高原铁路水平定向试验孔施工概况和关键技术

川藏铁路地处高原高寒高山峡谷地区,铁路隧道勘察十分艰难。开展了千米级水平绳索取心钻进技术与装备研发,在川藏铁路卡子拉山一号隧道DZ-卡子拉山一号-定向实验-01孔进行应用示范。成功完成1212 m水平定向试验钻孔,查明陡倾岩层3条断层和19处节理密集带,方位角偏差≤1°,孔斜0.76°/100 m,机械钻速3.09 m/h,台月效率350.29 m,创造国内水平绳索钻杆PQ、HQ深度588 m和974 m两项最新记录。攻克难进入地区钻孔无法搬迁和查明混杂陡倾岩层构造的难题,突破过去垂直“点”勘察变为水平“线”勘察,直观查明隧道洞身段地层岩性、陡倾岩层构造、水文地质条件等情况,为解决高原铁路长大深埋隧道勘察难题提供了借鉴,具有示范与推广作用。     

水平钻孔技术在川藏铁路勘察中的应用

川藏铁路布设有多条长大埋深隧道,更有长达42km,埋深在2000m以上,这些长大埋深隧道除进、出口外,大部分海拔都在4000m以上,最高海拔超过5000m。若要查明隧道的工程地质条件,就需要在隧道顶部布设众多深度超过2000m的工程勘探垂直孔,实施难度极大。为适应可施钻场地匮乏、道路不通、海拔高、地形陡等极困难的施工环境。为了适应沿线地质复杂、自然环境恶劣和满足地质技术要求,引进使用千米级水平孔工程地质钻探技术,进行高原复杂山区交通工程勘察。为查明地下工程地质条件、保证勘察设计工作的顺利进行提供了保障。此次川藏铁路水平钻孔钻探技术的实施,将推动工程地质勘探技术的突破和提升,奠定基础设施建设的坚实基础。     

基于钻孔超声波成像测试技术的岩体完整性分析

钻孔超声波成像测试技术能够提取工程勘察钻孔中岩层产状信息并提供钻孔岩层三维信息图。在某工业园区的工程勘察中,完成了多个钻孔的超声波成像测井,以其中的一个钻孔为例,研究分析了钻孔超声波成像测试获取的结构面倾角、倾向和节理方位频率图等。结果表明:钻孔超声波成像测试技术可以对钻孔所揭露的岩体完整性进行定量分析,为区域稳定分析、工程岩体质量分级及工程设计提供重要基础数据,对提高工程勘察质量具有重要意义。     

ZKS—Ⅰ型钻孔电视设备简介

钻孔电视是一种专用的工业电视，主要用于对清水钻孔的孔壁和孔底进行观察，从而直观的进行地质分层、寻找矿脉和了解孔内故障等情况。在勘察部门中运用钻孔电视，可以直观的解决一些钻探、物探所难以解决的问题。如在工程地质工作中，采用钻探取岩芯的方法来查明地质情况，但在破碎带、裂隙或松软岩层中钻进，往往由于采取率低，对工程地质条件的分析判断带来很大困难，用钻孔电视设备直接观察，就有可能克服上述困难，对破碎带、裂隙发育情况、产状要素等作出较正确的定性定量分析，提供较可靠的资料。又如在水文地质工作中，可在清水钻孔中划分含水层种类和判断孔内故障，对已投产的供水井可以检查滤水管损坏及堵塞情况，因此在勘察部门运用钻孔电视是有实际意义的。     

大陆科钻孔底参数随钻记录仪的研制与试验

作为中国大陆科学钻探预研项目之一,研究在科钻一井中随钻测试钻孔顶角、工具面角、孔内温度和孔内泥浆压力等参数的方法;完成了孔内随钻测试、记录和回放仪器的原理分析、结构设计和软硬件研制;用此套仪器在科钻现场进行了实钻试验,取得了一批颇有分析价值的数据和信息.     

钻孔式三维激光扫描仪在岩溶空穴形态测量中的应用

该文通过采用CSS-200钻孔式三维激光扫描仪,对隧道勘察过程中钻孔揭示的覆盖型岩溶空穴进行孔内三维激光扫描测量,获取三维点云数据并建立地下溶洞的三维立体模型。查明了溶洞空穴内部的真实形态和溶洞水平发育特征,为路线方案优化和隧道工程处治措施提供了准确依据。该仪器在公路工程大型溶洞空穴勘察中取得了良好的应用效果。     

