• 2021年第48卷第5期文章目次
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    • >川藏铁路钻探专题
    • 水平定向勘察技术在长大隧道勘察中的应用现状与展望

      2021, 48(5):1-8. DOI: 10.12143/j.ztgc.2021.05.001

      摘要 (1131) HTML (550) PDF 873.26 K (1235) 评论 (0) 收藏

      摘要:西南高山峡谷区是我国重大铁路交通工程规划建设的重点区域,如川藏铁路建设等,深埋、长大隧道数量多,常规垂直孔勘察方法无法满足精细化地质勘察的需求。采用水平定向勘察技术沿隧道设计轴线施工水平定向孔为隧道勘察提供了一种有效的手段。水平定向勘察技术的核心包括钻进技术、取心技术、钻孔轨迹控制技术、随钻测量/随钻测井技术、综合测井技术等。结合国内外水平定向勘察技术的发展应用现状,分析了目前存在的问题,提出了开展单次钻探长度超3000 m的水平定向多工艺钻进关键技术与装备攻关,构建安全、高效、经济合理的水平定向勘察技术体系的建议。

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    • 铁路隧道水热害不良地质体大地电磁场特征研究 ——以川藏铁路茶洛隧道为例

      2021, 48(5):9-17. DOI: 10.12143/j.ztgc.2021.05.002

      摘要 (675) HTML (406) PDF 2.12 M (666) 评论 (0) 收藏

      摘要:以川藏铁路茶洛隧道水热不良地质体大地电磁场特征为研究对象,利用大地电磁测深多测点-多频点阻抗张量成像分析,分解出电性主轴统计玫瑰图、频率分布云图、测点分布云图及构造维性参数等进行大地线性构造识别,利用精细二维反演技术推测地质结构特征,对不良地质体进行成像,为川藏铁路隧道选线提供地球物理参考。得出结论为:拟建隧道处大地构造二维性强,适宜开展二维大地电磁测深作为隧道水热勘察手段;通过查明研究区构造特征,推测出了研究区热泉群深部地热运移模式机理,且该热害影响茶洛隧道建设的可能性很小,只有在杂马岗-毛垭坝断裂与隧道位置交汇处存在一定规模的水害影响。

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    • 川藏铁路勘察超长水平孔绳索取心钻探技术

      2021, 48(5):18-26. DOI: 10.12143/j.ztgc.2021.05.003

      摘要 (893) HTML (1501) PDF 4.21 M (927) 评论 (0) 收藏

      摘要:新建川藏铁路途经川西高原地区,区内地势险峻、生态脆弱、道路交通条件差,开展工程勘察钻探的难度很大。其中涉及到大量特长深埋隧道的勘察。水平取心钻探是隧道勘察的重要手段之一。针对工区条件,EP600Plus型便携式钻机原设计无法施工水平孔、水平孔钻进阻力大、大量高压涌水制约取心效率等问题,通过改造升级和加工创新等多种方法灵活运用,配套辅助设备并首创架管便桥便道等环保措施,采用绳索取心钻探技术,完成最深903.28 m的水平取心钻孔。探索建立的整套技术方案现已逐渐应用成熟,其主要成果可为同类型工程项目提供参考。

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    • 川藏铁路勘察工程的孔内试验及钻孔质量控制方案——以DZ-S-04-1号钻孔为例

      2021, 48(5):32-37. DOI: 10.12143/j.ztgc.2021.05.005

      摘要 (610) HTML (462) PDF 544.98 K (777) 评论 (0) 收藏

      摘要:川藏铁路是铁路工程史上最具挑战性的工程。沿途地质条件非常复杂,内外动力地质灾害极其发育。针对可能发生的岩爆、涌水和岩体放射性等工程危害,川藏铁路勘察工程需进行大量的孔内试验,包括地应力测试、水文试验、地温测试和综合测井等。本文以DZ-S-04-1号钻孔为例,详细介绍了川藏铁路勘察孔进行的孔内试验项目和钻孔质量控制方案。通过精心的设计和施工,DZ-S-04-1号钻孔已顺利完工,各项孔内试验圆满完成,为后续的工程建设提供了宝贵的数据基础。

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    • >地质钻探
    • 深井钻进井底参数测量系统用传感器的分析研究

