控制性钻孔深度的缘由汇总
钻孔技术的深度讨论

钻孔技术的深度讨论简介钻孔技术是一种常用于地质勘探和工程建设的方法。
通过使用钻机和钻头,可以在地下钻取孔洞,以获取有关地下地质结构和条件的信息。
本文将深入讨论钻孔技术的原理、应用和发展趋势。
钻孔原理钻孔技术的原理是利用旋转钻头对地下岩石或土壤进行切削和破碎。
钻机通过转动钻杆和钻头,施加足够的力量和压力,使钻头能够穿透地下的物质。
钻孔过程中,钻屑通过钻杆的中心孔或钻孔周围的空隙排出。
钻孔应用钻孔技术在地质勘探和工程建设中有广泛的应用。
以下是一些常见的钻孔应用:1. 地质勘探:通过钻孔可以获取地下岩石和土壤的样本,用于分析地质结构、岩性和地下水条件等。
这对于石油勘探、矿产资源评估和地下水资源开发等具有重要意义。
2. 岩土工程:钻孔用于确定地下岩土的物理性质、强度和稳定性。
这有助于工程规划和设计,例如建筑基础的选址和地质灾害风险评估等。
3. 水井钻探:通过钻孔可以建造水井,以供给地下水资源。
这在农业灌溉、城市供水和工业用水等方面起着重要作用。
4. 环境监测:钻孔可以用于环境监测和土壤污染调查。
通过在污染地区进行钻孔取样,可以评估土壤和地下水的污染程度,并制定相应的治理措施。
钻孔技术的发展趋势随着科技的不断进步,钻孔技术也在不断发展和改进。
以下是钻孔技术的一些发展趋势:1. 自动化和数字化:钻孔设备的自动化和数字化程度越来越高,提高了钻孔效率和准确性。
自动化系统可以控制钻机的运行和参数调整,使钻孔过程更加稳定和可控。
2. 高效节能:新型钻孔设备采用先进的节能技术,减少了能源消耗和环境污染。
例如,使用电动钻机替代传统的燃油钻机,可以降低运行成本并减少碳排放。
3. 深水钻探:随着海洋资源的开发和能源需求的增加,深水钻探技术得到了广泛关注。
新型的深水钻孔设备和技术正在不断研发,以应对深海环境的挑战。
4. 环境友好型钻孔液:传统的钻孔液往往含有有害化学物质,对环境造成一定程度的污染。
未来的发展趋势是开发环境友好型的钻孔液,以减少对地下水和土壤的影响。
定向井钻井轨迹影响因素与控制

定向井钻井轨迹影响因素与控制发布时间:2021-07-28T11:04:20.823Z 来源:《基层建设》2021年第13期作者:赵海滨[导读] 摘要:现代科技的快速发展,使得定向井的钻井技术得到了有效的发展。
中石化经纬公司地质测控技术研究院山东东营 257000摘要:现代科技的快速发展,使得定向井的钻井技术得到了有效的发展。
但是由于在钻井速度需求日益加大的今天,为确保钻井过程的安全性和高效性,加强钻井轨迹控制是一个不可避免和必须解决的问题。
所以必须加强对其影响因素的控制,并对其不断地创新和优化,才能更好地促进钻井技术水平的提升。
本文对定向井钻井轨迹影响因素与控制进行分析,以供参考.关键词:定向钻井;影响因素;轨迹控制引言定向井的钻井轨迹优化是确保钻井质量、安全和效率的有效措施。
所以我们需要加强对其影响因素的分析,并切实注重对其的优化和完善,注重实践经验的总结和完善,在技术、科研上加大创新力度,才能实现控制成效的最优化。
1强化定向井钻井轨迹控制的重要性在钻孔加工的实际定向过程中,只有在完全定义了钻孔指南后,后续钻孔操作才能顺利进行。
但是,在实际的钻孔加工过程中,通常会对钻孔产生严重影响,这可能会导致不当的钻孔管道,甚至导致低效率的钻孔加工和钻孔质量的下降。
因此,重要的是要在钻井中心定向的框架内彻底研究钻杆控制。
我们的石油地区大多地理复杂,地质复杂,在不同地理区域差异很大。
这对定向钻孔加工构成巨大挑战,因此需要对实际定向钻孔的经验驱动方向进行更严格的控制。
为此,定向井轨道的多级控制必须不断加强。