矿井排水钻孔

矿井排水钻孔是矿井工程钻孔(如电缆孔、下料孔、压风孔、抽放瓦斯孔等)的一种。这种钻孔直接由地表打到井下水泵房附近,孔内敷设管子,供井下排水使用,如图1所示。在矿井生产中,使用排水钻孔排水是一     

水电水利工程钻孔压水试验国内规程与国际标准对比分析

在水电勘察中,钻孔压水试验通常用来测试岩体完整性和渗透性,对坝基加固、防渗和施工期指导灌浆作业具有决定性作用~([1])。中国国内执行的压水试验规程和国际执行的试验标准在规定上有所区别,该文在试验的基本规定、设备、过程、计算公式、条文说明、曲线类型等方面对两种标准进行了对比分析,分析了其相同点和不同点,并结合工程实例,对同样试验数据进行吕荣值计算分类和标定曲线类型,并对两种标准的应用做出相应的评价。明确试验结果区别,可方便国内勘察单位在国际水电项目勘察过程中,依据水电工程投资方的要求选取合适的试验规程进行压水试验,利于工程的进展。     

定向长钻孔孔内压力分布规律及影响机制研究

为了研究定向长钻孔孔内压力变化规律，基于质量和动量分析法，利用相似性原理结合PVC管路气体流动试验，推导得出定向长钻孔孔内压力分布模型。研究表明：钻孔孔内主流速度沿管长呈指数型分布，动量交换系数与钻孔孔内的相对动能差呈线性关系；动量交换在总压力损失中起决定性作用，伯努利方程无法体现；钻孔孔内负压与孔口负压呈正比，孔内负压损失量与孔口负压无关；定向长钻孔孔内负压与钻孔深度呈指数关系；存在1个钻孔直径，使得长钻孔内百米负压损失最小。     

铁路工程地质勘察钻孔质量的层次－模糊综合评判

通过对铁路工程地质勘察钻孔质量评价因素的多层次、多因素研究,建立铁路勘察钻孔质量综合评判指标体系层次模型,运用层次分析法确定每个影响因素的权重,并采用模糊数学基本原理对铁路钻孔质量进行综合评判。在评判模型中,综合考虑影响铁路工程钻探质量的定量、非定量指标,以其成孔条件、钻探记录、原位测试为基本准则层,根据实际现场判断手段确立每个准则下的指标层,将指标层针对评判分级标准转换成隶属度矩阵,利用模糊数学原理综合评判铁路钻孔钻探质量等级。     

铁路工程地质勘察钻孔质量的层次-模糊综合评判

通过对铁路工程地质勘察钻孔质量评价因素的多层次、多因素研究,建立铁路勘察钻孔质量综合评判指标体系层次模型,运用层次分析法确定每个影响因素的权重,并采用模糊数学基本原理对铁路钻孔质量进行综合评判。在评判模型中,综合考虑影响铁路工程钻探质量的定量、非定量指标,以其成孔条件、钻探记录、原位测试为基本准则层,根据实际现场判断手段确立每个准则下的指标层,将指标层针对评判分级标准转换成隶属度矩阵,利用模糊数学原理综合评判铁路钻孔钻探质量等级。     

钻孔电视

钻孔电视是一种新型的观测仪器,目前已在煤炭、水电、冶金、地质等部门中应用。大同矿务局进行砾岩顶板强制放顶时,应用钻孔电视直接观测钻孔的初始状况(孔内涌水、裂隙发育情况等);扩孔爆破后观测了钻孔内的裂隙和扩孔药壶情况(孔内十字形裂缝、水平分布的裂缝、纵向裂缝;药壶破碎情况、壶顶位置和形状等),为地面深孔放顶提供了必要的技术资料。钻孔电视是由主机、电视电缆、控制器、监示器和绞车五部分组成(附图)。     

OYO-4149型钻孔弹模仪在软质岩石中的应用

孔内弹模测试作为一种原位测试手段 ,在深层软质岩石场地中往往因试验压力不够大而导致失败。在杭州市钱江四桥软质基岩工程勘察中 ,使用日本OYO公司的 4 14 9型钻孔弹模仪 ,取得了很好的效果     

工程勘察近水平定向钻探技术解读和规范编制的建议

工程勘察技术方法向多元化方向发展,依托小口径定向钻进和孔内测试技术的工程勘察技术已成为近年来一个新的聚焦点。工程勘察定向钻探技术可有效地应用于非常复杂地表环境下的勘察施工、超前地质预报以及地质灾害防控、环境监控与治理等领域。为进一步发挥该技术的优势和规范市场,目前多个行业协会或团体开始编制与工程勘察定向钻探相关的技术规程或标准。本文系统总结了工程勘察近水平定向钻探技术的应用场景,分析了其技术内涵和关键技术,提出并讨论了规程编制过程中应重点关注的方向和关键技术内容,从轨迹设计、设备选择、工艺技术、钻具组合、取心工具、冲洗液体系、定向仪器、孔内测试等方面提出建议,对相关标准的编制具有参考意义。     

