探矿工程(岩土钻掘工程)

　收稿日期：２００７－０１－１５

　作者简介：王虎法（１９７２－），男（汉族），陕西合阳人，中铁十八局集团第二工程有限公司副经理、工程师，勘察工程专业，从事岩土工程加固技术研究工作，福建省永春县桂洋镇金沙村中铁十八局集团第二工程有限公司泉三高速公路ＱＡ１４合同段项目部（３６２６１４），１３５５９０５９１８９，ｗａｎｇｈｕｆａ＠１２６．ｃｏｍ、ｗａｎｇｈｕｆａ＠１６３．ｃｏｍ。

压力分散型锚索现场抗拔试验测试与分析

王虎法

（中铁十八局集团第二工程有限公司，河北唐山０６３０３０）

摘要：以福宁高速公路福鼎分水关至福安坞段Ａ３标段八尺门互通区滑坡整治工程为实例，对现场采用的压力分散型锚索进行抗拔试验研究，详细介绍了该新型锚索的抗拔试验过程及其锚索受力测试方法，并就锚索试验中的若干问题进行了分析和探讨，试验研究成果为锚索设计和施工提供了直接依据，具有实际的应用和参考价值。关键词：压力分散型锚索；抗拔试验；滑坡整治中图分类号：Ｕ４１６．１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２－７４２８（２００７）０６－００４７－０３ＩｎＳｉｔｕＰｕｌｌ－ｏｕｔＴｅｓｔａｎｄＡｎａｌｙｓｉｓｏｎｔｈｅＮｅｗＡｎｃｈｏｒＣａｂｌｅｗｉｔｈＳｃａｔｔｅｒｅｄＣｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎＦｏｒｃｅ／ＷＡＮＧＨｕ－ｆａ（ＴｈｅＳｅｃｏｎｄＣｏｍｐａｎｙＬｉｍｉｔｅｄｏｆＣｈｉｎａＲａｉｌｗａｙ１８ｔｈＢｕｒｅａｕＧｒｏｕｐ，ＴａｎｇｓｈａｎＨｅｂｅｉ０６３０３０，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎｃｈｏｒｃａｂｌｅｗｉｔｈｓｃａｔｔｅｒｅｄｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｆｏｒｃｅｉｓａｎｅｗｔｙｐｅｏｆａｎｃｈｏｒａｇｅｍｅａｓｕｒｅａｎｄｈａｓａｗｉｄｅｒａｎｇｅｏｆａｐｐｌｉ－ｃａｔｉｏｎｔｏｔｈｅｓｌｏｐｅｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，ｌａｎｄｓｌｉｄｅｒｅｍｅｄｉａｌｗｏｒｋｓａｎｄｆｏｕｎｄａｔｉｏｎｄｉｔｃｈｓｕｐｐｏｒｔ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｓｔｕｄｉｅｓｉｎｓｉｔｕｐｕｌｌ－ｏｕｔｔｅｓｔｏｆｔｈｅｎｅｗａｎｃｈｏｒｃａｂｌｅａｎｄｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｔｅｓｔｐｒｏｃｅｄｕｒｅａｎｄｍｅｔｈｏｄｔｏｔｅｓｔｔｈｅｔｅｎｓｉｏｎｏｆｔｈｅｎｅｗａｎｃｈｏｒｃａｂｌｅｓｂａｓｅｄｏｎａｐｒａｃｔｉｃａｌｌａｎｄｓｌｉｄｅｒｅｍｅｄｉａｌｐｒｏｊｅｃｔ．Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅ，ｓｏｍｅｐｒｏｂｌｅｍｓａｂｏｕｔａｎｃｈｏｒｃａｂｌｅｔｅｓｔａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒａｓｗｅｌｌ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｂｔａｉｎｅｄｆｒｏｍｔｈｅｓｔｕｄｙｐｒｏｖｉｄｅｓｏｍｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｄａｔａｆｏｒｔｈｅｄｅｓｉｇｎａｎｄｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，ｗｈｉｃｈｈａｖｅｉｍｐｏｒｔａｎｔａｐｐｌｉｃａｔｉｖｅｖａｌｕｅｓ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｎｃｈｏｒｃａｂｌｅｗｉｔｈｓｃａｔｔｅｒｅｄｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｆｏｒｃｅ；ｐｕｌｌ－ｏｕｔｔｅｓｔ；ｌａｎｄｓｌｉｄｅｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ

０　引言

压力分散型锚索是在同一钻孔中安装几个单元锚索，每个单元锚索都有各自的锚索体、自由长度和锚固长度，而且锚固段承受的荷载也可通过各自的张拉千斤顶施加，在完成预张拉后再通过整体张拉使各单元锚索承受相同的荷载。该锚固法能有效地将荷载分散传递给钻孔内若干处于不同位置的固定段，不会发生严重的应力集中，可以避免粘结效应逐步弱化或脱开的现象，因而能有效地调用天然的地

层强度，在很大程度上提高锚索的承载力［１、２］

。

压力分散型锚索以其特有的优势（先进性、合理性、长期可靠性等）在国内外岩土锚固工程中得到了迅速的发展。英国、日本等国较早就运用单孔锚固技术，将其作为水利水电工程建设、地下工程加固及边坡工程加固的重要手段。我国在这方面起步较晚，然而近年来，由原冶金部建筑研究总院开发的单孔复合锚固技术（压力分散型锚索），已在诸如基坑工程和边坡工程中得到了越来越广泛的应用。如北京中银大厦基坑工程、广州凯城东兴大厦边坡工程、香港新机场建设中均使用了单孔复合锚杆，此外，台湾大地工程公司在基坑工程中完成单孔复合

锚杆近１０万ｍ［１～４］

。

锚索的现场抗拔试验是指导锚索设计及锚索施工的一个非常重要的环节，其试验成果将为锚索的锚固深度、锚固段长度、锚索张拉、预应力损失及施工工艺的最终确定提供依据。

１　工程概况

福宁高速公路福鼎分水关至福安坞段Ａ３标段八尺门互通区滑坡，位于福鼎市白琳镇白岩村，该滑坡原为一大型堆积层古滑坡，长约７５０ｍ，宽约３５０

ｍ，滑体体积约２畅７７×１０６ｍ３

，地貌形态呈椅状，是福建省内迄今所发现的最大滑坡之一。

工程地质勘察报告对滑坡区内基本的工程地质特征描述如表１所示。根据设计方案，该滑坡整治工程采用锚索抗滑桩和坡面锚索相结合的防治措施，绝大部分锚索均采用新型的压力分散型锚索，滑坡工程治理总造价近６０００万元，现场施工的压力分散型锚索１２１０根，合计约为４４９７４畅８ｍ。２　锚索现场试验研究

为确定锚索的极限承载力，掌握锚索抵抗破坏

７

４　２００７年第６期 探矿工程（岩土钻掘工程）

表１　福宁高速公路八尺门滑坡主要工程地质特征表

地层名称厚度／ｍ顶面埋深／ｍ地层描述坡积层亚粘土３畅００～１８畅２０黄色、灰黄色残积层亚粘土１畅５０～１１畅２００～１４畅０５灰黄色、紫色全风化凝灰岩０畅９０～１０畅２０３畅６０～１８畅２０灰色、灰黑色强风化凝灰岩０畅９０～３畅６０８畅３５～２９畅６０灰黄色、碎块状弱风化凝灰岩

