30814.軟巖模擬及其大直徑鉆進技術(shù)研究

1、中南大學(xué)博士學(xué)位論文軟巖模擬及其大直徑鉆進技術(shù)研究姓名：劉睦峰申請學(xué)位級別：博士專業(yè)：地質(zhì)工程（鉆掘技術(shù)）指導(dǎo)教師：彭振斌20100501中南大學(xué)博士學(xué)位論文摘要從鉆頭的碎巖機理研究出發(fā)，探討了鉆頭的改進研究。研究認為軟巖可歸類為塑性巖層和彈一塑性巖層兩大類，主要體現(xiàn)為碰撞、壓碎及小剪切、大剪切等碎巖方式。在彈一塑性巖層中，每個剪切循環(huán)中和各個循環(huán)之間，水平力都是跳躍式的有規(guī)律地變化著；而在塑性巖層中，水平力沒有顯著的變化，基本上可以認

2、為是常量。為此，論文主要從鉆頭刀具形狀及材料選擇、鉆頭導(dǎo)向及吸渣水口結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計、刮刀鉆頭角度的選擇、切削翼板設(shè)計、鉆頭布齒設(shè)計等五個方面對新型鉆頭結(jié)構(gòu)進行論證分析，通過現(xiàn)場試驗，改進后的鉆頭達到了實際需求的效果。一是改進后的導(dǎo)向鉆頭中心角設(shè)置成小于刀翼中心角，將原來的100。改變?yōu)?0。，增大導(dǎo)向錐的傾斜長度，以提高高速鉆進時導(dǎo)向穩(wěn)定性；二是改進后的刮刀尺寸為長200mmx寬80mmx厚60mln，硬質(zhì)合金為YGl1C，結(jié)構(gòu)形式是扁

3、棱形，并根據(jù)切削角對鉆速模擬試驗結(jié)果，轉(zhuǎn)角翼板的傾角不大于10。；三是工程應(yīng)用效果評估中，新型刀片的成孔時間將縮短一半左右，其單套刀具的成孔數(shù)約普通的3倍，折算到單個成孔的價格性能比，新型刀片較普通刀片高很多；在鉆壓、轉(zhuǎn)速和其他水力參數(shù)相同的條件下，將刮刀在兩個項目的施工記錄按純鉆進時間進行統(tǒng)計，新型刮刀的的功效提高了一倍以上，并作業(yè)區(qū)域得到了廣泛的應(yīng)用；四是鉆孔參數(shù)優(yōu)化的內(nèi)容是多方面的，優(yōu)化的目標不是唯一的，有最低成本指標，也有質(zhì)量、

4、速度、進尺、工期等其他指標。這些指標與機械設(shè)備、地質(zhì)條件等客觀因素有關(guān)，又與鉆孔施工中采取的諸多措施及參數(shù)的選擇有關(guān)。通過施工組織與管理的風(fēng)險評估，促進了鉆進工藝參數(shù)的優(yōu)化和管理決策水平的提高。一是大直徑鉆孔灌注樁由于其能適用各種地層條件、能制成各種樁徑和樁長、能滿足不同承載能力要求等諸多優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于許多特大型基礎(chǔ)工程施工中，尤其是深水、大跨徑橋梁基礎(chǔ)工程施工中，并不斷向超大超深方向發(fā)展。由于工程地質(zhì)條件越來越復(fù)雜，施工風(fēng)險也越來