“川藏铁路工程钻探(钻掘)技术与装备”专题

正2018年,"世纪工程"川藏铁路规划建设全面启动。川藏铁路工程需要面对崇山峻岭、地形高差、地震频发、复杂地质、季节冻土、山地灾害、高原缺氧以及生态环保等建设难题,桥隧占比高达80%,被称为"最难建的铁路"。新建铁路的工程勘察、桥隧建造以及地质灾害防治需要动用大量的钻探(钻掘)工作,而特有的地质、地理条件给施工带来极大的难度和挑战。为此,本刊拟组织一期"川藏铁路工程钻探(钻掘)技术与装备"专题,总结前期的研究成果和施工经验,为下一步更     

“川藏铁路工程钻探(钻掘)技术与装备”专题

正2018年,"世纪工程"川藏铁路规划建设全面启动。川藏铁路工程需要面对崇山峻岭、地形高差、地震频发、复杂地质、季节冻土、山地灾害、高原缺氧以及生态环保等建设难题,桥隧占比高达80%,被称为"最难建的铁路"。新建铁路的工程勘察、桥隧建造以及地质灾害防治需要动用大量的钻探(钻掘)工作,而特有的地质、地理条件给施工带来极大的难度和挑战。为此,本刊拟组织一期"川藏铁路工程钻探(钻掘)技术与装备"专题,总结前期的研究成果和施工经验,为下一步更     

“川藏铁路工程钻探(钻掘)技术与装备”专题

正2018年,"世纪工程"川藏铁路规划建设全面启动。川藏铁路工程需要面对崇山峻岭、地形高差、地震频发、复杂地质、季节冻土、山地灾害、高原缺氧以及生态环保等建设难题,桥隧占比高达80%,被称为"最难建的铁路"。新建铁路的工程勘察、桥隧建造以及地质灾害防治需要动用大量的钻探(钻掘)工作,而特有的地质、地理条件给施工带来极大的难度和挑战。为此,本刊拟组织一期"川藏铁路工程钻探(钻掘)技术与装备"专题,总结前期的研究成果和施工经验,为下一步更     

“川藏铁路工程钻探(钻掘)技术与装备”专题

正2018年,"世纪工程"川藏铁路规划建设全面启动。川藏铁路工程需要面对崇山峻岭、地形高差、地震频发、复杂地质、季节冻土、山地灾害、高原缺氧以及生态环保等建设难题,桥隧占比高达80%,被称为"最难建的铁路"。新建铁路的工程勘察、桥隧建造以及地质灾害防治需要动用大量的钻探(钻掘)工作,而特有的地质、地理条件给施工带来极大的难度和挑战。为此,本刊拟组织一期"川藏铁路工程钻探(钻掘)技术与装备"专题,总结前期的研究成果和施工经验,为下一步更     

“川藏铁路工程钻探(钻掘)技术与装备”专题

正2018年,"世纪工程"川藏铁路规划建设全面启动。川藏铁路工程需要面对崇山峻岭、地形高差、地震频发、复杂地质、季节冻土、山地灾害、高原缺氧以及生态环保等建设难题,桥隧占比高达80%,被称为"最难建的铁路"。新建铁路的工程勘察、桥隧建造以及地质灾害防治需要动用大量的钻探(钻掘)工作,而特有的地质、地理条件给施工带来极大的难度和挑战。为此,本刊拟组织一期"川藏铁路工程钻探(钻掘)技术与装备"专题,总结前期的研究成果和施工经验,为下一步更     

水平定向勘察技术在长大隧道勘察中的应用现状与展望

西南高山峡谷区是我国重大铁路交通工程规划建设的重点区域,如川藏铁路建设等,深埋、长大隧道数量多,常规垂直孔勘察方法无法满足精细化地质勘察的需求。采用水平定向勘察技术沿隧道设计轴线施工水平定向孔为隧道勘察提供了一种有效的手段。水平定向勘察技术的核心包括钻进技术、取心技术、钻孔轨迹控制技术、随钻测量/随钻测井技术、综合测井技术等。结合国内外水平定向勘察技术的发展应用现状,分析了目前存在的问题,提出了开展单次钻探长度超3000 m的水平定向多工艺钻进关键技术与装备攻关,构建安全、高效、经济合理的水平定向勘察技术体系的建议。