５畅３５～３１畅５０

５畅３５～３１畅５０

灰黑色、凝灰结

构、碎块状构造

的安全度，揭示影响锚索承载力的缺陷，以便在正式施工时调整锚索的结构参数或改进施工工艺，在滑坡的现场试验区，我们对试验锚索进行了抗拔力试验。锚索试验的各参数见表２。

表２　试验锚索参数表

类型饱１５畅２４ｍｍ钢绞线根数

钻孔直径／ｍｍ锚固段长度

／ｍ

钻孔数量

／个

１０００ｋＮ８１３０８２５００ｋＮ４１１０４１普通锚索

５

１１０

８

１

２．１　锚索结构描述

滑坡施工现场使用的压力分散型锚索结构见图１所示。锚索主要组成部分包括自由段、无粘结钢绞线锚索体、锚固段（４个钢性承载体处于不同位置）及锚头。这种类型的锚索其主要特点在于两个方面：一是使用了全长涂塑的无粘结钢绞线，具有强的防腐能力；二是在同一钻孔中使用了多段锚固措施，钢绞线分别位于各自的钢性承载体上，锚索张拉时有效地避免了锚固段应力集中的现象，因此大大

提高了锚索的锚固能力。

图１　压力分散型锚索结构图

２．２　锚索受力监测

对于压力分散型锚索，在张拉过程中，由于锚索体上各对钢绞线分别绑在处于不同位置的承载体上，势必造成整体张拉时各对钢绞线延伸量不均的现象，从而导致各对钢绞线受力不均。为弥补这一缺陷，在锚索整体张拉前必须对不同位置承载体上的钢绞线进行预张拉，然后再进行整体张拉。由于预张拉力通常较小，现场用的普通油压表无法读取这一较小的拉力，我们考虑采用测力计对锚索受力进行准确的读取。另一方面，测力计的优势还在于

其读数精度远大于现场的油压表读数。因此，为给锚索在张拉过程中的受力提供准确的数据依据，我们采用了ＢＨＲ１５００型预应力传感器对锚索的受力进行监测［５］

，测读仪表为ＢＭＳ－１型。测力计在现场的安装如图２所示，图３

所示为现场照片。

图

２　锚索张拉测力计安装示意图

图３　锚索张拉现场测试照片

２．３　试验结果及分析

张拉设备采用ＹＣＷ２５０型千斤顶和ＺＢ４－５００型电动油泵施加张拉荷载，锚固力的大小是通过测力计直接测定。在对不同锚固段钢绞线进行预张拉的过程中，由于ＨＶＭ锚具的自锁性能，基本试验采用逐级加载方式，而非分级循环加、卸荷载法，锚索抗拔试验结果见表３，获得的典型荷载位移变化曲线如图４所示。

表３　锚索抗拔试验结果表

锚索编号

钢绞线根数／束锚固段长度／ｍ单元锚

索个数

极限抗拔力

／ｋＮＳＭ－２８８４１０５５ＳＭ－３

４

４２

９３１畅６４普通锚索

５４

７８８畅

８　注：ＳＭ－２和ＳＭ－３最后张拉至钢绞线断，普通锚索张拉至７８８畅８ｋＮ时锚固体破坏。

从表３我们可以看出，本次所做的３根试验锚

索，ＳＭ－１和ＳＭ－３是成功的，其极限抗拔力分别为１７００畅３ｋＮ和９３１畅６４ｋＮ。由于工程的需要，ＳＭ－１最终并未张拉到破坏荷载。而且，３根试验锚索自始至终均未出现任何锚固段破坏的迹象，可见各

８４探矿工程（岩土钻掘工程） ２００７年第６期　

图４　ＳＭ－１试验锚索Ｑ～ｓ曲线

单元锚索在固定长度（２畅０ｍ）上的粘结能力并未得到充分发挥，这说明压力分散型锚索尚具有进一步提高锚固力的潜在优势。

在相同的地层条件下，我们对类型为５束钢绞线的普通锚索也进行了抗拔试验，试验结果如表３所示。锚固体破坏的最大抗拔力为７８８畅８ｋＮ，而

ＳＭ－３在张拉至９３１畅６４ｋＮ时仍未出现锚固段破坏现象，可见，在相同地层、相同锚固段长度条件下，压力分散锚索的锚固能力远大于普通拉力型锚索。

试验锚索ＳＭ－２在尚未张拉至设计值时钢绞线被拉断，该抗拔力与理论值相距甚远，经分析后判定这是由于张拉过程中各锚固段钢绞线受力不均，从而使得某些受力较大的钢绞线过早达到了极限抗拉强度，于是出现被拉断的现象。

４　对压力分散型锚索张拉的讨论

压力分散型锚索的张拉作业与普通拉力型锚索不同。由于锚索体上各对钢绞线分别绑在不同位置的承载体上，因此钢绞线至张拉端间的距离存在差异，如图５所示。若同时张拉则延伸量不变，势必造成各对钢绞线受力不均，所以必须采用非同时张拉方法。张拉时应严格按照下述步骤进行，以本次试验４单元锚固段锚索为例，锚索分析模型见图５。

图５　压力分散型锚索分析模型图

（１）先求出每个承载体（Ｔ每对钢绞线）上的荷载：

Ｔ＝Ｔｄ／ｎ式中：Ｔｄ———锚索轴向力设计值；ｎ———承载体个数（钢绞线对数）。

（２）计算出在荷载Ｔ条件下各对钢绞线的延伸量：

σｉ＝ＴＬｉ／ＥｓＡｓ

式中：Ｔ———每个承载体上的荷载；Ｌｉ———每对钢绞线的长度；Ｅｓ———钢绞线的弹性摸量；Ａｓ———钢绞线的公称截面积。

（３）按各锚固段相对于锚固段４的延伸量之差值，即σ１－σ４、σ２－σ４、σ３－σ４，反算求出相对应的预拉力值Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３，并分别对固定于１、２、３承载体上的各对钢绞线施加荷载。

（４）为避免锚固段４的钢绞线在孔内弯曲，必须对其进行轻微的预张拉，在此基础上方可同时对４个锚固段上的钢绞线加荷至锚索轴向拉力锁定值。

５　结论

通过对压力分散型锚索的现场试验研究，得出如下结论：

（１）压力分散型锚索有效地避免了锚固段应力集中的现象，在相同条件下，其锚固能力远大于普通的拉力型锚索。

（２）对于压力分散型锚索进行现场试验，为准确可靠地获取锚索张拉过程中的动态试验信息，从而为设计和施工提供科学依据，有重要的实际工程意义。

（３）对各压力分散型锚索锚固段钢绞线进行预张拉是一个重要的环节，预拉力的大小应根据具体情况进行严格的计算，否则会由于钢绞线受力不均而导致某些锚固段上的钢绞线过早拉断。显然，压力分散型锚索的张拉作业是影响锚固效果的关键因素。

参考文献：

［１］　ＢａｒｅｌｙＡ．Ｄ．Ｔｈｅｓｉｎｇｌｅｂｏｒｅｍｕｌｔｉｐｌｅａｎｃｈｏｒｓｙｓｔｅｍ［Ａ］．Ｐｒｏｃ．ＧｒｏｕｎｄａｎｃｈｏｒｅｇｅｓａｎｄＡｎｃｈｏｒｅｄＳｔｒｕｃｔｕｒｅｓ［Ｃ］．Ｌｏｎｄｏｎ：Ｔｈｏｍ－ａｓＴｅｌｆｏｄ，１９９７．

