旋挖钻机入岩数据的收集与分析
SR220R旋挖钻机高效入岩机理的初步分析(xiugai)
SR220R旋挖钻机高效入岩机理的初步分析黎中银[1 2]夏柏如[1]吴方晓[2][1]中国地质大学（北京）[2]北京市三一重机有限公司100026摘要：设置适合掘进岩层的旋挖钻机加载方式，用旋挖钻机主动“动静载荷耦合加压”与被动“快慢交替施扭矩”,利用截齿作业中的自转与公转，形成对岩面静压、冲击、碾压及拖动剪切，使岩石在复合力的作用下形成开裂区并通过截齿公转与自转中作用力方向的变化，使岩石破碎自行捕捉最容易发育的裂纹及最有利于破碎路径，达到高效掘进岩层。
试验以天然花岗岩采石场为试验场地，证明了对岩石的冲击—静压—拖动剪切的联合作用，具有最佳的破岩效率，冲击载荷作用时，岩石形成足够大的开裂区，静压下截齿随钻头旋转将岩石从岩体上剥离带走。
试验还发现，自由面的有效利用和减小无效功都有利于增加破碎效率。
（上述内容英文翻译）1、引言旋挖钻机施予总轴压的能力与传统岩石掘进机比，低5～10倍。
而作用在岩石上的力只有超过岩石抗压强度极限的30～50％，岩石才能顺利地从岩体上破碎下来[1]。
旋挖钻机自身不充足的加压能力很难达到岩石最高效的破碎形式—“跃进式破碎”。
想利用高效机动的旋挖钻机达到高效破岩的目的是工程界的一大愿望，也是一大难题。
之所以如此，有如下两方面原因：第一、岩石是一个各向异性、不均质不连续的组织物，弄清岩石在钻深孔这一边界条件下的破碎机理，创造合理的入岩条件，实现入岩工程的高效掘进，既要依赖于“在小能力∶A，即输入功率：作业面积）”中对破碎理论把握，又要依靠现代输入且大作业面掘进（P输基础施工设备和工法去不断适应并切合掘进深孔岩石实际。
第二、就旋挖钻机而言，入岩是一个新的挑战，既要使设备输出的“作用方式”达到高效入岩，又要承受作业工况给设备的恶劣反作用，还要保持旋挖钻机高效机动的特点。
因此对机器设备的设计理念、钻掘工法两方面都提出了更高的要求。
在这一领域，北京三一重机经过长期不懈的努力终于有了重大突破，新研制的SR220R入岩钻机于近期完成了入岩特种工况实验，试验地点是北京市周口店“永富强采石场”。
PDC钻头钻井过程中的岩性描述归位
PDC钻头钻井过程中的岩性描述归位PDC钻头钻井过程中的岩性描述归位包括对钻屑、岩心和录井数据进行分析和解释，以确定岩石的组成、成分和性质。
这些信息对于合理评价和解释地层结构、地层属性和储层特征至关重要。
钻屑是钻井过程中产生的岩石碎屑颗粒。
通过对钻屑进行观察和分析，可以推断出岩石的类型、颗粒大小、组合以及可能的成因。
岩屑的形状、颜色、含矿物质的特征和含油气的特征等都可以通过显微观察和光学显微镜分析来确定。
岩心是通过钻井操作中获取的实际岩石样品。
岩心的获取通常是通过旋转钻头切割岩层并将样品带回井口。
岩心样品是研究岩石组成和结构的最重要依据之一。
通过对岩心进行物理性质测试、岩石薄片观测和特殊测试，可以确定岩石的性质、岩相以及可能的油气储集情况。
录井数据是通过使用各种仪器在井中进行测量和记录的数据。
这些数据包括地层电阻率、自然伽玛辐射值、声波速度、密度等各种物理性质的测量。
录井数据的解释可以提供更详细的地层信息，包括岩石成分、大小、渗透性、孔隙度以及含水、含油气的程度。
在钻井过程中，通过综合分析钻屑、岩心和录井数据，可以确定各个岩层的岩性描述归位，包括岩性类型、岩层的厚度、空间分布以及可能的流体含量。
这些信息对于油气勘探评价、储层预测和开发决策具有重要意义。
岩性描述归位的方法包括：2. 岩心描述：对获得的岩心进行详细的观察和描述，包括岩石颜色、质地、结构、矿物成分等特征。
岩心的取样和描述通常是在钻井过程中进行的，需要对岩心进行物理性质测试和岩石薄片观察等方法来精确确定岩性。
3. 录井数据解释：通过对录井数据的分析和解释，包括地层电阻率、自然伽玛辐射值、声波速度、密度等测量结果，来确定岩性。
通过与已知岩性的对比和归纳，可以将录井数据转化为具体的岩性描述。
4. 综合分析：将钻屑、岩心和录井数据进行综合分析，包括对各种数据的对比和协调，来确定岩性描述归位。
通过建立地层模型，将不同的解释结果进行匹配和验证，最终得出地层的岩性描述。
旋挖钻机入岩机理和钻岩效率的分析
旋挖钻机入岩机理和钻岩效率的分析
黎中银;王宏伟;解大鹏
【期刊名称】《建筑机械（上半月）》
【年(卷),期】2008(000)001
【摘要】叙述了旋挖钻机在桩基础施工中遇到的入岩问题,对入岩过程中岩石的受力状态以及影响因素进行分析,并针对入岩问题提出了解决的措施和建议.
