巖心鉆探工程質(zhì)量概述doc-資料下載頁
2025-07-18 02:30本頁面
【正文】 鉆進(jìn)時(shí)的彎強(qiáng)；⑶均質(zhì)巖石鉆進(jìn)的鉆孔彎曲強(qiáng)度小于在非均質(zhì)巖石中的彎強(qiáng)，且?guī)r石的各向異性程度越高，則鉆孔彎曲強(qiáng)度越大；⑷層理、片理和軟硬互層中鉆進(jìn)，鉆孔朝著垂直于層理面、片理面的方向彎曲；⑸松散非膠結(jié)巖石、大溶洞時(shí)，鉆孔趨向下垂直位置；鉆遇硬包裹體時(shí)，可能朝任意方向彎曲；⑹層理水平或接近水平的巖石中鉆進(jìn)垂直孔時(shí)，即使巖石各向異性很強(qiáng)，軟硬不均程度很大，鉆孔也不會(huì)產(chǎn)生較大彎曲； ⑺孔壁間隙大，粗徑鉆具短，鉆具剛度差，則鉆孔彎曲強(qiáng)度大；⑻鉆孔頂角小，方位變化大；鉆孔頂角大，方位變化小。頂角超過30186。時(shí)，方位趨于穩(wěn)定，按一般規(guī)律方位角彎曲往往與鉆具回轉(zhuǎn)的方向一致。㈣鉆孔彎曲的測(cè)量及儀器（鉆孔彎曲的測(cè)量及儀器，具體內(nèi)容將由地測(cè)室專人負(fù)責(zé)培訓(xùn)。）為了隨時(shí)掌握與控制鉆孔空間位置的變化，預(yù)防與糾正鉆孔彎曲，在鉆進(jìn)中必須測(cè)量鉆孔軌跡各孔段上的基本參素即：頂角、方位角和孔深。這一工作稱為鉆孔彎曲度測(cè)量簡(jiǎn)稱測(cè)斜。鉆孔彎曲的測(cè)量原理包括頂角測(cè)量原理和方位角測(cè)量原理。頂角測(cè)量原理：①液面水平原理（氫氟酸側(cè)列）；②懸錘原理。方位角測(cè)量原理：①地磁場(chǎng)定向原理；②地面定向原理。孔深測(cè)量一般只是借助電纜（測(cè)繩）或鉆桿將測(cè)斜儀下入到指定深度來控制。 頂角測(cè)量原理測(cè)量頂角度必須符合兩個(gè)條件：該角度代表測(cè)點(diǎn)鉆孔軸線與鉛垂線的夾角；該角度在鉆孔彎曲平面內(nèi)。⑴液面水平原理（氫氟酸測(cè)斜） 把20～30％濃度的氫氟酸注入長(zhǎng)度為100～150mm內(nèi)徑為15～25mm的玻璃試管中。注入量為試管長(zhǎng)度的1／3左右。然后，將盛有氫氟酸的玻璃試管裝在特制的接頭內(nèi)，用橡膠塞加以密封。用鉆桿將其下到孔內(nèi)待測(cè)位置，靜止停留15～25min后，提鉆取出試管。由于氫氟酸對(duì)玻璃的腐蝕作用，在試管上留有液面痕跡。根據(jù)液面的高低，就可算出頂角。 由于有毛細(xì)管的作用，試管形成了如右圖所示的蝕痕曲面。由此測(cè)出的頂角必須校正，按下式可求出實(shí)際頂角θ：θ=θ′+E 式中θ鉆孔的實(shí)際頂角，θ′玻璃試管上實(shí)測(cè)頂角，E校正角。為了避免計(jì)算和校正上的麻煩，可以利用傾斜儀來直接測(cè)定。⑵懸錘原理懸錘測(cè)量鉆孔頂角的原理是利用地球重力場(chǎng)，如下圖所示。框架可繞a軸靈活轉(zhuǎn)動(dòng)，b軸與a軸垂直相交，在b軸中點(diǎn)0懸掛一能靈活轉(zhuǎn)動(dòng)的弧形刻度盤，刻度盤轉(zhuǎn)動(dòng)面與鉆孔彎曲平面一致，刻度盤因重力作用永遠(yuǎn)下垂。當(dāng)儀器在垂直孔內(nèi)時(shí)，刻度盤上的0186。正對(duì)準(zhǔn)弧形豎板了上的標(biāo)線，即頂角為0186。；當(dāng)儀器在傾斜孔內(nèi)時(shí)，弧形豎板傾斜一個(gè)角度，此角度就是鉆孔頂角θ。懸錘原理測(cè)量鉆孔頂角示意圖方位角測(cè)量原理 根據(jù)鉆孔方位角的定義，方位角的測(cè)量必須滿足兩個(gè)條件：一是該角度必須是鉆孔軸線上某點(diǎn)的切線方向與地北的夾角；其二該角度必須是水平面上的角度。 在無磁性干擾或干擾很小的孔段中，可利用地磁場(chǎng)定向原理；在有磁屏蔽(如在套管內(nèi))或磁干擾較大(如存在磁性礦體)的孔段中，因?yàn)榇裴樖ザㄏ蚰芰Γ捎玫孛娑ㄏ蛟?。