鑽探施工水利水電論文

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1水利水電工程施工技術的主要分類

鑽探施工水利水電論文

1.1高科技儀器

隨著科學技術的發展和進步,水利水電工程在施工過程中引進了很多先進技術,以此提高工程的施工效率,如檢測、勘探儀器等。傳統的測量技術僅僅只是測量,所需的人力物力資源較大,且其不確定性較大。而新技術的應用很好地解決了測量資料的不準確問題。由此可見,高科技儀器的應用為水利水電工程的發展帶來了很多發展的可能。

1.2計算CAD技術的應用

計算機CAD技術從應用之初就將其定義為應用型的軟體,與此同時,在計算機不斷的發展過程中,CAD技術也得到了廣泛的應用。多年實踐證明施工單位將計算機與其他技術相結合,使得資料的獲得更加方便,也保證了工程設計的科學性和合理性,提高了工程施工的實效性。

1.3GIS技術與資料庫技術

通過應用地理資訊系統以及資料庫技術構建工程資訊系統,GIS技術和資料庫技術的相結合有效提高了工程設計以及施工的靈活性以及準確性。傳統的工程資訊系統通常只是對工程相關的資料進行收集、整理和檢索等等。但是地理資訊系統具有三維全景成像模擬功能,全面地展現了施工過程的.時間以及空間關係,在近乎真實的情況下展現地質構成,為工程的後期實施提供了依據。

1.4鑽探技術

上述工程中白雲岩為一種沉積碳酸岩,主要由白雲石組成,常混入石英、長石、方解石和黏土礦物,呈灰白色,白雲岩岩層易於破碎的特性,加之岩石風化較深,故白雲岩普遍存在岩石膠結性差、結構酥鬆、破碎,強度值波動幅度大等特點。該類地層在鑽探過程中,存在巖芯採取率低、巖芯採取質量差、巖芯品質不好等問題,利用常規鑽探工藝技術,很難達到巖芯採取規範標準,鑽探現場佈置全面圖如圖3所示。為了滿足可研階段對工程地質條件查明的深度要求,確保工程勘察質量,必須依據白雲岩地層的特點,結合現有常規鑽探工藝技術,尋求滿足勘察成果質量要求的特殊鑽探工藝技術方法。白雲岩作為沉積碳酸岩,在鑽進過程中,磨擦容易生熱,膨脹係數較大,尤其在強風化、中等風化程度的白雲岩地層中進行工程地質勘探,岩石可鑽級別小於V級,岩層結構更加酥鬆、破碎,巖芯呈粉狀、偶見塊狀,用常規的硬質合金鑽具幹法鑽進工藝技術施工,鑽進效率非常低,且易發生孔內“燒鑽”及“抱鑽”事故,處理事故輔助時間較長,成本加大,鑽進經濟效益較差。微風化、弱風化的白雲岩,仍具有膠結性差、結構酥鬆、破碎等特點,造成孔壁不穩定的現狀,只得採取有效的護壁措施,改善孔壁的穩定性,才能獲得正常的鑽進進尺。進行壓水試驗時,又需要保證孔壁的原狀,只有對已形成有效的護壁泥皮進行破壞和清除才能有效進行試驗,壓水試驗在高壓水頭作用下,原狀孔壁的不穩定性進一步加劇,護壁難度加大。若繼續鑽進,又需要重新進行護壁,工序重複較多,直到鑽到設計孔深。微風化、弱風化的白雲岩地層,可鑽性級別V~Ⅷ,屬堅硬岩石地層,鑽探採取的溼作業法作業,更加劇了破壞孔壁的穩定性,容易發生“埋鑽”和“卡鑽”事故,給鑽探工程質量、鑽進效率、進度控制帶來異常難度,雖通過合理選用鑽具方法確保巖芯採取質量,但若採用常規鑽進引數,鑽進效率很難提高。

