩石作用的方式如图2-7（a）所示。钻头碎岩刃...

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2.4.2　外载作用下的岩石应力状态

岩石在切削具切入、破碎之前，先产生弹性应力状态。钻头上的切削具按其与孔底岩石接触而使岩石产生破碎的作用来说，可以看成是圆柱体、球形体、长方形平底压模与弹性半无限...

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2.4.3　岩石在外载作用下的破碎过程

1）岩石的变形破碎方式钻进破碎岩石，特别是破碎坚硬岩石时，轴向载荷起主要作用。根据切削具对岩石的作用力的不同，岩石变形破碎方式不同，对钻进速度的影响也不同。 ...

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第3章　工程钻探常用钻机

工程钻探包括工程勘查钻探和工程施工。但不管是工程勘查还是工程施工，其钻孔深度都不大，多数钻孔都在数十米以内。钻孔的施工周期很短，搬迁频繁。工程勘查钻孔直径多在2...

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3.1　XY-4型立轴式钻机

立轴钻机种类很多，但国内应用最为普遍的是XY系列立轴钻机，其中XY-4型钻机又是目前结构最为典型、应用最为普遍的岩心钻机。它是一种机械传动、液压给进立轴式岩心钻...

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3.1.1　XY-4型钻机的特点

（1）钻机具有较高的立轴转速，最高达到1588r/min；转速调节范围广，有8挡正转速度和2挡反转速度。（2）钻机质量轻（1500kg，不包括动力机）；可拆性...

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3.1.2　XY-4型钻机的组成及机械传动系统

XY-4型钻机主要由以下几部分组成：动力机、摩擦离合器、变速箱、万向轴、分动箱、回转器、升降机、底座、液压传动系统。XY-4型钻机机械传动系统如图3-1所示。 ...

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3.1.3　钻机的液压传动系统

立轴式的钻机液压系统的功用是用于钻具称重、加压或减压给进钻具、倒杆、提动或悬挂钻具、强力起拔钻具，松紧卡盘，移动钻机等操作。当配有液压拧管机时，还用来完成拧卸钻...

《工程钻探与取样技术》简介

前言

目录

第1章　绪论

1.1　课程的内容、地位和任务

1.2　中国钻探技术发展简史

1.3　钻探基本概念

1.3.1　钻孔要素

1.3.2　钻探方法分类

1.3.3　钻探基本过程

第2章　岩土性质及其破碎机理

2.1　土的物理力学性质

2.1.1　土的物理性质

2.1.2　土的力学性质

2.2　岩石的物理力学性质

2.2.1　强度

2.2.2　硬度

2.2.3　弹性、脆性、韧性和塑性

2.2.4　研磨性

2.3　岩石可钻性及其分级

2.3.1　可钻性

2.3.2　可钻性分级

2.4　岩石在外载作用下的破碎机理

2.4.1　碎岩工具与岩石作用的主要方式

2.4.2　外载作用下的岩石应力状态

2.4.3　岩石在外载作用下的破碎过程

第3章　工程钻探常用钻机

3.1　XY-4型立轴式钻机

3.1.1　XY-4型钻机的特点

3.1.2　XY-4型钻机的组成及机械传动系统

3.1.3　钻机的液压传动系统

《工程钻探与取样技术》简介

前言

目录

第1章 绪论

1.1 课程的内容、地位和任务

1.2 中国钻探技术发展简史

1.3 钻探基本概念

1.3.1 钻孔要素

1.3.2 钻探方法分类

1.3.3 钻探基本过程

第2章 岩土性质及其破碎机理

2.1 土的物理力学性质

2.1.1 土的物理性质

2.1.2 土的力学性质

2.2 岩石的物理力学性质

2.2.1 强度

2.2.2 硬度

2.2.3 弹性、脆性、韧性和塑性

2.2.4 研磨性

2.3 岩石可钻性及其分级

2.3.1 可钻性

2.3.2 可钻性分级

2.4 岩石在外载作用下的破碎机理

2.4.1 碎岩工具与岩石作用的主要方式

2.4.2 外载作用下的岩石应力状态

2.4.3 岩石在外载作用下的破碎过程

第3章 工程钻探常用钻机

3.1 XY-4型立轴式钻机

3.1.1 XY-4型钻机的特点

3.1.2 XY-4型钻机的组成及机械传动系统

3.1.3 钻机的液压传动系统

第1章　绪论

1.1　课程的内容、地位和任务

1.2　中国钻探技术发展简史

1.3　钻探基本概念

1.3.1　钻孔要素

1.3.2　钻探方法分类

1.3.3　钻探基本过程

第2章　岩土性质及其破碎机理

2.1　土的物理力学性质

2.1.1　土的物理性质

2.1.2　土的力学性质

2.2　岩石的物理力学性质

2.2.1　强度

2.2.2　硬度

2.2.3　弹性、脆性、韧性和塑性

2.2.4　研磨性

2.3　岩石可钻性及其分级

2.3.1　可钻性

2.3.2　可钻性分级

2.4　岩石在外载作用下的破碎机理

2.4.1　碎岩工具与岩石作用的主要方式

2.4.2　外载作用下的岩石应力状态

2.4.3　岩石在外载作用下的破碎过程

第3章　工程钻探常用钻机

3.1　XY-4型立轴式钻机

3.1.1　XY-4型钻机的特点

3.1.2　XY-4型钻机的组成及机械传动系统

3.1.3　钻机的液压传动系统