2影响定向井钻井轨迹精度的因素分析2.1设计方面的影响因素分析定向钻井施工人员保证施工质量的前提是获取准确的钻井固井,设计规划人员需要具备充分的专业水平和经验素质,能够结合现场地质勘察结果对轨迹进行设计优化。
在轨迹设计过程中,设计人员可以使用三维设计技术降低操作难度,但是部分复杂地质区域的定向钻井轨迹设计依然存在障碍物难以绕过的问题。
测井射孔施工深度影响因素及控制措施

测井射孔施工深度影响因素及控制措施测井射孔施工是石油工程中非常重要的环节,它对于井下地层的评价和油气开采的成功具有至关重要的影响。
在测井射孔施工过程中,施工深度是一个非常重要的影响因素,它直接影响着施工的成功与否以及井下地层的评价结果。
掌握测井射孔施工深度的影响因素及相应的控制措施是非常重要的。
本文将从影响测井射孔施工深度的因素入手,探讨相应的控制措施,以期提高测井射孔施工的成功率和施工质量。
1、地层性质地层的性质直接影响着测井射孔施工的深度。
不同的地层岩性、孔隙度和渗透性会对施工深度产生不同的影响。
软弱的地层可能导致施工工具下沉难度加大,从而影响施工的深度;而硬质地层可能导致施工工具无法有效穿透,同样影响施工深度。
2、钻井液性能钻井液的性能对于测井射孔施工深度也具有重要影响。
优质的钻井液应当具有良好的浮力和清洁剂,这样可以保证测井射孔施工工具在施工过程中不会被地层岩屑等物质影响,从而确保施工深度的准确性。
3、施工设备施工设备的性能和稳定性也是影响测井射孔施工深度的重要因素。
如果施工设备的性能不稳定或者不足以满足施工深度的需求,就会导致施工深度无法达到预期,从而影响测井射孔的效果。
4、环境条件环境条件也会对测井射孔施工深度产生一定的影响。
高温、高压、酸碱等环境因素都可能影响施工设备的性能和测井射孔施工的深度。
5、操作人员技能操作人员的技能和经验水平也是影响测井射孔施工深度的重要因素。
经验丰富、技术过硬的操作人员可以在施工过程中迅速发现问题并采取相应的措施,保证施工深度的准确性和施工质量。
1、合理选择施工工具针对地层性质的不同,应该合理选择对应的施工工具。
在软弱地层中,可以选择具有较大浮力和稳定性的施工工具,从而保证其在施工过程中不至于下沉过深;在硬质地层中,可以选择具有更强穿透能力的施工工具,以确保施工深度的稳定性和准确性。
对钻井液的性能进行优化,选择性能稳定、清洁效果好的钻井液,可以有效保证施工工具在施工过程中的顺利进行,从而保证施工深度的准确性。
工程施工钻孔偏移的原因

工程施工钻孔偏移的原因1. 地质条件地质条件是导致钻孔偏移的主要原因之一。
地质条件复杂的地区,如湿软土、泥质地层、岩层交错等,容易导致钻孔偏移。
在这些地质条件下,容易出现设备不能正常钻进、孔壁稳定性差、岩层不均匀等问题,进而导致钻孔偏移。
2. 施工技术施工技术不到位也是导致钻孔偏移的原因之一。
比如,操作人员技术不熟练、设备不合适、施工规范不符合要求等,都会影响钻孔的质量和准确性,进而导致钻孔偏移。
3. 设备问题设备问题也是导致钻孔偏移的原因之一。
设备老化、维护不当、质量低劣等都会导致设备在施工中无法正常工作,导致钻孔偏移现象的出现。
4. 施工环境施工环境也是一个导致钻孔偏移的因素。
比如施工现场周围环境复杂,如地基下有管线、室外温度变化大、风力大等,都会影响钻孔的准确性,容易导致钻孔偏移。
5. 材料问题材料问题也是导致钻孔偏移的原因之一。
比如,选用的钻头质量差、配方不合理等,都会影响钻孔的准确性,进而导致钻孔偏移。
6. 施工质量管理施工过程中的管理环节也是导致钻孔偏移的原因之一。
比如质量管理不到位、未能按规范要求操作等,都将影响到钻孔的准确性,导致钻孔偏移。
以上就是导致工程施工钻孔偏移的一些主要因素。
针对这些原因,可以通过以下几点来解决和预防:1. 加强地质勘察和分析,全面了解钻孔地基情况,选择合适的钻孔方案和工艺。