［２］　程良奎．单孔复合锚固法的机理和实践［Ｊ］．岩土锚固技术新进展，２０００，（１０）：１－６．

［３］　程良奎．分散压缩型（可拆芯式）锚杆，高效预应力结构设计施工实例应用手册［Ｍ］．北京：中国建筑工业出版社，１９９８．［４］　彭振斌．锚固工程设计计算与施工［Ｍ］．武汉：中国地质大学出版社，１９９７．

［５］　夏才初，李永盛．地下工程测试理论与监测技术［Ｍ］．上海：同济大学出版社，１９９９．

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　２００７年第６期 探矿工程（岩土钻掘工程）

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第一章 1.岩石的物理——力学性质有哪些？ 岩石力学性质是岩石在受外力作用后所表现的性质，包括岩石的变形特性、强度特性、表面特性等。变形特性包括弹性塑性和脆性；强度特性包括抗压抗剪抗拉和抗弯强度；表面特性包括硬度和研磨性，这些力学性质对钻进速度、碎岩功耗和钻头寿命等有直接的影响。 3.岩石在静载作用下的破碎机理 在平底压头受载时，在第一极值带会形成环形裂纹，呈圆锥形向深部延伸，到一定深度后截止，而对称轴上的第二危险值带朝边缘发展，形成镰刀状极限状态区，继续加载时极限区的体积和压力增大，他向外趋于排挤或排开周围岩石的力也增大，由于岩石的抗剪抗拉强度很小，一旦侧压力达到某一极值时，周围的岩石便突然崩离并形成破碎穴，周围岩石崩离后，丫头下方的圆锥被压碎，压头突然入侵到一定深度。特点是塑性变形+“跳跃性”剪蹦,破碎坑穴大于切削具的断面积 4.岩石在动载作用下的破碎机理 当冲击能量不大时，在岩石的表面只能见到压头冲击的痕迹—边缘出现裂纹。增加冲击能后，在边缘之外变出现环形崩离体，称之为脆性破碎第一形态，随着冲击能的增加，崩离题的体积稍有增加。冲击能量达到一定值后，压头地下的岩石发生与静压时相似的脆性破碎，称之为脆性破碎第二形态，再继续增大冲击能，不会引起破碎形态的明显的质的变化，余下的能量使压头的侵深有所增加，并使接触面周围的岩石，崩离体出现，当冲击能达到相当大的数值的时候，则出现稳定的第三破碎形态。特点:“跳跃性”剪蹦,体积破碎 5.影响碎岩效果的因素 载荷大小的影响，;碎岩工具形状的影响，;加载速度的影响，液柱压力的影响. 6.岩石可钻性分级的方法： 1）按岩石的物理力学性质分级：压入硬度法、摆球硬度法、普氏系数法、综合力学性质法；2）利用现场实际钻进资料，即实钻法；3）利用破碎岩石单位体积所消耗功，即比功法；4）利用模拟钻进实验台对岩石进行标定，即微钻法。 7.岩石的强度和硬度的区别和联系： 强度是固体物质在外载作用下抵抗破坏的能力。硬度是岩石抵抗外部更硬物体压入其表面的能力。前者时抗压强度是固体抵抗整体破坏时的阻力，硬度是故意表面对另一物体局部压入或侵入时的阻力。硬度指标更接近于钻探过程的实际情况。一般硬度和抗压强度成正相关。 8. 为啥说岩石的单轴抗压强度与钻探工程的关系密切？ 因为在回转钻进中，岩石破碎工具在岩石表面移动时，是在局部侵入的同时是岩石发生剪切破碎。岩石的抗压硬度为单向抗压硬度的（1+2n）倍。 9.影响岩石强度的因素： 影响岩石强度因素可分为自然因素和工艺因素两类。 （1）一般造岩矿物强度高者其岩石的强度也高。但沉积岩的强度取决于胶结物所占的比例及成分。 （2）岩石的孔隙度增加，密度降低，其强度则降低，反之亦然，一般岩石的强度随埋深的增大而增大。 （3）岩石的强度具有明显的各向异性。 （4）岩石的受载方式导致岩石的强度值差异很大。 (5）多向应力状态下的岩石强度比简单应力状态下的强度高出许多倍。 （6）外载作用速度的增加使岩石的应变速率增大，大幅度地提高岩石的强度；加载速度对塑性岩石强度的影响大于对脆性岩石强度的影响。

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《岩土钻掘工程学》课程试题库1 参考答案试题库2（钻井液） 一. 判断题（请选择正确的观点或方案） 1.减压钻进时，钻杆柱的受力状态： A.上部钻杆柱受拉，下部钻杆柱受压； B.上部钻杆柱受压，下部钻杆柱受拉； C.全部钻杆柱受压； D.全部钻杆柱受拉。 2.轴向力等于零处称为钻杆柱的中和点。钻杆柱中和点处的应力状态是： A.纯扭； B.压扭； C.拉扭。 3.其中扭矩最大处在： A.孔口处； B.在孔底处。 4.用硬质合金钻头回转钻进中硬及中硬以下岩石时， A.应以高转速为主； B.应以高钻压为主。 5.硬质合金切削具在孔底磨损的实际状况：

6. 7.钻进过程中切削具处于表面破碎状态的条件是： A.σ ＞σ0 ，其中σ—切削具上作用的比压，σ0—岩石的压入硬度； B.σ ＜σ0 ，其中σ—切削具上作用的比压，σ0—岩石的压入硬度。 7.取心式硬质合金钻头的切削具底出刃设计成阶梯式，其主要目的是： A.增加自由面——体积破碎； B.利于排除岩粉； C.增大比压。 8.金刚石钻进时，孔底碎岩效果主要取决于钻头自磨出刃(自锐)状态的是： A.表镶金刚石钻头； B.孕镶金刚石钻头。 9.用孕镶金刚石钻头回转钻进坚硬致密岩层时， A.应选用硬胎体； B.应选用软胎体。 10.金刚石钻头的水路设计原则是： A.孕镶金刚石钻头加工小水口、多水口； B.表镶金刚石钻头加工小水口、多水口。 11.在钻压基本不变的条件下，那种钻头将表现出机械钻速逐渐下降： A.针状硬质合金自磨式钻头； B.磨锐式硬质合金钻头；

C.表镶金刚石钻头； D.孕镶金刚石钻头。 12. 13.为保证好的钻进效果，钢粒钻头的唇面硬度应： A.大于钢粒的硬度； B.等于钢粒的硬度； C.小于钢粒的硬度。 14.牙轮钻头的孔底碎岩过程中，牙轮的自转是： A.ωb； B.ωc。 15.牙轮钻头破碎岩石时，造成钻头对地层产生冲击、压碎作用主要靠： A.牙轮牙齿与孔底单齿、双齿交替接触； B.牙轮的超顶、复锥和移轴结构。 16.确定最优回次钻程时间的依据是： A.岩心管已打满； B.回次钻速达最大值； C.机械钻速达最大值。 17.转速是影响金刚石钻头钻速的重要因素，其确定原则是：

