工程地质钻探.ppt

第四章工程地质钻探和工程施工钻探工程钻探根据钻探的目的可分为：
1.工程地质钻探（工程地质勘察钻探）
主要位工程地质勘探服务和用于工程基础
勘查的钻探工作。
2.工程施工钻探
作为某种工程施工手段的钻探工作成为工
程施工钻探，这种技术目前应用的范围日益扩
大。第一节 工程地质钻探（二）工程地质钻探的分类
1.测绘孔：为工程测绘而钻的浅孔，在孔中采取原状样品公室内实验适用，以查清建筑物基础的工程地质特征；
2.勘探孔：在勘察阶段中，了解建筑物基础的详细地质资料，决定施工方法：
3.控制孔：是为编制岩性和水文地质剖面进行工程地质分层；
4.实验孔：是为在孔内进行原位测试水文地质试验而钻的孔。(三)工程地质钻探的特点
1.孔浅，一般50米以内；
2.取未扰动和原状土样；
3.孔内进行多种多样试验，时间较长，完成后必须止水，以防止地下水的侵入；
4.钻进条件变化大，勘察对象分散。
二、工程地质钻进方法和工具
（一）人力钻探、岩芯钻探、人力冲击钻探、人力回转钻探、小径机械回转钻进及小径冲击回转钻进。图4-1洛阳铲
（1）-弧形铲（2）、（3）-圆形铲（4）-掌形铲
（5）-软湿黏土铲（6）-稀泥铲（7）-稀泥铲
（8）-水位以下的稀泥铲（9）-砂土和淤泥稀泥铲（10）-风化的岩石铲（二）机械振动钻进
1.振动钻进应用范围
砂、亚砂、亚粘土、粘土地层；孔浅时，钻进效率较高，孔深和岩石较硬时，钻进效率低。
2.机械振动原理
振动器带动钻杆和钻头产生周期振动，使周围岩层和土层也产生振动。由于振动频率较高，岩土层抗剪强度降低，在钻具和振动器自重及振动力的联合作用下，使钻头切入岩土层，从而实现钻进。（见图4－1）图4-2双轮双轴振动器作用原理示意图
1—齿轮2—轴3—偏心轮（1）共振理论
振动沉管是将振动打桩锤和沉管刚性连接，形成一个振动体系。当启动振动锤，锤内两组对称的偏心块通过齿轮控制做相反方向但同步的旋转运动，转动时产生的惯性离心力水平分力相互抵消，垂直分力大小相等方向相同，相互叠加，从而产生忽上忽下周期性的激振力，使沉管上下振动。当沉管的振动频率与地基土的自振频率一致时，土体发生共振，土中的结合水释放出来成为自由水，颗粒间粘结力急剧下降，呈现液化状态，土体对沉管表面的摩阻力，对沉管的端阻力均大为降低，沉管在自重和附加荷载作用下沉入到预定深度。（2）振动冲击理论
这种理论认为，地基土的性质是多样的，所以其自振频率也各不相同。因此，振动锤的强迫振动频率不易与地基土颗粒的自振频率接近，甚至相差很远。因此，桩管下沉不单是靠自重破坏桩前端的土层，而是由于桩管在振动时有很高的振动速度，使桩管上产生很大的冲击力且作用于桩尖上，致使桩尖破土下沉。振动冲击锤就是根据此理论设计的。图4-41-碎岩工具；2-钻杆；3-顶帽；4-振动器；
5-吊绳；6-滑车；7-提升钢绳；8-绞车3.振动钻进可用两种方式实现
(1)振动器在孔上的上位冲锤（地表冲击筒）；
（2）振动器在孔下的下位冲锤（潜孔冲击筒）
两种方法比较起来，下位冲锤方式可以提高机械钻速，扩大振动钻的应用范围，使振动钻进的孔深可达25～30米及钻进4～5级的岩石。
4.用于地质勘探工作的振动器应满足下列要求：
（1）有足够的振动力以产生大的振幅，但不应超过设备和钻具的允许值；
（2）振动器自重应尽可能小些，自重大将使无益功增加和使钻杆上部变形；
（3）振动器所有零件在工作时要牢固可靠，
（4）振动器振动频率不低于100次/min，一般为1200～1500次/min；振动频率小，则效率低；
（5）振动器工作时，要求最大振动力应比钻具或其它下沉的重量大20～30％，振动器振动可调，最大振动力正比于偏心轮的重量、偏心距、转数的平方。改变这三个参数的大小就能调节振动力大小。5.振动钻钻头
带有切口的空心钻（Φ73～168mm）切口有一、二、三个，切口多，强度和刚度低，钻头钻进时容易扭曲或劈开，管体内带有半含式容纳管。
振动钻头有二个或三个纵切口的振动钻头（三）螺旋钻进方法
1.概念：螺旋钻进方法是干式钻进，利用螺旋钻头，不断地回转将岩粉输送到地面或用螺旋钻杆本身将岩屑提到地表地一种钻进方法。孔径多为120～200mm；孔深为25～50m最深不超过100m。它适用于1～4级软岩层。
2.螺旋钻具
螺旋钻头和螺旋钻杆。
（1）螺旋钻头由钻头体、翼片、螺旋带和连接部分组成。翼片上镶有阶梯状布置得硬质合金切削具，在外径上也镶有合金片，以保持孔径。钻头体上焊有一段螺旋带，以与钻杆螺旋带连接。便于输送岩粉屑。钻头直径应比钻杆直径大10～20mm，以减小钻杆柱与孔壁的摩擦力。钻头有二翼、三翼、四翼状，也可用牙轮钻头。
（2）螺旋钻杆由芯管、螺旋带和连接部分组成。芯管为无缝钢管，外面焊有钢制螺旋带。钻杆一端有方形套，另一端有方形