國(guó)家精品課程：巖土鉆掘工程學(xué)第6章——沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)與沖擊、振動(dòng)鉆進(jìn)(文件)
【正文】 形齒最低；但鑿巖效率相反?？裳娱L(zhǎng)鉆頭壽命，提高鉆速降低鉆進(jìn)成本。 第三節(jié) 沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)用鉆頭 巖土鉆掘工程學(xué) 國(guó)家精品課程 2022/9/20 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室 第三節(jié) 沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)用鉆頭 2． 潛孔錘 柱齒鉆頭 ? 用冷壓方法在鉆頭體中嵌裝柱齒。 提高鉆頭壽命。 巖土鉆掘工程學(xué) 國(guó)家精品課程 2022/9/20 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室 第四節(jié) 沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)工藝 一、沖擊回轉(zhuǎn)破巖機(jī)理 ? 沖擊使接觸應(yīng)力瞬間達(dá)極大，應(yīng)力集中，巖石產(chǎn)生裂紋。 巖土鉆掘工程學(xué) 國(guó)家精品課程 2022/9/20 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室 1. 沖擊 回轉(zhuǎn)碎巖 ? 主要以沖擊載荷碎巖為主，軸向靜壓力主要用來(lái)克服鉆具的反彈力，改善沖擊能的傳遞。 ? 利用這種沖擊剪崩和回轉(zhuǎn)剪切作用，造成脆性巖石大顆粒巖體的剝離。 ? 破巖機(jī)理：巖石受高頻沖擊力后，一方面在刃具接觸處產(chǎn)生應(yīng)力集中，增大了破碎體積；另一方面巖石內(nèi)部分子被 迫振蕩而產(chǎn)生疲勞破壞并降低了強(qiáng)度，再加上軸向的靜壓和回轉(zhuǎn)切削，增加了破巖的效果。對(duì)一般巖石，沖擊能量 Ac=10J/cm，破碎比功 a有穩(wěn)定值。 。 巖土鉆掘工程學(xué) 國(guó)家精品課程 2022/9/20 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室 第四節(jié) 沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)工藝 3. 沖擊應(yīng)力波對(duì)碎巖效果的影響 ? 沖擊力以應(yīng)力波的形式傳給巖石，對(duì)碎巖效果有重要影響。 ? 改變?nèi)肷洳ㄐ螤?，除調(diào)整活塞的形狀和斷面積之外，還可以用調(diào)整撞擊面的接觸條件來(lái)達(dá)到。堅(jiān)硬強(qiáng)研磨性巖石應(yīng)發(fā)揮沖擊碎巖的作用，鉆壓可相對(duì)小些。若轉(zhuǎn)速過(guò)快，會(huì)導(dǎo)致切削刃過(guò)早磨損。 ? 如 J200型風(fēng)動(dòng)潛孔錘鉆進(jìn)，轉(zhuǎn)速一般 15~30r/min。因此，只要巖層允許，泵的能力足夠，就應(yīng)采用大泵量。具體風(fēng)量應(yīng)根據(jù)潛孔錘對(duì)風(fēng)量的要求和鉆孔環(huán)狀上返風(fēng)速計(jì)算來(lái)定，選擇其大者。 第四節(jié) 沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)工藝 巖土鉆掘工程學(xué) 國(guó)家精品課程 2022/9/20 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室 一、鋼絲繩沖擊鉆進(jìn)工藝 ? 鋼絲繩沖擊鉆進(jìn)借助一定重量的鉆頭，在一定的高度內(nèi)周期地沖擊井底，使巖石破碎而獲得進(jìn)尺。鉆頭底部帶有各種刃角的切削刃。 。 ? 提升鉆具時(shí)整個(gè)鉆具因鋼絲繩拉伸而轉(zhuǎn)一個(gè)角度，鉆具下放時(shí)活套脫離墊片，鋼絲繩不受力而恢復(fù)扭緊，活套與墊片間產(chǎn)生滑動(dòng)不會(huì)帶動(dòng)鉆頭轉(zhuǎn)動(dòng)。 巖土鉆掘工程學(xué) 國(guó)家精品課程 2022/9/20 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室 鉆具重量 —— 單位刃長(zhǎng)上鉆具重量取決于巖性： ? 軟巖層 200~300N/m；中硬巖層 350~400N/m； ? 硬巖層 500~600N/m；極硬巖層 650~800N/m。 ? 沖擊高度通常取 ~，極硬巖層取小值，軟巖取大值。巖石密度 ↑巖粉密度可越 ↑。 