川藏铁路千米级水平孔绳索取心钻进技术与应用北大核心CSCD

川藏铁路地处青藏高原东部高山峡谷地区,传统垂直钻孔勘探难以满足工程沿线深埋大隧道的勘探需求,采用水平孔取心钻进可以很好地解决这个问题。通过优选钻进设备与工具,制定合理的钻进工艺与泥浆技术措施,形成了一种千米级水平孔绳索取心钻进技术,成功应用于川藏铁路卡子拉山一号隧道水平孔,完成了1212 m水平绳索取心定向钻孔施工任务,查明陡倾岩层3条断层和19处节理破碎带,全孔平均岩心采取率高达97.76%,钻孔各项指标优良。实践证明,千米级水平孔绳索取心钻进技术能够满足川藏铁路深埋大隧道的勘探需求,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,为铁路勘查设计提供地质支撑。     

川藏铁路勘察超长水平孔绳索取心钻探技术

新建川藏铁路途经川西高原地区,区内地势险峻、生态脆弱、道路交通条件差,开展工程勘察钻探的难度很大。其中涉及到大量特长深埋隧道的勘察。水平取心钻探是隧道勘察的重要手段之一。针对工区条件,EP600Plus型便携式钻机原设计无法施工水平孔、水平孔钻进阻力大、大量高压涌水制约取心效率等问题,通过改造升级和加工创新等多种方法灵活运用,配套辅助设备并首创架管便桥便道等环保措施,采用绳索取心钻探技术,完成最深903.28 m的水平取心钻孔。探索建立的整套技术方案现已逐渐应用成熟,其主要成果可为同类型工程项目提供参考。     

川藏铁路高地应力隧道减灾选线

新建川藏铁路由于途径区域构造作用强烈地区,隧道建设中面临的高地应力问题将异常复杂,由此引发的岩爆和大变形成为制约川藏铁路高地应力隧道地质勘察和选线设计的重大难题.当隧道穿越工程地质条件极其复杂的高地应力区时,确定针对性较强的地质指标对岩爆和大变形危险性综合评价尤为重要.在综合分析岩爆和大变形主要影响因素的基础上,归纳总结了复杂艰险山区深埋长大隧道岩爆和大变形灾害的破坏特征及关键影响因子,并构建了完善的评价指标体系.基于此,结合层次分析法和熵权法,通过引入距离函数建立组合赋权规则综合反映主观权重和客观权重的影响,进而确定各个评价指标的权重系数,并依据理想点理论及计算规则,采用闵可夫斯基距离函数构建了川藏铁路高地应力隧道减灾选线模型.以新建川藏铁路某高地应力隧道为例,通过计算各里程段与理想点的距离,对3条线路方案进行岩爆和大变形风险评估的综合比选.研究结果表明川藏铁路某隧道CK线路总岩爆段落占比24.9%,其中不可控岩爆段落占比13.4%,分别比C1K和C2K线路低3.0%、9.1%;CK线路可能发生大变形的区段最少,且其发生中等和强烈大变形的区段分别比C1K、C2K线路低5.0%、5.3...     

川藏铁路雅安至林芝段选线成套技术

川藏铁路雅安至林芝段,穿越横断山和念青唐古拉山等山脉,是我国乃至全球地形最为陡峻、构造最为活跃、气候变化最为极端的区域,给线路方案选择带来了前所未有的挑战.作者在探讨了影响线路方案选择的各类因素前提下,根据沿线工程环境特征,采用系统论方法、运用减灾选线理念,形成了川藏铁路雅安至林芝段选线成套技术,取得了以下结论:(1)...     

川藏铁路雅安至林芝段水文地质条件初探

以川藏铁路雅安至林芝段勘察设计和施工建设的实际需求为导向,以遥感地质学和水文地质学原理为理论指导,采用人机交互解译与遥感信息计算机自动提取相结合的技术方法,开展了路线两侧各15 km范围内的1:5万水文地质遥感解译工作,初步查明了勘察区的水文地质条件,为川藏铁路雅安至林芝段勘察设计提供基础水文地质资料,有效地支撑服务了川藏铁路的建设.     

水平绳索随钻定向钻进技术研究与应用

水平孔绳索取心钻进时, 钻具回转轴线与自身重力方向不在一条直线上, 地面孔口加压, 受地层软硬或岩层产状作用下, 钻孔轨迹都会发生偏斜, 目前暂无有效办法实现随钻定向纠斜。针对此问题, 开展了小直径水平绳索随钻定向仪器的推送、固定、打捞机构研究, 创新形成一套水平绳索定向钻进器具和定向技术, 并在川藏铁路多吉隧道水平钻孔进行随钻定向纠斜, 成功抑制钻孔上漂趋势, 并降斜3°, 为地质勘查水平绳索取心定向钻进轨迹控制提供支撑。      

川藏铁路折多山段隧道温度场与热害初步预测

高温热害是川藏铁路面临的主要地质灾害之一。折多山一带地处地热资源丰富的康定地热田,隧道热害问题突出。由于高原山区的交通和施工条件恶劣,在部分区域钻探或其他物探手段难以施展。为了更加精确地预测隧道沿线围岩温度场分布特征,弥补在困难地区勘察工作的不足,基于现场调查获取的地质资料,考虑断层、岩性、地温、地下水等因素,结合稳态法地热研究理论,建立折多山区域地热场模拟数值模型,揭示A隧道方案沿线围岩温度场分布特征;并在前人研究的基础上,对隧道沿线热害危险性进行了分区评价,为隧道线路的选址、设计和施工方案的确定提供参考依据。     