2. 提高操作人员的技术水平,加强培训,确保操作规范化和标准化。
3. 购置合适、先进的钻孔设备,并定期维护保养,确保设备完好。
4. 根据施工现场环境的变化,采取相应的防护措施,保障钻孔的准确性。
5. 严格把关材料质量,选择适合的钻孔材料和配方。
6. 加强施工质量管理,完善施工组织、管理和监督体系,确保施工操作规范。
在未来工程施工中,应该重视以上因素,加强预防和控制,以提高施工质量和安全水平。
测井射孔施工深度影响因素及控制措施

测井射孔施工深度影响因素及控制措施测井射孔施工是油田开发中非常重要的环节,它直接关系到油井的产能和寿命。
而测井射孔施工深度是影响施工质量和效果的重要因素之一。
本文将从影响测井射孔施工深度的因素及控制措施进行分析。
1. 井眼环境因素井眼环境对测井射孔深度影响较大,例如井眼内部的地层岩性、孔隙度、地层应力等。
不同地层岩性和孔隙度差异会导致射孔弹道不稳定或者射孔效果不佳,而地层应力的大小会影响射孔器的穿透力,进而影响射孔深度。
2. 射孔器性能射孔器的性能主要包括射孔弹体、射孔弹道设计、射孔器推进和测量系统等。
射孔弹体的质量和设计会影响射孔深度和射孔质量,而射孔弹道设计的合理与否会直接影响射孔深度和方向。
射孔器推进和测量系统的稳定性和准确性也会对射孔深度产生影响。
3. 操作人员技术水平操作人员的技术水平直接关系到测井射孔施工深度的控制。
包括操作人员的经验、技术能力和操作规范等,都会直接影响到测井射孔深度的控制。
1. 对井眼环境因素进行合理评价在进行测井射孔施工前,需对井眼的地层岩性、孔隙度和地层应力等因素进行合理评价,以便针对性地选择合适的射孔器和射孔弹体。
2. 选择合适的射孔器和射孔弹体根据井眼的特点和井下情况,选择合适的射孔器和射孔弹体。
射孔器要具有穿透力强、稳定性好和测量精度高等特点,射孔弹体的设计要考虑到地层岩性和应力等因素,以确保射孔深度和质量。
3. 加强操作人员的技术培训和管理加强对操作人员的技术培训和管理,提高其技术水平、规范操作流程,确保操作人员能够熟练掌握射孔施工的技术要点,减少人为因素对射孔深度的影响。
4. 强化现场监测和质量检查在射孔施工过程中,加强现场监测和质量检查,及时发现问题,及时解决,确保射孔施工深度符合设计要求。
5. 完善射孔施工记录和数据分析完善射孔施工记录和数据分析,对每一次射孔施工的数据进行详细记录和分析,总结经验,不断优化施工方案,提高射孔施工深度和质量。
测井射孔施工深度受多种因素影响,需要从井眼环境、射孔器性能和操作人员技术水平等多方面加以控制。
设计孔深与钻探孔深的相差原因分析

设计孔深与钻探孔深的相差原因分析
孔深与钻探孔深的相差原因有很多可能性,以下是一些可能的原因分析:
1. 设计限制:在进行工程设计时,可能存在一些限制条件,比如地质状况、钻探设备的能力等。
这些限制条件可能导致实际的钻探深度与设计深度有一定的差距。
2. 钻探设备问题:钻探设备的性能、质量、作业人员技术水平等都会影响到实际的钻探深度。
如果设备出现故障或者操作不当,都有可能使得实际的钻探深度与设计深度产生偏差。
3. 地质条件变化:在地下钻探过程中,地质条件可能会发生变化,比如地层的坚硬程度、含水量等。
这些变化可能导致钻探深度与设计深度不一致。
4. 地下水位变动:地下水位的变动也会影响钻探深度。
如果地下水位上升或下降,钻井过程中可能会遇到难以预料的问题,导致钻探深度与设计深度有所不同。
5. 工程需求变化:在工程施工过程中,可能会根据实际情况对设计深度进行调整。
这种情况下,实际钻探深度与之前的设计深度可能会有所不同。
需要注意的是,以上的分析只是一些可能的原因,具体情况还需要综合考虑各种因素来进行具体分析。