第五節(jié) 鋼絲繩沖擊鉆進(jìn)及振動(dòng)鉆進(jìn)工藝 巖土鉆掘工程學(xué) 國(guó)家精品課程 2022/9/20 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室 第五節(jié) 鋼絲繩沖擊鉆進(jìn)及振動(dòng)鉆進(jìn)工藝 二、振動(dòng)鉆進(jìn)工藝 0、振動(dòng)鉆進(jìn)的特點(diǎn)及應(yīng)用范圍 ? 適用于砂性土、粘土、粉質(zhì)粘土及淤泥質(zhì)粘土等土層。振動(dòng)鉆進(jìn)中，還可借助于振動(dòng)器的振動(dòng)下套管、起拔套管、處理卡鉆事故等。 ? 隨著頻率的提高鉆速也增加，頻率進(jìn)一步提高時(shí)，鉆具的振幅達(dá)到 “ 極限振幅 ” （ A∞ ）， 第五節(jié) 鋼絲繩沖擊鉆進(jìn)及振動(dòng)鉆進(jìn)工藝 巖土鉆掘工程學(xué) 國(guó)家精品課程 2022/9/20 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室 第五節(jié) 鋼絲繩沖擊鉆進(jìn)及振動(dòng)鉆進(jìn) 振幅 ? 只有當(dāng)振幅超過(guò)某個(gè)值時(shí)鉆頭才能切入土層，此時(shí)的振幅叫做 “ 起始振幅 A0”。正常鉆進(jìn)一般選 A等于 3~5倍的 A0 。為提高回次 鉆速存在著最優(yōu)回次長(zhǎng)度。但偏心力矩過(guò)大，會(huì)使上部鉆桿變形。起始振幅 A0不是定值，隨頻率、鉆具斷面尺寸和地層條件而變化。 1. ? 振動(dòng)器頻率很低時(shí)，鉆具只有輕微振動(dòng)鉆頭沒(méi)有進(jìn)尺。 ? 由于不使用泥漿，不污染巖樣和地層設(shè)備簡(jiǎn)單，被廣泛用于工程取樣鉆進(jìn)及海底淺層取樣鉆進(jìn)等方面。 Sjn 20?第五節(jié) 鋼絲繩沖擊鉆進(jìn)及振動(dòng)鉆進(jìn)工藝 沖擊高度 , m 沖擊次數(shù) , 次 /min 50 58 65 巖土鉆掘工程學(xué) 國(guó)家精品課程 2022/9/20 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室 3. 典型巖層的沖擊鉆進(jìn)工藝 (1) 含大卵石、大漂石的地層用其他鉆進(jìn)方法不易奏效，用沖擊鉆進(jìn)時(shí)宜取大沖擊高度，低沖擊次數(shù)，并適當(dāng)加大鉆具 (2) 粘土層易造成糊鉆，鉆速不是主要問(wèn)題，重要的是防止事故，勤掏漿并及時(shí)回灌密度小的泥漿。 第五節(jié) 鋼絲繩沖擊鉆進(jìn)及振動(dòng)鉆進(jìn)工藝 巖土鉆掘工程學(xué) 國(guó)家精品課程 2022/9/20 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室 沖擊次數(shù) ? 沖擊次數(shù)與沖擊高度有關(guān) ? 一般粘土層 j=~5m/s2；硬巖 j=6~；清潔孔底 j=。由于鋼絲繩彈性伸長(zhǎng)，鉆機(jī)壓輪上下高度 ≠鉆頭沖擊高度。 ? 又稱掏砂筒，用于撈取孔內(nèi)巖粉。 ? 鉆頭形狀有：一字形、工字形、十字形、馬蹄形或圓形。 中硬 90~11 0176。 ? 應(yīng)用范圍 :(1) 鉆鑿大直徑水井； (2) 鉆鑿露天礦山爆破孔； (3) 用于鉆進(jìn)基礎(chǔ)樁孔、連續(xù)墻鉆孔、壩基處理孔以及其它工程孔；（ 4）鋼絲繩沖擊鉆，只能鉆進(jìn)垂直孔。目前，國(guó)產(chǎn)潛孔錘：低壓潛孔錘，所需風(fēng)壓是 ~；高壓潛孔 錘為 ~。 巖土鉆掘工程學(xué) 國(guó)家精品課程 2022/9/20 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室 ? 風(fēng)動(dòng)潛孔錘鉆進(jìn)，因鉆速快單位時(shí)間產(chǎn)生的巖屑多而重，故需比空氣鉆進(jìn)大的風(fēng)量才能使井底干凈。 巖土鉆掘工程學(xué) 國(guó)家精品課程 2022/9/20 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)勘查教研室 第四節(jié) 沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)工藝 泵壓和泵量 ? 沖洗流量不僅影響洗井質(zhì)量，而且直接影響沖擊器的工作性能（沖擊功和沖擊頻率），從而影響鉆進(jìn)效率。合理轉(zhuǎn)速主要據(jù)最優(yōu)沖擊間隔來(lái)確定。 ? 風(fēng)動(dòng)潛孔錘全面鉆頭，沖擊功大，鉆壓對(duì)碎巖的影響較小，據(jù)報(bào)導(dǎo)，其鉆壓為液動(dòng)沖擊的 1/3就可獲得較好的鉆進(jìn)效果。但鉆壓 ↑ 切削刃單位進(jìn)尺磨損量 ↑，為 ↓刃磨損，鉆壓不能過(guò)大，但必須克服沖擊器反彈力。圖中沖錘質(zhì)量相同，但入射波形卻不同。 ，花崗巖 β =5176。反映了轉(zhuǎn)速與沖擊頻率之間的關(guān)系，使兩次沖
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