风化花岗岩地层旋转钻进中能量分析.pdfVIP

第 26 卷 第 3 期 岩石力学与工程学报 Vol.26 No.3 2007 年 3 月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering March ，2007 风化花岗岩地层旋转钻进中的能量分析 谭卓英1，2 3 1，2 ，岳中琦 ，蔡美峰 (1. 金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室，北京 100083 ；2. 北京科技大学 土木与环境工程学院，北京 100083 ； 3. 香港大学 土木工程系，香港) 摘要：旋转钻进是岩土工程钻探的主要钻进方式，从能量守恒原理出发，对旋转钻进的能量进行分析。同时，在 R –20 液压式回转钻机上安装数字式钻孔过程监测(DPM)系统，在风化花岗岩地基工程中进行试验，并在监测数 据的基础上对钻进能量进行分析计算。研究结果表明，钻进过程中用于破碎岩石的能量主要来自钻进系统的动能， 钻进系统用于破碎岩石的能量分配与地层强度特性有关。在风化程度较低或新鲜岩层中钻进时，破碎岩石 98% 以 上的能量来自系统的动能，而轴压力推动钻头位移所给出的能量不到 2% ；在土层或全风化岩层中，轴压力所做的 功达到 22% 以上，且明显随风化程度的增高而增大，说明钻进系统动能与轴力功可用以表征地层的可钻性，这为 实时钻进能量用于地层的识别提供理论依据。 关键词：岩石力学；旋转钻进；钻进能量；风化花岗岩；地层识别 中图分类号：TU 45 文献标识码：A 文章编号：1000 –6915(2007)03 –0478 –06 ANALYSIS OF ENERGY FOR ROTARY DRILLING IN WEATHERED GRANITE FORMATION 1，2 3 1，2 TAN Zhuoying ，YUE Z Q ，CAI Meifeng (1. State Key Laboratory of High-efficient Mining and Safety of Metal Mines(USTB) ，Ministry of Education ，Beijing 100083，China； 2. School of Civil and Environmental Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China； 3. Department of Civil Engineering ，University of Hong Kong，Hong Kong ，China) Abstract ：Rotary drilling is a dominant way in geotechnical engineering borehole surveying. Based on the principle of conversation of energy ，the energy for rotary drilling has been analyzed. Besides，a hydraulic rotary drill R –20 instrumented with a drilling process monitoring(DPM) system has been used for site