深井钻井井控技术的探究

深井钻井井控技术的探究1. 引言1.1 深井钻井井控技术的意义深井钻井井控技术的意义在于提高油气勘探开发效率,降低钻井风险,保障井下安全。
随着油气资源的逐渐枯竭,勘探开采难度日益增大,深井钻井井控技术的应用成为必然选择。
通过井控技术,可以准确控制井孔的流体压力、井下温度和各种工艺参数,提高钻井施工质量,避免井下事故发生,实现高效安全的钻井作业。
深井钻井井控技术还可以有效节约开采成本,提高油气产量,延长油气田的寿命,促进石油行业的可持续发展。
深井钻井井控技术的意义在于推动油气勘探开发技术的进步,保障油气资源的可持续利用,对于国民经济的发展具有重要意义。
1.2 深井钻井井控技术的发展现状随着石油勘探和开发活动的持续深入,对深井钻井井控技术的需求也日益增长。
目前,全球范围内深井钻井井控技术已经取得了一定的进展,但仍存在一些挑战和问题。
目前深井钻井井控技术在高温高压、超深井等极端条件下的应用还存在一定的局限性。
需要不断加强研发,提升技术水平,以应对复杂多变的地质条件。
深井钻井井控技术的监控手段和设备也需要不断完善和更新。
传统的井下监测设备在大规模深井钻井中已经不再适用,需要引入更先进的技术和设备,提高井控效率和安全性。
深井钻井井控技术的标准化和规范化程度仍有待提高。
为了确保钻井作业的安全和可靠性,需要建立统一的技术标准和规范,加强对人员培训和管理。
深井钻井井控技术在不断发展和完善中,面临着挑战和机遇并存的局面。
只有不断创新和提升技术水平,才能更好地满足深水、超深水等复杂条件下的钻井需求,推动油田开发的进一步发展。
2. 正文2.1 深井钻井井控技术的原理深井钻井井控技术的原理是通过实时监测井口的各种参数,如井口流量、井口压力、井口温度等,然后根据监测数据进行分析和处理,控制井口的产量,保证井口的安全运行。
深井钻井井控技术的原理主要包括以下几个方面:首先是实时监测技术,通过在井口安装监测设备,实时采集井口各种参数的数据,并将数据传输至中控室进行分析处理。
关于钻孔技术的深度揭示

关于钻孔技术的深度揭示引言钻孔技术是一种广泛应用于地质勘探和工程建设领域的重要技术。
通过钻孔,我们可以获取地下的物质样本、了解地质构造、获取地下水资源以及进行地质灾害预测等。
本文将深入探讨钻孔技术的原理、应用和未来发展趋势。
钻孔技术的原理钻孔技术主要通过使用钻杆和钻头来穿透地下层,并将地下的物质带到地表。
常见的钻孔方法包括旋转钻进、冲击钻进和旋转冲击钻进等。
钻头的选择取决于地质条件和目标物质的特性。
在钻孔过程中,我们需要关注钻进速度、孔壁稳定性以及取样质量等因素。
钻孔技术的应用地质勘探钻孔技术在地质勘探中起到至关重要的作用。
通过钻孔,我们可以获取地下岩石和土壤样本,进行物性测试和化学分析,从而了解地下构造和成分。
这对于矿产资源勘探、地质灾害预测以及地下水资源评价都具有重要意义。
工程建设在工程建设中,钻孔技术被广泛应用于基础设施建设、建筑工程和地质工程等领域。
通过钻孔,我们可以了解地下土层的性质和稳定性,为工程设计和施工提供可靠的数据。
此外,钻孔还可以用于地下水井的开凿和地热能的开发利用。
环境保护钻孔技术在环境保护领域也有重要应用。
通过钻孔,我们可以监测地下水位和水质,了解地下水资源的状况。
此外,钻孔还可以用于地下储气库和储油库的建设和监测,以及地下垃圾处理等环境工程项目。
钻孔技术的未来发展趋势随着科技的不断进步,钻孔技术也在不断发展和创新。
以下是钻孔技术未来的一些发展趋势:1. 自动化技术的应用:自动化技术在钻孔过程中的应用将大大提高钻孔效率和安全性。
例如,自动钻杆的使用可以减少人力操作,提高钻孔速度和精度。
2. 高效节能技术的研发:钻孔过程中需要大量的能源消耗,因此研发高效节能的钻孔设备和技术具有重要意义。