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《岩土钻掘工程学》课程试题库2 考虑到《岩土钻掘工程学》的讲课分成“岩土钻掘工艺”与“钻井液”两大部分，而且分别考试，所以这里把“钻井液试题库”单列出来。 一、概念与术语 1. 阳离子交换容量 一种离子从粘土颗粒中置换出带相同电荷等量等大小，一般用mcq/100g。 2. 同晶置换 在不改变晶格构架的情况下，硅氧四面体中的硅被低价铝离子或铁离子所置换，铝氧八面体中的铝被低价镁离子所置换。 3. 造浆率 配得表观粘度为15mPa·s的泥浆是每吨粘土所造浆的立方数。 4. 取代度 高分子纤维素链节中三个羟基被钠羧甲基取代的程度。 5. 剪切稀释作用 泥浆的表观粘度随剪切速率的增加而降低的现象。 6. 触变性 泥浆静止时粘土颗粒之间互相吸附而形成结构，当外加一定切力使泥浆流动时，结构拆散，流动性增加，此种特性称为泥浆触变性。 7. 失水造壁性 在井中液体压力差的作用下，泥浆中的自由水通过井壁孔隙或裂隙向地层中渗透，称为泥浆的失水。失水的同时，泥浆中的固相颗粒附着在井壁上形成泥皮（泥饼），称为失水造壁性。 8. 充气钻井液 气体分散在钻井液中形成的稳定分散体系称做充气钻井液。 9. 聚结稳定性 泥浆中的固相颗粒是否容易自动聚结变大，降低其分散度的特性。 10. 塑性粘度 反映流体在层流下达到动平衡时，固相颗粒之间、固相颗粒与液相之间以及液相内部内摩擦力的大小。 11. 压差卡钻 压差卡钻是指钻具在井中静止时，在钻井液与地层孔隙压力之间的压差作用下，紧压在井壁泥饼上而导致的卡钻。 12. 油气层损害 在钻井、完井、井下作业及油气田开采全过程中，造成油气层渗透率下降的现象称为油气层损害。 13. 循环阻力损失 钻井液在循环流动过程中，流经地面管路、钻杆、孔底钻具、钻头和环状间隙时，形

岩土钻掘工程学考试重点(经典)

岩土钻掘工程 题型：填空1’×16，判断1’×10，名词解释3’×5，简答6’×4，论述10’×1&12’×1，计算10’×1 第一章岩土的物理力学性质及其破碎机理 1. 岩石按粘结状态的分类：坚固岩石、粘结性岩石、松散性岩石、流动性岩石 2. 影响岩石强度的因素（自然和工艺因素）： （1）一般情况下，造岩矿物强度越高，岩石的强度也越高。 （2）岩石的孔隙度减小，密度增大，强度则升高。因此，一般岩石的强度随埋深的增大而增大。 （3）岩石的强度具有明显的各向异性。垂直于层理方向的抗压强度最大，平行于层理的抗压强度最小，在与层理斜交方向上的抗压强度介于两者之间。 （4）岩石的受载方式导致岩石的强度值差异很大：岩石的抗压强度最大，抗剪强度约为抗压强度的10%。 因此，钻掘过程中，破岩工具应主要以剪切的方式来破碎岩石。 （5）多向应力状态下的岩石强度比简单应力状态下的强度高出许多倍。 （6）加载速度的影响： ①加载速度增加，岩石的强度提高； ②加载速度对塑性岩石强度的影响大，对脆性岩石强度的影响小。 影响岩石硬度的因素（自然和工艺因素） （1）岩石中坚硬矿物愈多、胶结物的硬度越大、岩石的颗粒越细、结构越致密，岩石的硬度越大。而孔隙度高、密度低、裂隙发育的岩石硬度将会降低。 （2）岩石的硬度具有明显的各向异性。层理对岩石硬度的影响与对岩石强度的影响相反。垂直于层理方向，硬度值最小；平行于层理方向，硬度最大；两者之间可相差1.05～1.8倍。 （3）在各向均匀压缩的条件下，岩石的硬度增加。在常压下硬度越低的岩石，随着围压增大，其硬度值增长越快。 （4）一般而言，随着加载速度增加，将导致岩石的塑性系数降低，硬度增加。但当冲击速度小于10m/s时，硬度变化不大。加载速度对低强度、高塑性及多孔隙岩石硬度的影响更显著。 3. 岩石硬度的测定： 静压入法：以1～5mm2的压头压入岩样表面，岩石破碎时的载荷Pmax 除以接触面积S，则为岩石的硬度值Hy（通常称为压入硬度）。 冲击回弹法：利用重物落在岩石表面后回弹高度或回弹角度或回弹次数来确定岩石的硬度。 4.岩石可钻性的概念:岩石可钻性是表示钻进过程中岩石破碎的难易程度。 5.根据刃具与岩石作用的方式和碎岩机理，可把碎岩刃具分：切削-剪切型、冲击型、冲击-剪切型三类。 第二章钻探设备与钻头 1. （填空）钻探设备的组成：提升系统、循环系统、旋转钻进、动力系统、传动系统、控制系统、钻机底座、辅助系统 2. 钻头的种类（按类型）:刮刀钻头、牙轮钻头、硬质合金钻头、金刚石钻头、特殊用途钻头 3. 钻头的使用围：（1）刮刀钻头，用于软、塑性岩石，扭矩大、对钻具不利，无活动件。 （2）牙轮钻头，应用广泛，用于软—硬地层，扭矩小，牙轮转动。 （3）金刚石钻头，用于坚硬、高研磨性地层，无活动件。 （4）PDC钻头，用于软到中硬的均质地层，无活动件，钻压小，钻速快。 （5）取芯钻头，从地下井取出岩石，进行分析。 刮刀钻头从在极软和软地层使用发展到极软、软和中硬地层使用；

岩土钻掘工程学课程试题库

《岩土钻掘工程学》课程试题库 2 考虑到《岩土钻掘工程学》的讲课分成“岩土钻掘工艺”与“钻井液”两大部分，而且分别考试，所以这里把“钻井液试题库”单列出来。 一、概念与术语 1.阳离子交换容量 一种离子从粘土颗粒中置换出带相同电荷等量等大小，一般用mcq/100g 。 2. 同晶置换 在不改变晶格构架的情况下，硅氧四面体中的硅被低价铝离子或铁离子所置换，铝氧八面体中的铝被低价镁离子所置换。 3. 造浆率 配得表观粘度为15mPa ?的泥浆是每吨粘土所造浆的立方数。 4.取代度 高分子纤维素链节中三个羟基被钠羧甲基取代的程度。 5.剪切稀释作用 泥浆的表观粘度随剪切速率的增加而降低的现象。 6. 触变性泥浆静止时粘土颗粒之间互相吸附而形成结构，当外加一定切力使泥浆流动时，结构拆散，流动性增加，此种特性称为泥浆触变性。 7.失水造壁性 在井中液体压力差的作用下，泥浆中的自由水通过井壁孔隙或裂隙向地层中渗透，称为泥浆的失水。失水的同时，泥浆中的固相颗粒附着在井壁上形成泥皮（泥饼），称为失水 造壁性。 8.充气钻井液 气体分散在钻井液中形成的稳定分散体系称做充气钻井液。 9. 聚结稳定性 泥浆中的固相颗粒是否容易自动聚结变大，降低其分散度的特性。 10.塑性粘度 反映流体在层流下达到动平衡时，固相颗粒之间、固相颗粒与液相之间以及液相内部内摩擦力的大小。 11.压差卡钻 压差卡钻是指钻具在井中静止时，在钻井液与地层孔隙压力之间的压差作用下，紧压在井壁泥饼上而导致的卡钻。 12. 油气层损害 在钻井、完井、井下作业及油气田开采全过程中，造成油气层渗透率下降的现象称为油气层损害。 13. 循环阻力损失 钻井液在循环流动过程中，流经地面管路、钻杆、孔底钻具、钻头和环状间隙时，形 成一定的水力损失或称为压力损失，也可称为压降。 14. 水解度聚丙烯酰胺发生水解反应后产物中的丙稀酸单元和丙稀酰单元的总和与原料的总结构