⑴地磁定向原理地磁?chǎng)定向原理是利用羅盤磁針的指北特性或磁敏感元件(磁通門)確定傾斜鉆孔的方位角。因此，測(cè)量時(shí)羅盤必須處于水平狀態(tài)，并且羅盤上0186。線必須指向鉆孔彎曲方向。為了滿足這些要求，羅盤的轉(zhuǎn)動(dòng)軸應(yīng)垂直于鉆孔彎曲平面，并且在其下部裝有重塊，使羅盤保持水平。此外，羅盤上0186。與180186。連線及框架上的偏重塊都在框架的垂直平分平面內(nèi)(即鉆孔彎曲平面內(nèi))，偏重塊與180186。線同側(cè)。這樣一來，在傾斜鉆孔中180186。線必定指向鉆孔彎曲方向。此時(shí)，0186。線與磁針指北方向的夾角就是鉆孔的磁方位角。(如下圖)二、方位角測(cè)量原理 地面定向原理 在地面將定位方向傳到孔內(nèi)各個(gè)測(cè)點(diǎn)。如圖，取地磁場(chǎng)定向原理圖鉆孔方位角示意圖⑵地面定向原理在地面將定位方向傳到孔內(nèi)各個(gè)測(cè)點(diǎn)。如圖，取地面定位方向?yàn)镺A，其方位角為α0，鉆孔彎曲方向?yàn)镺B，其方位角為α1，∠AOB＝ α1 α0。若令∠A′O′B′＝ф，則在鉆孔橫截面上的ф角，即為終點(diǎn)角。式中：α定位與鉆孔傾斜方向方位角差；ф終點(diǎn)角；θ測(cè)點(diǎn)處鉆孔頂角。該原理應(yīng)用的具體方法有鉆桿定向法、環(huán)測(cè)定向法和陀螺慣性定向法。 地面場(chǎng)定向原理圖鉆孔方位角示意圖⑶陀螺定向原理 陀螺定向原理是利用陀螺馬達(dá)高速旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的定軸特性來測(cè)量方位角的?？捎糜诖判缘V體和磁屏蔽情況下測(cè)量鉆孔彎曲度。 如圖，高速旋轉(zhuǎn)陀螺支撐于自身的轉(zhuǎn)軸及內(nèi)、外環(huán)的轉(zhuǎn)軸上，三軸在空間相互垂直正交并交于一點(diǎn)，該點(diǎn)與陀螺的重心重合，使陀螺電機(jī)具有三個(gè)方向的自由度。三自由度高速旋轉(zhuǎn)的陀螺轉(zhuǎn)子軸，在軸承無磨擦的情況下，在空間的方向保持不變，這個(gè)特性稱作陀螺儀的定軸性。陀螺還具有進(jìn)動(dòng)性，即外框架轉(zhuǎn)軸上有干擾力矩時(shí)，內(nèi)框架轉(zhuǎn)軸進(jìn)動(dòng)，使陀螺軸發(fā)生傾斜，因此要進(jìn)行水平修正；而內(nèi)框架轉(zhuǎn)軸上有干擾力矩時(shí)，外框架轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)，使陀螺軸產(chǎn)生漂移，因此要進(jìn)行漂移量修正。 JDL—1型陀螺測(cè)斜儀⑷JDL—1型陀螺測(cè)斜儀 該儀器結(jié)構(gòu)主要分3個(gè)部分。上半部是一組由電容、電感組成的濾波網(wǎng)絡(luò)和穩(wěn)壓電源(上圖中未畫出)。下半部上方是由兩個(gè)自由框架組成的測(cè)量系統(tǒng)，下方是鎖緊系統(tǒng)和修正系統(tǒng)。它由兩個(gè)伺服電動(dòng)機(jī)、兩套減速齒輪以及正反向繼電器和限位接觸器等組成。 除孔內(nèi)探管外，全套儀器還包括有地面測(cè)量面板，用以控制和監(jiān)測(cè)孔內(nèi)儀器的工作狀態(tài)，并利用電位補(bǔ)償原理、度盤讀數(shù)方式測(cè)出鉆孔頂角和終點(diǎn)角；整流穩(wěn)壓器，用以將交流電經(jīng)整流、濾波和穩(wěn)壓后，輸出llV及20～25V兩檔直流電壓，提供給儀器測(cè)量面板和變流器；用以將整流穩(wěn)壓器提供的直流電源轉(zhuǎn)變成3相400Hz的交流電，驅(qū)動(dòng)陀螺馬達(dá)。 28 / 28
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