例如,利用太阳能和风能作为钻孔能源的研究正在进行中。
3. 无人化钻孔技术的发展:随着机器人技术的发展,无人化钻孔技术有望实现。
无人化钻孔可以在复杂环境下进行作业,提高钻孔安全性和效率。
4. 钻孔数据处理和分析技术的改进:钻孔过程中会产生大量的数据,如何高效处理和分析这些数据对钻孔效果和成本控制具有重要影响。
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高层建筑勘察控制性勘探孔深度的讨论摘要:本文讨论现行规范框架内几种控制性勘探孔深度的估算方法,对其适用条件及影响因素进行分析,给出了一些可供参考的计算参数假设值。
通过工程实例,对不同方法的计算结果进行对比。
在此基础上,提出笔者在这个问题上的工作思路。
关键词:控制性勘探孔深度;地基变形计算深度;变形比;应力比;简化公式;经验公式0 引言高层建筑一般是指层数超过7层,或高度超过24m的建筑物,其中7~9层为中高层,10~30层为高层,30层以上或高度超过100m为超高层。
中、小高层多采用框架结构或短肢剪力强结构,高层则使用框架剪力墙或纯剪力墙结构,近年来采用钢结构的建筑也大量出现。
基础形式大多采用箱(筏)基础,刚筋混凝土基础底板厚度多在1m以上,有的还配有倒置梁。
这样的结构体系整体刚性好,抗变形能力较强,对于不大的地基差异变形,通过其结构体系调整可以消化掉一部分。
对高层建筑而言,设计等级均为甲、乙级,需按地基变形进行设计。
对应的岩土工程勘察,所布设的勘探孔按二种情况考虑,一是一般性勘探孔,以揭穿地基主要受力层为原则,一般深度为基底下0.5~1.0倍基础宽度;再就是控制性勘探孔,其深度必须满足地基变形验算要求,深度过小不能满足要求,是不合格工程;深度太大则无谓增加勘察成本,同时还会降低投标的竞争力,其重要性不言而喻。
在现行规范框架内,以下几项规定(强制性条文)至关重要,是制定勘察方案所必须遵循的原则:地基规范 3.0.2.(2):设计等级为甲级、乙级的建筑物均应按地基变形设计。
勘察规范 4.1.18.(2):对高层建筑和需作变形计算的地基,控制性勘探孔的深度应超过地基变形计算深度;高层建筑的一般性勘探孔应达到基底下0.5~1.0倍的基础宽度并深入稳定分布的地层。
高层建筑勘察规程4.1.4(1):控制性勘探孔的深度应超过地基变形的计算深度。
建筑地基处理技术规范9.2.9:地基变形计算深度应大于复合土层的厚度,并符合现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB50007中地基变形计算深度的有关规定。
建筑桩基技术规范3.2.3 2 1):控制性孔应穿透平面以下压缩层厚度。
由于体制和历史原因,我国现行的几部规范(程),对控制性勘探孔深度定义原则基本一致,但在具体操作实施中,又体现出各自的特点,目的是将变形计算这一复杂问题简化,以利于岩土工程师在实际工程中方便使用。
鉴于理论依据和考虑因素不同,各规范给出的方法(公式)存有差异,形成目前“五部规范四种提法”的现状,对同一项工程,不同的工程师在制定勘察方案时,往往会给出不同的控制性勘探孔深度,为什么会出现这样的结果,有哪些因素在发挥作用,分析并深入讨论这些问题,对我们制定科学合理的勘察方案会有帮助。
1 地基变形影响因素控制性勘探孔深度以控制地基变形计算深度为原则,所以,有必要对决定变形计算及计算深度的各种因素进行分析,以利于勘察方案既安全合理又简便实用。
(1)地基土的压缩性根据土工试验得到的压缩系数,可划分为高、中、低三类,不同压缩性的土,变形计算深度是不同的,压缩性越高,相应的变形计算深度越大。