2鑽探施工技術的應用

鑽進工藝技術,單動單管硬質合金鑽具,輔以無泵反迴圈的鑽進工藝技術強風化、中等風化程度的白雲岩,因岩石強度較低,岩石級別在V級以內,採用油缸上下給進來提動鑽具實現無泵反迴圈及擴孔鑽進相結合的硬質合金鑽進工藝方法。為了有效解決常規硬質合金鑽具幹法鑽進工藝技術所帶來的鑽進效率低,易發生孔內“燒鑽”及“抱鑽”事故的問題,結合常規硬質合金鑽進工藝技術,對鑽具鑽頭稍加改動,並配以孔底區域性返迴圈的鑽進工藝對強風化、中等風化程度的白雲岩地層進行鑽進。因岩層較軟,主要靠通過軸心加在合金上的壓力來克取岩石,宦選用稍高鑽壓;為了提高成孔質量,獲得較好鑽進效率,降低磨擦升溫.宜選用低轉速。為了實現孔底區域性反迴圈的功能,同時因短時間脫離對岩石的克取磨擦,起到散熱、冷卻效果,應勤提動鑽具。這在很大程度上預防和減少了孔內事故的發生,提高了鑽進效率。這種工藝技術應注意以下3個要點:

1)常規硬質合金鑽頭內外出刃為1.0~1.5mm,則巖芯外徑與鑽具巖芯管內環間隙為1.0~1.5mm。白雲岩為沉積碳酸鹽,高溫環境下,生成用作膨脹劑的氧化鎂和氧化鈣的混合物,這種混合物的膨脹率大。在鑽頭克取岩石及鑽具在岩層中迴轉,會因摩擦而產生熱量,使巖芯膨脹,使巖芯外徑與鑽具巖芯管內環間隙不足1mm,使得巖芯進入巖芯管的阻力加大,阻力大於鑽機帶動鑽具獲得進尺所克服的阻力時,造成因“堵鑽”而無法獲得正常進尺,被迫起鑽,取出巖芯管內巖芯後重新下鑽,增加鑽進的輔助時間。雖然巖芯採取率高,但巖芯擾動大、品質差,仍然影響巖芯採取質量。採取的措施是:將硬質合金鑽頭內外出刃增加到2.5~3mm,底刃按分割槽破碎方式排列,給巖芯因磨擦生熱產生膨脹留有空隙,巖芯管與巖芯環狀保持一定的間隙。

2)通過鑽具提起一定高度(一般為0.3~0.5m),使孔底產生負壓,鑽具與岩層環狀的泥漿沿間隙流入孔底,再下壓鑽具,孔底泥漿在壓力作用下,會沿著巖芯與鑽具內環間隙向上流動,形成無泵反迴圈,鑽頭在較大壓力,慢速回轉狀態下,克取岩層獲得進尺。鑽進過程中巖芯一般是連續不斷的,巖芯擾動小、品質好,巖芯採取質量滿足規範要求,回次進尺可達0.8~1.5m,鑽進效率高。

3)若改變硬質合金鑽頭的內外刃及底刃,運用無泵反迴圈及調整鑽進引數措施後,仍不能有效避免“抱鑽”、“燒鑽”事故,還可採用鑽擴結合的鑽進方法。正常鑽進的粗徑鑽具在大一級IZl徑內迴轉長度控制在2/3左右,增加正常鑽進粗徑鑽具的環狀空間,有效避免事故發生。但擴孔過程中,值得注意的是一定要加大提動鑽具的頻率,否則會造成“抱鑽、“燒鑽”附加事故。當發生微“抱鑽”、燒鑽事故時,不要急於處理,停機10min後,待岩層及鑽具冷卻後,再開動鑽機,事故就可能得到解決。通過上述工藝技術,有效預防和減少了孔內事故,較大地提高了巖芯採取質量和鑽進效率,大大降低了鑽探成本,並在單位規定時間內順利完成了貴陽市下壩水電站現場地質勘探工作,為鑽探施工奠定堅實的基礎,為施工單位創造了良好的經濟效益和社會效益。

3結語

綜上所述,水利水電工程的建設需要多種技術綜合使用,才能保證工程的高質量。而鑽探施工是水力水電工程中的主要施工技術,需要通過嚴格的質量控制措施,對其進行實時的監控以及檢查,才能保證鑽探質量。在鑽探的過程中,需要根據工程的自然地質情況以及施工需求等確立各項引數,這樣鑽探施工才能取得較好的結果。