【总页数】5页(P73-77)
【作者】黎中银;王宏伟;解大鹏
【作者单位】中国地质大学(北京),北京,100083;北京市三一重机有限公司,北京,102206;北京市三一重机有限公司,北京,102206;北京市三一重机有限公司,北京,102206
【正文语种】中文
【中图分类】TU67
【相关文献】
1.旋挖钻机入岩能力简述 [J], 刘文忠;管佩先;孙宽良
2.旋挖钻机入岩空气冲洗钻进技术 [J], 王国辉;张春来;林明赫;郑成果
3.旋挖钻机结合潜孔钻机入岩成孔施工的探讨 [J], 周艳
4.旋挖钻机大直径、高强度入岩钻进工法详析 [J], 贾学强;丁洪亮;刘永光
5.三一强力入岩旋挖钻机SR315RC8下线 [J], 无
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地质钻探机在地下铁路勘察中的数据采集与处理
地质钻探机在地下铁路勘察中的数据采集与处理地下铁路的建设对于现代城市的交通发展起着至关重要的作用。
在地铁工程的勘察和设计过程中，地质钻探机扮演着关键的角色。
地质钻探机通过采集地下土层、岩石结构和地层的数据，为隧道的施工方案和稳定性评估提供准确的科学依据。
本文将重点介绍地质钻探机在地下铁路勘察中的数据采集与处理技术。
一、地质钻探机的数据采集原理地质钻探机是一种专门用于获取地下土壤和岩层内部信息的设备。
它通过旋转的钻杆和钻头，将地下的样本带到地面进行分析和检测。
在地下铁路勘察中，地质钻探机主要用于采集以下数据：1. 土层的含水量和密实度：地下铁路的安全性和稳定性与土层的含水量和密实度密切相关。
地质钻探机通过钻取和提取地下土壤样本，根据土壤的湿度和密实度来评估土壤的稳定性。
2. 岩石结构和强度特性：地下铁路通常需要穿越各种岩石，包括砂岩、页岩、花岗岩等。
地质钻探机可以获取岩石的样本，并利用实验室测试技术来分析岩石的强度特性和结构。
3. 地层的厚度和分布：地下铁路的设计需要考虑地层的厚度和分布情况。
地质钻探机通过连续钻取样本，可以获取地层的厚度、深度和分布情况，为工程设计提供准确的地质信息。
二、地质钻探机的数据处理技术地质钻探机采集到的原始数据需要进行处理和分析，以得出准确的结论和评估。
1. 数据标定和质量控制：在地质钻探过程中，需要对数据进行标定和质量控制。
标定是为了保证数据的准确性和可靠性，而质量控制则是为了识别可能存在的误差和异常数据。
2. 数据解析和解释：地质钻探机采集到的数据包含大量的信息，例如土层的含水量、岩石的结构和地层的分布等。
对这些数据进行解析和解释，可以揭示地下的地质情况，为地铁工程的设计和施工提供指导。
3. 地质模型的建立：基于地质钻探机采集到的数据，可以建立地质模型来描述地下的地质结构和特征。
地质模型可以为地铁工程的设计和风险评估提供科学依据。
4. 数据可视化和报告编制：为了使数据更加直观和易于理解，可以采用数据可视化技术，将采集到的数据以图表或三维模型的形式展示出来。
旋挖钻机泥入岩技术（学会多赚500万）
旋挖钻机泥入岩技术（学会多赚500万）前言泥岩成因是由细粒土经长期沉积压缩而成，通常泥岩强度介于400~1000kpa(极限承载力)或8~30mpa(单轴抗压强度)之间，属于及软岩或软岩范畴，旋挖钻机钻进如此强度的地质是没有问题的，但却会出现打滑！塞齿！糊底等不进尺现象，大大影响了施工效率，此外泥岩在我国分布广泛。
如：四川，重庆，南京等各大省城，因此必须破解泥岩钻进，掌握泥岩钻进方法，才能提升施工效率，预防施工隐患。