岩土钻掘工程学试题库1

《岩土钻掘工程学》课程试题库1 一. 判断题（请选择正确的观点或方案） 1.减压钻进时，钻杆柱的受力状态： A.上部钻杆柱受拉，下部钻杆柱受压； B.上部钻杆柱受压，下部钻杆柱受拉； C.全部钻杆柱受压； D.全部钻杆柱受拉。 2.轴向力等于零处称为钻杆柱的中和点。钻杆柱中和点处的应力 状态是： A.纯扭； B.压扭； C.拉扭。 3.钻杆柱各个截面受扭矩作用都产生剪应力。其中扭矩最大处在： A.孔口处； B.在孔底处。 4.用硬质合金钻头回转钻进中硬及中硬以下岩石时， A.应以高转速为主； B.应以高钻压为主。 5.硬质合金切削具在孔底磨损的实际状况：

6.钻进过程中切削具处于表面破碎状态的条件是： A.σ＞σ0 ，其中σ—切削具上作用的比压，σ0—岩石的压 入硬度； B.σ ＜σ0 ，其中σ—切削具上作用的比压，σ0—岩石的压 入硬度。 7.取心式硬质合金钻头的切削具底出刃设计成阶梯式，其主要目 的是： A.增加自由面——体积破碎； B.利于排除岩粉； C.增大比压。 8.金刚石钻进时，孔底碎岩效果主要取决于钻头自磨出刃(自锐) 状态的是： A.表镶金刚石钻头； B.孕镶金刚石钻头。 9.用孕镶金刚石钻头回转钻进坚硬致密岩层时， A.应选用硬胎体； B.应选用软胎体。 10.金刚石钻头的水路设计原则是： A.孕镶金刚石钻头加工小水口、多水口； B.表镶金刚石钻头加工小水口、多水口。 11.在钻压基本不变的条件下，那种钻头将表现出机械钻速逐渐下降： A.针状硬质合金自磨式钻头； B.磨锐式硬质合金钻头； C.表镶金刚石钻头； D.孕镶金刚石钻头。 12.如图有三种钢粒钻头水口形状方案，请指出正确的方案。

岩土钻掘工程重点

岩土钻掘工程重点 第一章 1、岩石力学性质中最为关键的指标：抗压强度 2、岩体在外力作用下的变形起控制作用的因素：结构面、胶结物 3、决定岩石透水性好坏的主要因素：孔隙度 4、岩石可钻性： 钻进过程中岩石抵抗破碎的强度。表示岩石破碎的难易性。岩石可钻性既取决于其自然因素，又与采用的工艺技术因素有关。 5、岩体和岩石（结构区别） 固结程度较低的粘土岩、泥灰岩、凝灰岩则与土性质接近，作为岩石与土的过渡类型。（1）岩石矿物颗粒间具有牢固的连接（结晶连接、胶结连接）土的颗粒间的连接（水胶连接、水连接） （2）岩石比土具有强度高、不易变形及整体性和抗水性好的优点；但缺陷有断层、节理等构造面。 （3）岩体具有较高的地应力；土体则以自重应力为主 第二章 1、钻探方法分类：硬质合金钻进、钢粒钻进、金刚石钻进、冲击回转钻进 2、钻机类别：油压给进立轴式钻机、转盘式钻机、全液压式钻机 3、钻井用泵的功用 （1）输送冲洗液：携带岩粉，冷却钻头； （2）特种工作：堵漏、封孔、向孔内灌注水泥浆； （3）输送具有能量的液体，如水力冲击钻； （4）借助水泵上的仪表装置，了解孔内变化情况； （5）给钻机场供水。 4、冲击回转钻进在钻头切削距具上受何种力的作用？ 冲击回转钻进在钻头切削具上同时受到3种力的作用，即回转力、轴向静压力和冲击力。 5、硬质合金钻进不同岩层时转速对机械钻速的影响。 对于不同岩层，都有一个最优极值转速值,在未达 到这个极限之前，钻速随着转速增大而增大，超过 之后，增加转速，钻速下降。 6、钢粒钻进中钢粒与钻头唇面受力类型 钢粒：钢粒自重、钻头压力、回转的离心力及冲洗液流的冲刷力等作用 唇面：唇面受钢粒摩擦和重复弹性变形

注册岩土考试心得,同事过了参考总结的

注册岩土考试经验总结 （意见征集版） 1 资料篇 （1）规范、法律类 ①40本官方指定规范+1本法律汇编（见附件1） PS：淘宝网上有高清复刻版（你懂的！）卖，售价大约是正版的1半左右，质量还不错，但是有能力的朋友就支持正版吧。 ②另外还有一些考纲以外的规范考试中也有考到，例如：《冻土地区建筑地基基 础设计规范》（JGJ 118-2011）、《铁路特殊路基设计规范》（TB10035-2006）等等，如时间较充裕，也可以看看（这种冷门规范一般考得比较简单，有的直接套公式就OK！） （2）培训教材、习题类 ①《2014年全国注册岩土工程师专业考试培训教材第八版上下册》——于海峰 PS：目前应该只有2013版的，14版估计要到3、4月份才会出吧。 《2014年全国注册岩土工程师专业考试模拟训练题集第八版上下册》——于海峰 PS：同上。 于海峰老师的书我就买了这两套，不知他还有没有其它的书，个人觉得这四本就够了。 购买指数：★★★★★

②《注册土木工程师（岩土）专业知识考试过关必做1500题》——金圣才 《注册土木工程师（岩土）专业案例考试过关必做500题》——金圣才 PS：这两套题大部分是真题，部分是模拟题，和于老的书有点重突，可买可不买，反正我是当习题集做了。 购买指数：★★ ③《注册岩土工程师专业考试案例分析历年真题及模拟题详解》（第5版） PS：13年是第4版，14年应该会出第5版，这本书吐血推荐！！考试神器啊，2013年原题都能找到！！！（关键是你得认认真真仔仔细细地做完～） 购买指数：★★★★★ ④武威《全国注册岩土工程师专业考试2011年试题解答及分析》 武威《全国注册岩土工程师专业考试2012年试题解答及分析》 武威《全国注册岩土工程师专业考试2013年试题解答及分析》（待出） PS：大名鼎鼎的命题组组长威哥、高老出的官方答案，案例解题过程讲解详细，算是给考友们演示了标准答题格式，非常值得研究！！11年的网上 有电子版，12年的没搜到，大家还是买书吧～ 购买指数：★★★★★ ⑤其它 还有其它的一些网友认为比较好的书，像是刘兴录编的《注册岩土工程师专业考试案例复习题解》，我没看过，就不说了，各位根据自身需要购买吧。 购买指数：？

