0124071《岩土钻掘工程学》试题(B卷)标准答案

河南城建学院2010—2011学年第一学期期末考试（试）
《岩土钻掘工程学》试题（B卷）标准答案
一、填空题(每空0.5分，共36空，共18分)
1.坚固岩石、松散性岩石、流动性岩石；
2.荷载的大小、破碎工具形状、破碎工具加载速度；
3.表面破碎，体积破碎；
4.钻铤上；
5.SGX-13、SG-23；
6.冲击式钻机、回转式钻机、振动钻机、复合式钻机；
7.补强；
8.自磨出刃；
9.较低、大、中等；10、压入法、击入法、回转击入法；11.清水、泥浆；12.初失水、动失水、静失水；13.地质、技术、工艺；14. 液面水平原理，重锤原理；15.系统误差、随机误差、疏忽误差。

二、选择题（每题1分，共16题，共16分）
1.D;
2.D;
3.A;
4.D;
5.B;
6.B;
7.A;
8.A;
9.B;10.A;11.D;12.D;13.A;14.A;15.C;
16.D。

三、名词解释（每题3分，共6题，共18分）
1.岩石的研磨性：碎岩过程中，岩石磨损钻头切削具的能力。

2.钻具：指的是钻头以上，水接头以下的全部钢管柱，由岩心管、异径接头、钻杆、主动钻杆等组成。

3.最优规程：当地质-技术条件和钻进方法已经确定时，在保证钻孔质量指标的前提下，为获得最高钻速或最低每米钻进成本而选择的钻进参数搭配。

4.岩矿心采取率：从孔内取出的实际岩矿心长度与实际钻进进尺之比值。

5.钻井液失水（滤失）：钻井液中的自由水，在压力差作用下向孔壁岩石的裂隙和孔隙中渗透，这种现象成为钻井液失水。

6.钻孔弯曲：在工程施工中，由于自然因素和技术因素的影响，实际的钻孔轨迹往往偏离设计轨迹，这种现象称为钻孔弯曲。

四、简答题（每题6分，共5题，共30分）
1.答：岩土钻掘工程学的研究对象及内容是如何借助机械方式或化学方式破碎岩土层，在地下形成其规格和质量符合设计要求的钻孔或坑道，（4分）以达到寻找或开采矿产及其他工程建设的目的。

（2分）
2.答：平底压模压入时
1）第一极值带环形裂纹，开始ac伸展比ao快；（1分）2）远离自由面，ac伸展迅速减慢，ao伸展增快；（1分）3）第二极值带朝边缘发展，形成镰刀极限区；（1分）4）极限区的体积和压力增大，排开周围的力也增大；（1分）5）c点迅速到达自由面并与从o点来的裂隙相遇；产生mon剪切体；
（1分）6）岩石抗剪强度小，周围岩石突然崩离，压模下落；aob体被压头压碎。

（1分）3.答：确定切削具布置方式时应考虑以下原则：
(1)能保证钻头在孔底工作平稳；（1分）
(2)双环、多环排列或分组排列时，每个切削具只破碎孔底的一部分，叠加起来完成整个环状切槽的切削，如果各环之间能相互造成自由向，则破岩效果更佳；（2分）
(3)尽量使每个切削具负担的破岩量接近，避免局部磨损过甚；（1分）
(4)切削具之间应保持一定的距离，以利于排粉；（1分）
(5)对切削具的镇焊和修磨方便。

（1分）
4.答：（1）自然因素
主要是所钻岩石的物理力学性质和岩矿层的结构和构造。

（2分）（2）人为因素
钻进方法选择不合理；（1分）
钻具结构选择不合理；（1分）
钻进规程不当；（1分）
操作方法不正确。

（1分）5.答：钻孔冲洗介质的主要功用是：
及时排除钻进中产生的岩粉并携带至地表，冷却钻头，润滑钻具，保护孔壁。

（1分）另外，冲洗介质还有平衡地层压力，辅助破碎岩石和提供所钻地层的有关信息等功能。

（1分）为此，针对不同的地层条件和钻探目的，要求冲洗介质具有下述性能：
(1)良好的冷却散热能力和润滑性能；（1分）
(2)良好的剪切稀释性能(利于排粉)；（1分）
(3)良好的护壁、防漏和抗御外界影响；（1分）
(4)具有自身不发酵变质和不腐蚀钻具的性能。

（1分）
五、论述题（每题18分，共18分）
答：弹—塑性岩石破碎的显著特点是在切削具的作用下以跳跃式的剪切破碎为主。

（3分）根据上图岩石破碎大体分三个阶段：
(1)切削具在双向力作用下吃入岩石，使刃前岩石沿剪切面破碎。

Px力减小，继续前移，碰撞刃前岩石。

（5分） (2)切削具刃前接触岩石的部分面积很小，对前方岩石产生较大的挤压力，压碎刃前的岩石，随着Px力增大，使岩石产生小的剪切破碎。

继续向前推进可能重复产生若干次小剪切，碎裂的岩屑向自由面崩出。

（5分） (3)当切削具前端接触岩石的面积较大时，前进受阻。

一方面切削具继续挤压前方的岩石；另一方面Px力急剧增大，当Px力达到极限值时，迫使岩石沿剪切而产生大的剪切破碎，并在刃尖前留下一些被压实的岩粉，然后Px力突然减小。

（5分）。