目录一地质特征二泥岩特性三机型配置四干成孔工艺五操作控制六注意事项七钻具优化●泥岩地质特征泥岩：弱固结的粘土经过中等程度的后生作用（如挤压作用，脱水作用，重结晶作用及胶结作用等）即可形成强固结的泥岩。
泥岩是已固结成岩的，但层理不明显，或呈块状，局部失去了可塑性，遇水不立即膨胀的沉积型岩石。
●泥岩特性1 遇水软化：泥岩矿物成分由细粒土组成，因此具有遇水软化特性。
2 颗粒细腻：泥质岩粒度<>3 层理构造：泥岩性沉积岩，由长期压缩而成，层理构造但并不明显。
小结：泥岩的不可塑性，其结晶颗粒细腻，层构造造成表面光洁；在泥浆润滑及软化作用下，容易出现打滑，塞齿，糊底现象。
●机型配置泥岩强度：根据泥岩强度进行机型配置，如极限承载<>●地质强度：当泥岩强度极限承载力超过>500kpa\单轴抗压强度>10mpa<> 不泥岩强度极限承载能力达到600kpa或以上\单轴抗压哟度15mpa或更高（以1m桩径，泥浆静压工艺为例），由于开体钻斗的结构，扁齿切削能力以及自身强度等因素，已不能满足施工需求，因此此时需配置双底截齿入岩钻具。
（注：可选用μ40或30\50截齿17~19mm合金；当强度苦寒到极限承载能力700kpa或以上，单轴抗压强度>18mpa或更高值，需选用截齿入冉筒钻取芯，截齿合金尺寸19~22mm）●干作业成孔工艺泥岩地质无地下水时，可采用干作业成孔工艺，此时泥岩没有泥浆润滑及软化，消除了打滑，塞齿，糊底等现象，利于泥岩破碎，降低了钻进负载，可提升钻进能力。
旋挖桩相关知识总结
旋挖桩相关知识总结第一篇：旋挖桩相关知识总结旋挖桩： 1.入岩深度，（超前钻资料）首先察看地堪报告，知道每桩在多少米进入某岩层。
入岩的深度按设计给定确定，往往设计会给出在进入某层岩多少米为持力层，根据桩基础规范：相邻要桩的深度要根据较深桩确定，并且两桩底之间的距离不能大于两桩底之间的高差.‘勘探孔的深度应符合下列规定：①一般性勘探孔的深度应达到预计桩长以下3~5d(d为桩径)，且不得小于3m；对大直径桩，不得小于5m；②控制性勘探孔深度应满足下卧层验算要求；对需验算沉降的桩基，应超过地基变形计算深度；③钻至预计深度遇软弱层时，应予加深；在预计勘探孔深度内遇稳定坚实岩土时，可适当减少；④对嵌岩桩，应钻入预计嵌岩面以下3~5d，并穿过溶洞、破碎带，到达稳定地层；⑤对可能有多种桩长方案时，应根据最长桩方案确定。
2、打桩速度一台桩机一天3-4根3、旋挖桩应该与管桩交叉施工（尽可能做到互不影响）。
4施工电、水与钢筋笼加工场的布置电：宜沿场地周边布设电线杆并沿周边布线，旋挖桩施工用电主要是钢筋制作和泥浆泵用电，线路全部采用三相五线制引出至各用电点；水：从甲方提供的用水接驳点接出至施工区域（2寸管），至施工区域后按每60m设置一个接水口。
钢筋笼加工场：本场地旋挖桩分布较散，钢筋笼加工场应根据施工场地灵活布置，宜布设在集中施工区附近，避免出现钢筋笼转运的现象。
钢筋笼加工场可按20*30m规格布设，基底铺设20cm石粉并压实，上面铺设方木条。
5、施工流程、旋挖桩施工方法（1）测量放线定位复核建设单位提供的测量控制点符合要求后，测放出各桩桩位，拼装好桩架就位。
根据预先测设的测量控制网（点），定出各桩位中心点。
双向控制定位后埋设钢护筒并固定，以双向十字线控制桩中心。
开钻前必须先校核钻头的中心是否与桩位中心重合。
在施工过程中还须经常检测钻具位置有无发生变化，以保证孔位的正确。
（2）钢护筒埋设：护筒有定位、保护孔口和维持液（水）位高差等重要作用，可采用打埋和挖埋等设置方法。