这方面,高规的经验公式法给出了一个经验系数,在一定程度上体现了包括压缩性等土层特性对压缩层深度的影响,其他的计算方法对该因素基本忽略,地基规范则认为,地基土类别对压缩层的深度的影响无明显规律。
但是,自然界中完全均质的地基很少,地基压缩层往往是由具有不同压缩性的多层土构成,按照变形比法的计算思路,其不同组合对地基变形计算深度或多或少会产生影响,在一定条件下,持力层为压缩性较高的土层,而下卧层压缩性较低,这种地层组合比较容易达到稳定标准,反之亦然。
(2)基础宽度基础宽度大小对压缩层深度的影响较大,这一点在土力学的等应力线图上(Boussinesq解)有直观表达。
在荷载相同条件下,基础宽度越大,地基压缩层深度也就越大。
地基规范的简化公式中,基础宽度表达最为直接,是唯一的变量,按照地基规范条文说明,该表达式有实测和试验数据支持。
另外,经验公式法也考虑了这一因素,直接与经验系数成倍数关系。
可以说,在诸多影响因素中,基础宽度的影响是公认的。
(3)基底压力按照土力学理论,基底接触压力越大,地基中的附加应力也就越大,而地基的压缩变形是由附加应力引起的,随着深度增加,当附加应力衰减到一定程度,对地基变形不能产生影响时,即可将该深度视为变形计算深度。
对于基底压力的影响,在勘察规范的应力比计算公式中是主要控制因素,而地基规范的变形比法则认为:对一定的基础宽度,地基压缩层深度不一定随着荷载P的增加而增加。
在这个问题上,二部规范的观点存有一定的差异。
(4)计算点位置高层建筑平面形状各异,有方形、圆形、矩形及不规则形状等。
在不同部位之下地基中,其应力分布和大小是不同的,从而地基压缩层计算深度亦有所不同。
一般情况下,基础中心点计算深度最大,边点次之,角点最小。
相应地,布设在不同部位的控制性勘探点深度也就有所不同。
例如,常见的“板楼”用整体倾斜控制,控制性勘探孔布置在基础的角点部位,深度要求较浅,而“塔楼”中心点要求有控制性勘探孔,深度就要相对大一些。
(5)基础埋深由于抗震、人防和使用功能的要求,高层建筑一般都设有地下室。
近年来城市土地稀缺,建筑地下部分层数和深度呈现增大的趋势,对建筑地基,勘探孔有效深度从基础底面起算,基底以上钻探不是有效进尺。
所以,基础埋深越大,勘探孔的深度亦随之增加。
但另一方面,地基变形计算时,基底压力取荷载效应准永久组合,随着基础埋深增大,附加压力变小,相应的计算变形量亦随之减小。
除上述因素之外,诸如基础结构、形状也会对地基压缩变形深度产生影响;另外,工程施工速度等因素也间接地发挥作用,但都不是主控因素,在此不一一列举。
2 地基变形计算深度讨论控制性勘探孔深度与地基压缩层计算深度之间存在密切联系,控制性勘探孔取决于地基变形验算深度。
看以下二个公式:)(1i 1-i i i n 1i si o s Z Z E p S -=-=∑ααψ (1) ∑=∆≤∆n1i i 'n 'S 025.0S (2) 公式(1)这就是我们熟知的分层总和法变形计算公式,从基础底面起算,当满足公式(2) 条件时,即可认为达到计算深度。
用文字表述公式②的含义是:自某一计算深度向上取厚度为△Z 的土层计算变形值小于等于0.025倍的累计变形值,以此作为计算深度的下限。
相应的控制性勘探孔深度应该等于或略大于这个深度。
分析(2)式中诸项因素,关键是△Z 厚度的变形量,因为对某一计算点而言,在△Z 之上的计算变形量是一定的,而△Z 厚度的变形量与二个因素有关,一是随深度衰减的平均附加应力系数残余值,这个值相对固定;再就是取值厚度,厚度越大n 'S ∆越大,也就越不容易满足②式的要求,反之亦然。
把么,△Z 取多大合适呢,从地基压缩的概念考虑,这个值与基础宽度大小有关,小尺寸的独立基础和条基厚度比较小,相比之下,高层建筑的厚度就大的多。
