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第24卷增刊 中国地质灾害与防治学报 V01．24S TheChinese of HazardandControl Apr．2013 2013年4月 JournalGeological 复杂地层跟管钻进新工艺 罗宏保1。李子章’，姜昭群1，黄晓铭2 摘要：潜孔锤跟管钻进是滑坡治理、边坡锚固等地质灾害治理施工中常用的成孔技术，是解央复杂地层钻进的有效手 段。但当遇到软弱地层时潜孔锤的冲击特性不能充分发挥导致钻进缓慢甚至无法钻进。通过对潜孔锤跟管钻进在软 弱地层中难以钻进的原因进行分析，将冲击挤压钻进与跟管钴进进行结合，完成冲击挤压跟管钻具设计，在设计过程 中运用有限元分析软件对钻具的钻进工况进行仿真模拟分析，根据计算结果对钻具的设计、优化起到指导性作用并 为钻具结构设计的合理性提供理论依据。冲击挤压跟管钻具通过野外试验和实际工程应用，结果表明所研究的钻具 能够在软弱地层中实现快速钻进。 关键词：潜孔锤跟管钻进；软弱地层；冲击挤压；仿真分析 中图分类号：TF21 文献标识码：A 文章编号：1003．8035(2013)S1．0004．04 低耗、实用的造孔施工方法，尤其适用予有一定粘性、 0 引言 易压缩的软弱地层。因此，将潜孔锤跟管钻进技术与 我国是一个地质灾害多发的国家，地质灾害分布 冲击回转挤压钻进技术相结合，研究适用于软弱地层 广、影响大、严重威胁着地质灾害分布区人民生命和 快速成孔的器具与工艺。 财产的安全，影响着部分地区国民经济的发展。在所 1 钻具设计 有的地质灾害中，滑坡、崩塌是发生频率最高的地质 灾害，也是危害最大的地质灾害，其中又以滑坡发生 1．I设计思路 的数量最多，造成的危害最大。在滑坡治理、边坡锚 软弱地层强度低、可压缩性高，冲击挤压跟管 固等地质灾害治理施工中，锚固孔施工的效率是非常 钻具成孔方式主要是依靠钻具的冲击、挤压，在钻 关键的。由于多数滑坡、边坡地层条件比较复杂、破 进过程中就不需要排渣，因此在钻头体的整体设 碎，潜孔锤跟管钻进技术凭借其边钻进边跟管护壁的 计上，考虑设计成锥形，而钻具风路的设计上，我 优势在滑坡治理、边坡锚固等地质灾害治理中被广泛 们主要考虑气流能保证冲击器正常工作并能在一 应用。 定程度上冷却钻头即可，不需要考虑排渣风量问 潜孔锤钻进是空气钻进，高压、高速气流既是 题。而钻具在工作同时，需要同步跟管，所以钻具 冲击器工作的动力源又是排渣的循环介质，当钻进 型式采用偏心结构，钻头体由多块组成，钻头体除 遇到充填土、杂填土等这样强度低、可压缩性高的 最前面的一个前端呈锥尖状外，其余钻头块均呈 潮湿、粘性软弱地层时，岩粉以泥团的形式夹在上 截顶圆锥体状，这样钻具工作时，从下往上，逐级 返气流中，但是由于这些泥团的粘性和上返气流流 挤压成孔。 速的改变，泥团会附着于钻具、套管壁和钻杆上，形 冲击挤压跟管钻具由钻头体、导正器等组成，钻 成泥环，致使排渣很不通畅，严重的甚至于堵塞风 进系统示意图如图1所示，其中钻头体整体外形设计 路中断气流循环，导致冲击器不能正常工作。因此 为锥形，由偏心挤压钻头块和中心钻头组成；导正器 当潜孔锤跟管钻进在遇到软弱地层时不能充分发