旋挖钻机入岩能力简述
Ｄｉ ｃ ｓ ｉ ｎ ｏ ｈ ｒ ｌｉ ｇ Ｒｏ ｋ Ｃａ ｃ ｔ ｆＲｏ ａ ｙ Ｄｒ ｌｉ ｇ Ｒ ｉ ｓ ｕ ｓｏ ｎ ｔ ｅＤ ｉｌｎ ｃ ｐａ ｉｙ ｏ ｔ ｒ ｉｌｎ ｇ
豳 福 田雷沃 重工 国际股份 有 限公司 刘文忠 ／Ｉ ｎ ｈｎ ＬＵ Ｗｅ ｚｏ ｇ 管佩 先／ＵＡ Ｐ ｉｉ 孙 宽良／ＵＮＫｕｎｉｎ Ｇ Ｎ ｅｘａ ｎ Ｓ ａｌ ｇ ａ
的破碎 特 性 人手 ， 旋 挖 钻 机进 行 硬 岩施 工 的必 备 条 对
件进行 逐一说明。
花 岗岩 砂 岩
１ １
石灰岩
１
０ ４ ． ． ～０ ０ ０ １
０５ ． １
另外， 岩石 的强度 受加载 速度 的影响也 比较明显 ， 主要表 现在 随着加载速 度 的增 加 ， 岩石 的强度会有大 幅 提 高 。 目前一 般 认 为 ： 但 在钻 具冲击 岩石 的速 度不大于 ５ｍ／ ｓ时， 岩石 的力学 性能不会发生本质性 的改变 。
料 ， 是 随着压 力 与温 度 的增加 ， 石 的强度 会 由脆性 但 岩
冲击 破 岩 ： 据 理论 分析 ， 根 只有当作用 在岩石上 的 压 力超 过了岩石单 轴抗 压 强度极 限的 ３ Ｏ％～ ０％ 时， ５
２ １．４ 建设机械技术与管理 ６９ ０ ０ ０
向韧 性转化 。
岩石才会顺 利实现破碎 。 以在 压力没有达到岩石 的破 下， 所 依靠动力头 的驱动 ， 就能实现钻具 的剪切破岩。 加压 碎强 度极 限 以前 ， 可通 过钻 具与岩石 的多次冲击 ， 使岩 系统的加压力 经过钻杆 的传 递 ， 使钻具截 齿切入岩土 ， 石产生 裂纹 ， 降低 其强度 ， 当岩石强 度 降低 到一定程 度 利用钻具旋 转产生的扭 矩使岩石产生 剪切破 碎 ， 岩石的 就能实现岩石破 碎。 目前市场上常用的设备为冲击锤 。 破 碎颗 粒 比较大 ， 岩效率 高。 如果 岩石硬 度较高 ， 破 但 磨 削 破 岩 ： 较小 的压 力 载 荷 下 ， 靠 旋 转 的 钻 钻具 截齿 无法 切人 岩石 时 ， 无 法实 现岩 石 的剪切 破 在 依 就 具 与岩石 接 触 所产 生 的摩 擦 力 的作用 ， 引起 岩石 破 碎 ， 来 其破岩 方式就 会 以磨 削破岩 为主， 此时岩石 的破 碎 损 （ 方法 实 际上一种 研磨 作用 ） 该 。此种方 法 岩石的破 效率会 降低。 碎速 度 比较慢 ， 石破 碎颗 粒较 细， 具磨损 严重 。目 岩 钻
旋挖钻机硬岩钻进技术
旋挖钻机硬岩钻进技术1.硬岩工程性质1.1硬岩强度与承载力根据《岩土工程勘察规范》GB50021-2001中，对岩石坚硬程度分类：表1岩石坚硬程度分类 单位(MPa)坚硬程度坚硬岩较硬岩较软岩软岩极软岩饱和单轴抗压强度f r >6060≥f r＞30 30≥f r＞15 15≥f r＞5 f r≦5单轴抗压强度60≥f r＞30 MPa，岩石即属于较硬岩范围，常见岩石如钙质砾岩、泥质砂岩、泥质灰岩、强风化花岗岩、正长岩等。
单轴抗压强度f r>60 MPa，岩石属于坚硬岩范围，常见岩石如钙质砂岩、石灰岩、花岗岩、玄武岩及安山岩等。
岩石的单轴抗压强度是通过勘探钻机取芯在实验室内测定的强度参数，未能全面反映岩石所在地层的工程性质，因此除单轴抗压强度外，判定岩石强度还有其他的指标，其中最重要的是地基承载力特征值(f ak)，指通过原位试验确定该岩石地层可承受上部荷载的能力，绝大多数地质报告提供的岩层强度指标也都是承载力指标。
