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旋挖钻机硬岩钻进技术大全

旋挖钻机硬岩钻进技术大全

发布时间:2016-07-27 浏览次数:0 次

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:

岩石坚硬程度分类 单位(MPa)

坚硬程度 饱和单轴抗压强度

坚硬岩 fr >60

较硬岩 60≥fr>30

较软岩 30≥fr>15

软岩 15≥fr>5

极软岩 fr≦5

单轴抗压强度60≥fr>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fr >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(fak),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。

 岩石性质与地基承载力对应表 单位(KPa)

风化程度 硬质岩石 软质岩石

强风化 700~1500 600~l000

中风化 1500~4000 l000~2000

微风化 ≥4000 ≥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。

5.风化 风化作用促使岩石的原有裂隙进一步扩大,并产生新的风化裂隙,使岩石矿物颗粒间的联结松散和使矿物颗粒沿解理面崩解。

因此从上面影响因素可以看出:含石英、长石、角闪石等硬质矿物比例高;细粒结晶或者钙质、硅质胶结;块状构造、矿物分布均匀;风化程度和含水量低的岩石强度较高,反之较低。如下图:

图1 结晶结构、石英长石含量高(硬岩) 图2 石英含量高(硬岩)

图3 颗粒大,结构松散(软岩) 图4 粘土矿物(软岩)

1.3 硬岩钻进特性

硬岩钻进特性包括:岩石可钻性、钻进速度与效率、孔壁稳定性、钻进成本等多方面,下面对这些指标进行详细分析。

可钻性:硬质岩石由于强度和硬度较大,其钻进难度较大。此外,岩石的可钻性与其风化程度、矿物成份、构造结构有很大的关系。

钻进速度与效率:在强风化岩层,1米桩径为例,旋挖钻进速度大致0.5~2m/h,至中风化岩层,钻进速度约为0.25~0.5 m/h。

孔壁稳定性:岩层稳定性好,钻孔孔壁稳定,岩层孔壁段一般无塌孔、剥落现象。


                                           斑状花岗岩


                                                      角砾岩


                                                        泥岩

                                                         石英砂岩

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