岩土钻掘工程学

岩土钻掘工程学总复习题 （1）、名词解释： 1、磨锐式硬质合金钻头 2、自磨式硬质合金钻头 3、钻进规程 4、优质钻进规程 5、强力钻进规程 6、孕镶金刚石钻头的100%浓度 7、阀式正作用液动冲击器8、阀式反作用液动冲击器9、最优冲击间隔 10、钻孔轨迹11、顶角12、方位角 13、岩石的各向异性14、钻孔遇层角15、测斜 16、均角全距法17、钻孔弯曲18、冲击钻的悬距 19、圆孔了滤水管的孔隙率20、沉没比21、岩石的研磨性 22、回次钻速23、岩石的塑性24、硬质合金钻头的前角 25、金刚石浓度26、切削－剪切型碎岩27、阀式正作用液动冲击器 28、凿碎－剪切型碎岩29、钻孔测量环测定向法30、初级定向孔 31、钻孔空间弯曲32、岩矿心采取率33、机械钻速 34、技术钻速35、经济钻速36、循环钻速 37、切削－剪切型碎岩38、凿碎型碎岩39、凿碎－剪切型碎岩 40、钻孔测量环测定向法41、初级定向孔42．钻孔空间弯曲 43．岩矿心采取率44、岩石的硬度45、钻孔的方位角 46、均角全距法47、受控定向钻孔48、最优冲击间距 49、岩石破碎的三种方式50、金刚石浓度51、硬质合金钻头镶焊角 52、岩石的研磨性53、金刚石体积浓度54、钻孔的顶角 55、止水56、圆孔过滤器的孔隙率57、岩石的强度 58、钻孔遇层角59、单动双管钻具 （2）、填空题 1、金刚石单动双管所用取芯方法是()，喷射式反循环钻具所用卡取岩心的方法是()。投卡料、卡簧卡取、爪簧取芯、干钻取芯、沉淀取芯、静压入取芯。 2、硬质合金钻头钻进4~5级以下岩石时以()为主、钻进6级以上岩石时应以()为主。 大压力、高转速、大泵量。 3、钢粒钻头的硬度应()小于钢粒的硬度，用一次投砂法钻进时，水量应()。 大于、小于、等于、保持均匀、逐渐增大、逐渐减小。 4、随着合金中钴含量的增加，硬度()，而抗弯强度()。

《岩土钻掘工程学》课程教学大纲

《岩土钻掘工程学》课程教学大纲 （2013年修订，58学时） 该课程是一门实践性非常强的主干专业本课程。因此，该课程教学分三大部分：课堂（理论）教学46学时、伴随课堂教学的实验教学12学时、实训教学（课堂教学前的教学实习3周、课堂教学后的生产实习7周，课外执行）。本大纲主要针对课堂教学和实验教学部分。 一、课程的性质与任务 1、性质：专业课 2、目的和任务：本课程主要讲述钻探过程中的的基本工艺原理、各主要钻进方法的工艺技术及保证钻探质量的各种工艺原理及方法。通过本课程教学，使学生全面掌握钻探过程中的基本工艺原理，基本掌握各种工艺方法。通过实践教学环节使学生掌握一个机台的基本组成情况（人员及技术力量、设备、钻具、仪器、材料等）。从生产技能上讲应具有能组织一个机台生产的能力，具有一个熟练班长的基本技能。从技术水平上讲，应对一个矿区的钻探生产起到一个工程师的作用，应能根据地质、岩层等情况和地质要求进行整个矿区的钻探工艺设计和钻探施工管理，保证钻探六大质量指标全面完成。 二、课程的基本内容： 第一章绪论 第1节岩土钻掘工程的发展和应用 第2节钻进的基本过程 第3节钻进方法分类 第二章岩土的物理力学性质及其破碎机理 第1节岩石的物理力学性质概述 第2节外载作用下岩石的应力状态 第3节岩石在外载作用下的破碎机理 第4节岩石的可钻性指标及坚固性系数 第三章钻掘设备及管具 第1节钻机 第2节钻塔 第3节泵及钻井液处理装置 第4节空气压缩机 第5节钻杆及套管 第四章回转钻进钻头与工艺 第1节钻进效果指标及钻进规程参数间的关系 第2节硬质合金钻进碎岩过程及钻进工艺 第3节金刚石钻进碎岩过程及钻进工艺 第4节牙轮钻进碎岩过程及钻进工艺 第5节钢粒钻进碎岩过程及钻进工艺 第6节全面钻头及其钻进工艺 第五章冲击、振动载荷作用下的钻进技术

岩土钻掘整理

1、钻探工作的内容：（设计阶段，施工阶段，结束阶段） 设计阶段：确定钻孔结构；选择设备、工具、管材；制定工艺措施；预算台效；制定安全措施；人员组织与管理。 施工阶段：施工准备（修路、机场平整、安装水电等设备）开孔→正常钻进→终孔 结束阶段：封孔；拆迁；资料统计、对比、总结 2、几个基本概念：机械钻速、钻孔结构、岩石可钻性 机械钻速：单位纯钻进时间内所钻钻孔的进尺量。反映碎岩方法、所钻岩石性质，所用钻进工艺技术状况的一个指标。钻孔结构：是指构成钻孔剖面的技术要素，它包括：总孔总深度各孔段直径和深度 套管或井管的直径和长度，下放深度和灌浆部位。岩石可钻性：是指岩石被碎岩工具钻碎的难易程度。（我国原地质部于1953年颁布的“岩心钻探岩石可钻性12级分类表”，等级越高越坚硬）（名词解释） 第一章岩芯钻探钻具和设备 1、钻具的组成（填空）：钻头、岩芯管、取粉管、钻杆柱、接头、钻铤、主动钻杆（作用）、水笼头（由下至上） 2、钻杆柱的功用：传递动力（钻压、转矩）、通道（冲洗液、矿岩心、卡料或仪器等） 3、钻探设备组成：钻探设备包括钻机、泥浆泵、钻塔和动力机等。 钻机：带动钻具向地层深部钻进；通过升降机起、下钻具。（回转、调压给进、升降、拧卸、检测等系统） 泥浆泵：向孔内输送冲洗液以清洗孔底、冷却钻头和润滑钻具。 钻塔：要求：用于升降钻具的构筑物。 钻塔的类型：四脚钻塔、三脚钻塔、A型钻塔、桅杆钻塔的基本参数：钻塔高度和二层台高度、额定负荷和最大负荷、顶部尺寸和底部尺寸、自重等。钻塔高度（由孔深决定和提升能力决定）和立根长度由孔深决定动力机 第二章钻进方法 1、硬合金钻进.定义：利用镶焊在钻头体上的硬质合金切削具，作为破碎岩石的工具，这种钻进方法通称为硬合金钻进（是采用具有相当硬度的硬质合金做碎岩切削具的一种钻进方法）。特点：适用于钻进中等硬度以下的岩层，即1~7级和部分8级的岩层（名词解释） ①井底碎岩过程：钻进塑性、脆性岩石特点 钻进塑性岩石的特点：（1）钻进平稳，无明显的跳跃性（2）切削槽宽与切削具宽度相等（3）能够形成连续的岩屑钻进脆性岩石的特点：（1）跃进式破碎（2）切槽的宽深大于切削具的宽与高（3）破碎岩屑不连 ②切削具磨损：影响切削具被磨损的主要因素：岩石的研磨性、切削具本身的材质、钻进规程 衡量切削具磨损的指标：绝对磨损、相对磨损 ③钻进规程参数的合理配合（P、n、Q）：松软岩石：中压、快速、大泵量优质泥浆，肋骨钻头。 中硬岩石：大压、中速、中泵量掏槽钻头，可用清水。硬岩研磨性高：大压、低速、中泵量自磨式钻头，密集式钻头。裂隙性岩石：低压、中速、中泵量掏槽钻头，八角柱状钻头 2、金刚石钻进 碎岩机理：表镶钻头金刚石刃的碎岩作用（压裂压碎作用（崩离）、切削作用（犁入）、拉断作用） 孕镶钻头的碎岩机理（磨削作用、微压裂压碎与微切削作用、） 钻头的选择和应用：表镶钻头：中粒、粗粒用于坚硬完整岩层。孕镶钻头：细粒、粉粒用于坚硬或破碎岩层。复合片钻头：厚为0.5mm聚晶金刚石层用于中硬岩 选择目的：高效、长寿、金刚石耗量低。选择依据：岩石的性质，如硬度、研磨性、完整性 使用要求：（１）分组排队使用，先用外径大的，内径小的（２）注意钻具组配，钻杆直径尽量与钻头直径接近 （３）合理控制时效，一般为3m/h 钻进规程参数确定：（主要依据三个指标）（1）钻进速度：钻压↑，钻速↑，金刚石耗量↑（2）钻头的总进尺 （3）单位进尺金刚石的消耗量 3、冲击回转钻进 主要特点：钻头在静压作用下，由纵向冲击动载和回转切削共同作用而破碎岩石。 冲击回转钻进应用范围：中硬岩层效果好，６－８级、部分９级岩石钻进效率高；对于粗粒不均质岩层效果明显；易斜、打滑地层钻进效果好。 冲击回转钻进提高钻进效率的原因：（填空）