通过一些工程事例和试验实测,经统计分析试算,得出以下经验公式:()=z+∆(3)3.0lnb1公式(3)表达的函数以基础宽度b为变量,由于是对数关系,当b达到一定值后,△Z 增长趋缓。
对高层建筑而言,常见的基础宽度15~30m,对应的△Z=1.1~1.3m,地基规范表5.3.6中,当基础宽度大于8m,△Z一律取1.0,这是一个大致的数据,比公式③计算结果略小一些。
但是,从计算与使用过程考虑,地基变形计算深度与控制性勘探孔深度又有顺序上的差别。
在勘察程序上,控制性勘探孔深度在勘察实施之前的方案制定时即已确定(不排除个别调整,但不能普遍改动),而变形计算则是在勘探工作完成后进行地基评价中出现,这种顺序上的倒置,使得变形计算需进行如下若干假设。
(1):在岩土工程勘察阶段,基底压力值不易获取准确的数值,可以按照建筑层数进行估算。
按照荷载效应标准组合,每层的荷载可取17~20kPa,纯住宅取较低值,商务建筑取较高值,底商结构的取中值,这样的估算结果有一定的安全度,用于地基计算是可以的。
(2)如果设计方面只给出地下室层数,而没有标明具体深度,可按一层3.5m,二层8m,三层12m的深度考虑,这个深度已包括基础底板和每层顶板的厚度,误差不会很大。
(3)高层建筑荷载大,小尺寸的独立基础无法满足要求,多采用箱(筏)基础,底板(筏板)平面尺寸与建筑平面尺寸基本一致,特殊情况下有基础外挑或上部结构突出的情况,但不常见。
如果设计方面没有给出基础尺寸,则确定勘探孔深度所需的基础宽度b可按建筑平面图划定的建筑宽度考虑,不规则形状等代为方形,取边长。
以上的假设条件,会使变形计算结果或多或少产生误差。
所以,看似严密的计算结果,在实际应用于控制性勘探孔深度时,也只能是一种估算值。
为了简化计算,地基规范还给出了一个简化的公式,当无相邻荷载影响,基础宽度在1~30m范围内时,基础中心点的地基变形计算深度Zn可以按下式考虑:Zn=b(2.5-0.4lnb)(4)公式(4)是根据设有分层深标的载荷试验和31个工程实际资料统计分析得出的,具有95%的置信度,公式中唯一变量是基础宽度b ,工程中比较容易掌控。
另外,该公式代表基础中心点的计算深度,对于角点的计算深度偏于安全。
3 控制性勘探孔的其它确定方法上述地基规范给出的方法称之为变形比法,除此之外,还有一些其他方法可以推算控制性勘探孔的深度,都是现行规范规程所推荐,具有各自得特点,在此一并分析。
(1)应力比法应力比法源自前苏联的127-55规范,在我国沿用多年,有大量的工程经验,现在仍为勘察规范、桩基规范和复合地基规范所采用。
按照土力学理论,地基中的竖向力有二种,一是由于土体自重产生的自重应力,随深度而增加。
另一种是附加应力。
在矩形面积均布荷载作用下,土中任一深度处的附加压力等于基底接触压力乘以附加应力系数,其中的附加应力系数α值与矩形尺寸(L/b )和计算点深度(Z/b )有关,当基础尺寸L 、b 一定时,取决于计算深度Z ,深度越深附加应力就越小。
应力比法就是根据这一原理,认为经过一定深度的衰减,附加应力值已经比较小,不足以引发土体产生变形,这个深度即可认为是地基变形计算深度,其表达为:cz z σβσ⨯≤ (5)或:βσσ≤cz z / (6)式中的β值视土的压缩性而定,对高压缩性土(a 1-2≥0.5Mpa -1)β取0.1,中、低压缩性土取0.2。
应力比法相对简单明了,但用于实际工程亦需要做若干假设,包括基底压力、基础尺寸、土的重度等,这些计算参数变异范围有限,采用假设值得出的计算结果误差不大,从实用角度考虑,应力比法用于方案制定阶段是可行的。
(2)经验公式法经验公式法来自高层建筑岩土工程勘察规程,该规程对控制性勘探孔深度采取了比较宽泛的规定,可按应力比法亦可按变形比法计算,原则是深度应超过变形计算深度。