川藏铁路勘察工程的孔内试验及钻孔质量控制方案——以DZ-S-04-1号钻孔为例

川藏铁路是铁路工程史上最具挑战性的工程。沿途地质条件非常复杂,内外动力地质灾害极其发育。针对可能发生的岩爆、涌水和岩体放射性等工程危害,川藏铁路勘察工程需进行大量的孔内试验,包括地应力测试、水文试验、地温测试和综合测井等。本文以DZ-S-04-1号钻孔为例,详细介绍了川藏铁路勘察孔进行的孔内试验项目和钻孔质量控制方案。通过精心的设计和施工,DZ-S-04-1号钻孔已顺利完工,各项孔内试验圆满完成,为后续的工程建设提供了宝贵的数据基础。     

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。     

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。     

川藏铁路复杂地层水平孔钻探护壁堵漏研究与应用

川藏铁路地处青藏高原东南部,由于构造活动发育,岩体松散破碎,裂隙及承压水发育,勘察这些地层过程中时常发生塌孔、掉块卡钻、冲洗液漏失等复杂情况。本文针对隧道出口段地层设计的定向水平孔,在钻进过程中出现孔壁失稳和冲洗液漏失等问题,通过分析孔内地层特征、漏失情况,提出了适宜的冲洗液体系。随后,进行正交实验快速得到护壁堵漏材料掺量的最优组合,并通过后续的工程实践结果验证并改进,使得冲洗液工艺效果明显。优化配方后的冲洗液,能够大幅度减少孔内事故,有效地促进勘探进度,取得了显著的经济效益和社会效益。     

运用水平定向钻进技术实施管道更换的新方法

结合工程实例,介绍了运用非开挖水平定向钻进技术实施原有管道更换的新技术,对旧有管道的更换探索一条经济可行的便捷之路,具有借鉴意义。     

川藏铁路DZ-深02-1钻孔高密度冲洗液的研究与应用

川藏铁路林康段DZ深021孔系构造勘察孔,地层非常复杂。钻探施工中出现了涌水、涌砂,掉块、缩径等复杂孔内情况。涌水携带破碎颗粒极容易造成孔内卡钻。同时孔内涌水稀释冲洗液,造成孔内压力失衡,加大了孔内垮塌事故,提高了钻孔的施工难度。通过研究和应用高密度冲洗液,平衡孔内压力,防止泥砂涌入钻具,使内管能顺利到位钻进。通过强抑制性低失水冲洗液的选择与配置,减少了泥岩的垮塌与缩径现象。通过采用加大钻头,增大环空间隙,使孔内岩粉能顺利排出,减低循环泵压,有利于断层泥段孔壁稳定。通过下入花管隔离等方法,分离出部分涌水量,减少了对冲洗液性能的破坏。通过强化钻进参数控制,减少了钻进中对孔壁的扰动,尽可能维持了孔壁稳定。最终钻进至设计孔深,达到了工程勘察的目的。     

隧道工程勘察水平孔钻进钻具的运动与受力分析

川藏铁路隧道工程勘察水平孔工作量大,钻具阻力大、施工深度大、难度大、孔内事故率高,现有技术不能满足其隧道工程勘察水平孔施工要求。在充分调研石油、煤炭、地质勘探行业现有水平孔施工技术现状的基础上,分析了隧道工作勘察绳索取心钻进水平孔钻具的回转及振动的运动规律,确定了钻杆处于临界弯曲状态下极限弯矩及钻杆失稳变形的临界荷载计算公式,通过数值模拟的方法初步研究了钻杆所承受的摩阻力。     

非开挖水平定向钻进软件设计研究

轨迹设计是非开挖水平定向钻进管线铺设施工的关键。本文应用动态规划原理, 对轨迹最优化设计进行了深入研究。根据工程实际需要, 设计出一套水平定向钻进软件, 实现了轨迹最优化设计、施工图设计、竣工图处理、施工记录表填写及轨迹查询等功能, 集设计、优化、出图于一体。实践证明, 该软件能很好地满足水平定向钻进工程的要求。     

高密度油基钻井液在阳101H3-6井长水平段的应用

阳101H3-6井是位于四川泸州区块一口页岩气水平井。针对阳101H3-6井长水平段井壁稳定性差、摩阻扭矩高的钻进技术难点,提出了高密度油基钻井液技术对策,引入新型主乳化剂Ⅰ型,通过正交试验,优选确定了密度为2.2 g/cm³的高密度油基钻井液配方为：2%主乳化剂+3%辅乳化剂+3%润湿剂+4%降滤失剂+1%有机土+3%CaO,油水比为80∶20（柴油∶25%CaCl₂水溶液）。性能评价结果表明,该高密度油基钻井液抑制性强,抗污染能力良好,性能稳定。现场实际应用表明,该高密度油基钻井液流变性好,破乳电压高,高温高压滤失量低,满足阳101H3-6井长水平段施工需求。阳101H3-6井水平段钻进过程中钻井液性能稳定,井壁稳定,井下安全,顺利完钻。     

煤矿坑道大直径水平长钻孔的工业性试验及思考

介绍了煤矿坑道大直径水平长钻孔的工业性试验情况。试验中使用定向钻进技术施工了4个钻孔,两个钻孔长度达到80 0m以上,试验钻孔最深86 5m,其中85 5m保持在煤层中连续延伸,孔径15 3mm,最高时效达到2 8m/h。文中还对试验中遇到的问题提出了自己的见解。