岩土钻掘

1.钻具的组成：钻头、岩芯管、取粉管、钻杆柱、接头、钻铤、主动钻杆、水笼头 2.钻杆柱的功用：传递动力（钻压、转矩）、通道（冲洗液、矿岩心、卡料或仪器等） 3.钻探设备组成：钻探设备包括钻机、泥浆泵、钻塔和动力机等。 4.冲击器：阀式正作用液动冲击器、阀式反作用液动冲击器、阀式双作用液动冲击器 5.影响冲击回转钻进效率因素:钻压、转速、冲击功、冲击频率 6.工程质量指标：岩矿芯的采取与整理、钻孔弯曲度、校正孔深、简易水文观测、原始报表、封孔 7.顶角测量原理：液面水平原理、重锤原理 8.方位角测量原理：地磁场原理、地面定向原理 9.冲洗液的作用：冷却钻头、润滑钻具、携带岩屑、保护孔壁 10.冲洗液的类型：清水、泥浆、空气、泡沫、乳状液等 11.泥浆的主要性能：失水能、造壁能、触变性、静切力、粘度、含砂量、胶体率、PH值 12.桩的类型：钻孔灌注桩、管桩、旋喷桩、地连墙、预制桩等 13.按桩的承载性质分类：摩擦桩、端承桩 14钻孔灌注桩成桩工艺：下导管、清孔、下钢筋笼、灌注砼 15.临时止水：桐油石灰止水、橡胶制品止水 16.永久止水：粘土止水、水泥止水 17.水文水井成井工艺：破壁-换浆-探井、下管、填砾、止水、洗井、抽水试验 18.油、气井钻井特点:井眼直径大；钻井深；井底温度高；设备配套复杂 19.固井工程包括:下套管和注水泥 1.机械钻速：单位纯钻进时间内所钻钻孔的进尺量。 2.钻孔结构：指构成钻孔剖面的技术要素 3.岩石可钻性：指岩石被碎岩工具钻碎的难易程度。 4.顶角：钻孔轴线的切线与铅垂线的夹角。 5.方位角：钻孔轴线的水平投影与正北方向之间的夹角（顺时针）。 6.失水能：表示泥浆失水多少的性能称为失水能。 7.造壁能：在泥浆失水的同时，泥浆中的一些较大的黏土颗粒附着在孔壁岩石上，形成一层泥皮，泥浆的这种能力称为造壁能。 8.硬合金钻进：采用具有相当硬度的硬质合金做碎岩切削具的一种钻进方法。 1.钻探工作的内容： 设计阶段：确定钻孔结构；选择设备、工具、管材；制定工艺措施；预算台效；制定安全措施；人员组织与管理。施工阶段：施工准备（修路、机场平整、安装水电等设备）开孔→正常钻进→终孔 结束阶段：封孔；拆迁；资料统计、对比、总结 2.硬合金钻进井底碎岩过程：钻进塑性、脆性岩石特点 ①钻进塑性岩石的特点：（1）钻进平稳，无明显的跳跃性（2）切削槽宽与切削具宽度相等（3）能够形成连续的岩屑 ②钻进脆性岩石的特点：（1）跃进式破碎（2）切槽的宽深大于切削具的宽与高（3）破碎岩屑不连 3.硬合金钻进钻进规程参数的合理配合： ①松软岩石：中压、快速、大泵量优质泥浆，肋骨钻头。 ②中硬岩石：大压、中速、中泵量掏槽钻头，可用清水； ③硬岩：大压、低速、中泵量自磨式钻头，密集式钻头。 ③裂隙性岩石：低压、中速、中泵量掏槽钻头，八角柱状钻头 4.金刚石钻进 （1）碎岩机理：表镶钻头金刚石刃的碎岩作用（压裂压碎作用（崩离）、切削作用（犁入）、拉断作用） （2）钻头的选择和应用：①表镶钻头：中粒、粗粒用于坚硬完整岩层。②孕镶钻头：细粒、粉粒用于坚硬或破碎岩层。③复合片钻头：厚为0.5mm聚晶金刚石层用于中硬岩 （3）使用要求：①分组排队使用，先用外径大的，内径小的；②注意钻具组配，钻杆直径尽量与钻头直径接近 ；③合理控制时效，一般为3m/h （4）钻进规程参数确定：（三个指标）①钻进速度：钻压↑，钻速↑，金刚石耗量↑②钻头的总进尺 ③单位进尺金刚石的消耗量

岩土钻掘工程学实验报告一

实验一钻探设备、钻具、钻头观测及实钻实验实验日期姓名班级学号实验成绩 一、实验目的： 1、通过观测几种类型的钻机、钻塔和泥浆泵，了解各自的结构、性能及在地质勘探中的应用。 2、对比各种钻机的结构特点，了解各种钻机的优点以及不足，对于钻机的应用条件有一定的了解。 3、重点观察不同型号的三类取芯钻头，并进行彼此间的比较来加深理解，顺便了解不取芯钻头。 4、了解取芯钻具的种类以及各种不同的取芯方式和原理，重点了解绳索取芯和卡簧取芯，干烧了解即可。 5、了解集中钻头的结构要素及其适应的地层。 6、了解各种钻探事故的处理方法、原理以及常用工具。 7、观实钻实验了解整套钻具的连接以及钻杆的连接和取卸。 二、实验器材： 1、不同型号的金刚石钻头（表镶、孕镶）；不同型号的硬质合金钻头（磨锐式、自磨式）；钢粒钻头； 2、取芯管（单层管、双层管）若干套； 3、钻铤、水龙头、异径接头、钻杆等钻具以及扳手、管钳、链钳、矢锥等附属工具； 4、井下液压钻机；连接好所有设备的SPC-300D型水文水井钻机； 5、SMK—89型单动双管取心器；SQ—75型绳索取心钻具； 6、三角板、直尺、游标卡尺的测量工具若干套； 三、主要实验内容： （一）钻探设备观察 1、钻塔的功用：辅助钻机起升、下放钻具 2、钻机结构组成：a、电机；b、升降系统：起升、下放钻具；c、液压系统：控制钻进规程参数（钻压、转速）。升降机—电机—离合器—变速箱—分动箱—立轴—（回转器）—液压油泵（钻压调节，实现加压、减压、浮动钻进等） 3、泥浆泵作用：a、向钻孔内泵送高压冲洗液；b、冷却钻头；c、携带岩粉；

d、维护孔壁稳定； e、润滑钻具。 (二)、接通电源让SPC-300D型水文水井钻机运转，进行下列工作： ◆观看钻机的离合、变速、分动 ◆观看钻机的给进、夹持和提升钻具 ◆观看钻杆的连接和拆卸 ◆观看卷扬提升、下降和制动操作 （三）、听老师讲原理 ●观察实验室的那台液压式钻机，听老师讲解其工作原理以及 各部分的操作方法和功用。 ●观察岩心管，听老师讲解卡簧取芯以及绳索取芯的原理和方 法步骤，对两种方法的优缺点进行对比。