表2 岩石性质与地基承载力对应表单位(KPa)风化程度强风化中风化微风化硬质岩石700～1500 1500～4000 ≥4000软质岩石600～l000 l000～2000 ≥2000 由于硬质岩石所具备的高强度和高承载力，使得它可以作为建筑物或构筑物基础良好的持力层，因此在桩基础施工领域中，往往要求端承桩（入岩桩）桩端深入中风化岩层≥0.5米或者≥1.5倍桩径距离。
1.2 岩石强度的影响因素影响岩石强度的因素是多方面的：1.矿物成分岩石的矿物成分对岩石的物理力学性质产生直接影响，如石英比例含量高的石英岩强度高于方解石比例含量高的大理岩。
2.结构常见的结构有结晶连接的岩石和胶结物连接的岩石，结晶颗粒大小和胶结联结的形式都对岩石强度有重要影响。
3.构造主要是指矿物成分在岩石中分布的不均匀性和岩石结构的不连续性，如片状构造、板状构造、千枚状构造等。
4.水岩石被水饱和后强度有所降低，岩石孔隙度越大，水的软化性表现的越明显。
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入岩时间（s）
截齿1入.9趋岩5 势速度曲线
1.8
20180411柳州现场施工钻进记录
1.65
局部数据会引起入
1.5
岩效率计算值存在
误差！
1.35
1.2
1: 112,1.18
入岩效率趋势 线的分区
速度降低区
截
第2页，共4页。
截齿1入.9趋岩5 势速度曲线
1.8
1.65
20180411柳州现场施工钻进记录
y = 0.0098x
趋势线可真实反馈入 岩效率和入岩过程
1.5
入岩深度（m）
1.35 1.2
1.05 0.9
0.75
100,1.08
0.6 0.45
0.3 0.15
0
0
第4页，共4页。
结论： 1、入岩效率需要记录多点数据，形成速 度趋势线； 2、某一时间点的入岩效率不能代表截齿 的实际入岩效率。
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 130 140 150 160 170
0.75
y = 0.0119x
0.6
y = 0.0118x y = 0.0095x
DS01(1) DS01(2) BKH83(1) BKH83(2) 线性 (DS01(1)) 线性 (BKH83(1)) 线性 (BKH83(2))
0.45 0.3
0.15 0
0
第3页，共4页。
整体趋势的入岩效率（0点起始）： DS01(1):0.0118m/s=0.708m/min DS01(2):0.0119m/s=0.714m/min BKH83(1):0.0095m/s=0.57m/min BKH83(2):0.0098m/s=0.588m/min
某点的入岩效率（0点起始）： DS01(1),点1： 1.18/112*60=0.632m/min BKH83(1)， 点2: 1.08/100*60=0.648m/min 点3: 1.34/159=0.506m/min
3: 159,1.34
入岩深度（m）
1.05
0.9
DS01(1)
2:
BKH83(1)
数据记录对入岩效率的影响
• 入岩效率不是对某点数据的记录，而 是对整个入岩过程的描述；
• 多组数据形成的趋势线至少有三个分 区，不同区域会反应不同的入岩效率；
• 客户会更认可趋势线所代表的入岩效 率。
第1页，共4页。
截齿入岩速度曲线 趋势
速度稳定区
速度分界线
截齿完好或消耗量不大，穿透能力不 变，入岩效率趋于稳定。
入岩时间（s）