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岩土钻掘工程学复习资料 1.钻井工程全过程 一回次：配钻具→下钻→扫孔→钻进→冲孔→卡芯→起钻 由若干回次叠加 2.冲洗液循环 正循环：冲洗介质由钻杆柱中心进入孔底，由钻头水口处流出经钻杆与孔壁的环状间隙上返孔口 反循环：冲洗介质经钻杆与孔壁的环状间隙进入孔底由钻头水口处进入由钻杆柱中心上返地表。 孔底局部反循环：整个钻孔大部分仍是正循环，仅在孔底岩心管部分实现反循环，使冲洗液的流动方向与岩心的进入方向一致。 岩石性质 物理性质：粘结状态、孔隙度、密度、结构和构造。 A 粘结状态分坚固岩石、粘结性岩石、松散型岩石、流动性岩石 B.孔隙比、孔隙度 岩石的孔隙比kP ：岩石中的孔隙体积VP 与岩石中固相骨架的体积Vc 比 kP=VP/Vc 岩石的孔隙度P ：岩石中的孔隙体积VP 与岩石总体积V 的百分比 3.岩石的孔隙性削弱了岩石的强度。一般沉积岩具有高的孔隙度，随着埋深的增大，岩石的孔隙度降低。 岩石的容重γs ：是岩样重量G 与其总体积V 之比 D. 结构和构造 岩石结构说明岩石的微观组织特征。与矿物颗粒的大小、形状和表面特征有关，反映岩石的非均质性和孔隙性。 岩浆岩主要具有块状结构，其构造特征对钻掘破碎岩石没有显著影响。 沉积岩的成因广泛，故其结构也比较复杂。碎屑岩具有碎屑结构，按碎屑的大小可分为砾状结构（碎屑直径＞2mm ）、 粗粒结构（碎屑直径1~2mm ）、 中砂结构（碎屑直径0.1~1m m ）、 粉砂结构（碎屑直径0.01~0.1mm ）。。 力学性质：强度、硬度、弹性、脆性、塑性和研磨性 强度：岩石在载荷作用下抵抗破坏的能力。破坏前所能承受的最大 载荷称为极限载荷，单位面积上的极限载荷称为极限强度 硬度：岩石的硬度反映岩石抵抗外部更硬物体压入（侵入）其表面的能力。 弹性（塑性）：当除去外力时岩石能（不能）恢复原状的特性 研磨性：岩石磨损工具的能力。 11.岩石的破碎方式 切削一剪切型、冲击型、冲击一剪切型三类 %1001%100%100?+=+?=?=P P P c P P k k V V V V V P V G s =γ

岩土钻掘工程学试题库1

《岩土钻掘工程学》课程试题库1 .判断题（请选择正确的观点或方案） 1. 减压钻进时，钻杆柱的受力状态： A. 上部钻杆柱受拉，下部钻杆柱受压； B. 上部钻杆柱受压，下部钻杆柱受拉； C. 全部钻杆柱受压； D. 全部钻杆柱受拉。 2. 轴向力等于零处称为钻杆柱的中和点。钻杆柱中和点处的应力状态是: A. 纯扭； B. 压扭； C. 拉扭。 3. 钻杆柱各个截面受扭矩作用都产生剪应力。其中扭矩最大处在: A. 孔口处； B. 在孔底处。 4. 用硬质合金钻头回转钻进中硬及中硬以下岩石时， A. 应以高转速为主； B. 应以高钻压为主。 5. 硬质合金切削具在孔底磨损的实际状况： Py A P Y R

6. 钻进过程中切削具处于表面破碎状态的条件是:

A. c> （0 ,其中（—切削具上作用的比压，血一岩石的压入硬度； B. 0 V 0，其中（—切削具上作用的比压，0—岩石的压入硬度。 7. 取心式硬质合金钻头的切削具底出刃设计成阶梯式，其主要目的是： A. 增加自由面——体积破碎； B. 利于排除岩粉； C. 增大比压。 8. 金刚石钻进时，孔底碎岩效果主要取决于钻头自磨出刃（自锐）状态的是: A. 表镶金刚石钻头； B. 孕镶金刚石钻头。 9. 用孕镶金刚石钻头回转钻进坚硬致密岩层时， A. 应选用硬胎体； B. 应选用软胎体。 10. 金刚石钻头的水路设计原则是： A. 孕镶金刚石钻头加工小水口、多水口； B. 表镶金刚石钻头加工小水口、多水口。 11. 在钻压基本不变的条件下，那种钻头将表现出机械钻速逐渐下降： A. 针状硬质合金自磨式钻头； B. 磨锐式硬质合金钻头； C. 表镶金刚石钻头； D. 孕镶金刚石钻头。 12?如图有三种钢粒钻头水口形状方案，请指出正确的方案。 13. 为保证好的钻进效果，钢粒钻头的唇面硬度应: A. 大于钢粒的硬度； B. 等于钢粒的硬度；

《岩土钻掘工程学》课程试题库1及答案共享

《岩土钻掘工程学》课程试题库1参考答案试题库2（钻井液） 一. 判断题（请选择正确的观点或方案） 1.减压钻进时，钻杆柱的受力状态： A.上部钻杆柱受拉，下部钻杆柱受压； B.上部钻杆柱受压，下部钻杆柱受拉； C.全部钻杆柱受压； D.全部钻杆柱受拉。 2.轴向力等于零处称为钻杆柱的中和点。钻杆柱中和点处的应力状态是： A.纯扭； B.压扭； C.拉扭。 3.钻杆柱各个截面受扭矩作用都产生剪应力。其中扭矩最大处在： A.孔口处； B.在孔底处。 4.用硬质合金钻头回转钻进中硬及中硬以下岩石时， A.应以高转速为主； B.应以高钻压为主。 5.硬质合金切削具在孔底磨损的实际状况： 6. 7.钻进过程中切削具处于表面破碎状态的条件是：

A.σ ＞σ0 ，其中σ—切削具上作用的比压，σ0—岩石的压入硬度； B.σ ＜σ0 ，其中σ—切削具上作用的比压，σ0—岩石的压入硬度。 7.取心式硬质合金钻头的切削具底出刃设计成阶梯式，其主要目的是： A.增加自由面——体积破碎； B.利于排除岩粉； C.增大比压。 8.金刚石钻进时，孔底碎岩效果主要取决于钻头自磨出刃(自锐)状态的是： A.表镶金刚石钻头； B.孕镶金刚石钻头。 9.用孕镶金刚石钻头回转钻进坚硬致密岩层时， A.应选用硬胎体； B.应选用软胎体。 10.金刚石钻头的水路设计原则是： A.孕镶金刚石钻头加工小水口、多水口； B.表镶金刚石钻头加工小水口、多水口。 11.在钻压基本不变的条件下，那种钻头将表现出机械钻速逐渐下降： A.针状硬质合金自磨式钻头； B.磨锐式硬质合金钻头； C.表镶金刚石钻头； D.孕镶金刚石钻头。 12. 13.为保证好的钻进效果，钢粒钻头的唇面硬度应： A.大于钢粒的硬度； B.等于钢粒的硬度； C.小于钢粒的硬度。 14.牙轮钻头的孔底碎岩过程中，牙轮的自转是： A.ωb；