      2021, 48(5):38-46. DOI: 10.12143/j.ztgc.2021.05.006

      摘要 (657) HTML (542) PDF 1.70 M (781) 评论 (0) 收藏

      摘要:深井、超深井钻探工程中,钻进工艺和操作技术非常重要,直接影响钻井技术经济指标,目前主要依靠地面仪表显示的读数指标来指导钻进。但是,地面仪表显示的读数与井底钻进工艺参数实际数值有一定差异,而且孔越深,差异越大,据俄罗斯超深井钻井研究结果,这个差异可达20%~30%。为此俄罗斯成功研发出了井底参数测量系统,取得了很好的效果,其中传感器是关键器具。本文将俄罗斯深井钻进测量系统中使用的多种传感器进行了综合整理,包括井底钻井液压力传感器、井底温度传感器、井斜顶角传感器、井斜方位角传感器、井底钻头轴载传感器,介绍了这些井底参数传感器的结构组成及工作原理,并分析了传感器与井底-井口联系通道的配合问题。以期对我国13000 m的特深地质井钻进提供参考。

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    • 组分对铁基金刚石钻头的力学性能影响研究

      2021, 48(5):47-53. DOI: 10.12143/j.ztgc.2021.05.007

      摘要 (628) HTML (996) PDF 3.99 M (604) 评论 (0) 收藏

      摘要:为提高金刚石钻头钻进钢筋混凝土、强磨性岩层的钻进效率,选择了一种耐磨性高、冷压成型好的铁预合金粉。本文设计了铁基胎体配方,研究了铁基预合金粉、Cu、Ni、Co各成分对铁基金刚石钻头胎体及钻进性能的影响。测试了不同配方下烧结试样的抗拉强度、三点抗弯强度和硬度,使用扫描电镜对断口进行微观分析,通过现场钻进实验测试钻头的钻进效率与寿命。同时分析了保温时间对铁基胎体力学性能的影响。结果表明:Cu、Ni、Co对铁基胎体的抗弯强度和硬度影响较大,且保温时间为5 min时,铁基胎体可以获得较好的力学性能。

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    • 黔水地1井钻探施工技术难点及对策

      2021, 48(5):54-59. DOI: 10.12143/j.ztgc.2021.05.008

      摘要 (880) HTML (681) PDF 2.56 M (929) 评论 (0) 收藏

      摘要:总结了桂中-南盘江地区页岩气调查黔水地1井在钻进过程中出现的严重井漏、卡埋钻、起下钻或通井遇阻等技术难点及相应的处理措施。由于钻遇的地层较为复杂,因此综合采取了回填粘土、商砼封堵、顶漏钻进、岩屑打捞、空气钻进、跟管钻进、套管封隔等多种措施进行处理;此外,结合实际工程应用提出了针对该复杂地层的多种钻井液配方,均取得了一定的效果。处理技术难点的过程中所积累的钻探技术和钻井液技术的优化经验能够为日后黔西南复杂构造区页岩气勘探的实施提供一定的参考依据。

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    • >能源资源钻采
    • 基于有限元法的井底应力场随井底压差变化规律研究

      2021, 48(5):60-68. DOI: 10.12143/j.ztgc.2021.05.009

      摘要 (581) HTML (349) PDF 1.70 M (849) 评论 (0) 收藏

      摘要:岩石破碎是钻头与井底岩石相互作用的结果,井底应力场是决定钻头破岩效果的重要因素。本文利用有限元数值模拟手段探讨了特定地应力条件下井底压差对井底岩石应力的影响规律。研究表明,降低井底压力可以减小井底岩石的等效应力、改变岩石的应力状态,有利于钻头破碎岩石。井底平面上井眼中心附近的岩石最易破碎,越靠近井壁岩石所受的应力越大,在近井壁地带0.8R(R为井眼半径)附近,会出现明显的应力集中现象,这使得该区域的岩石最难破碎。本文的研究成果为研究最经济、最有效的钻井工艺和破岩技术提供理论依据,为破岩工具的优化设计提供参考。

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    • 方位伽马在煤层气水平井中的应用

      2021, 48(5):69-75. DOI: 10.12143/j.ztgc.2021.05.010

      摘要 (617) HTML (689) PDF 788.11 K (1169) 评论 (0) 收藏

      摘要:水平井作为煤层气开发的一种井型,施工难度相对较大,主要体现在安全着陆、钻遇率、储层保护、防塌防卡等,其中煤层钻遇率是提高产气量的重要指标。随着钻井技术和随钻仪器的不断发展,保障储层钻遇率的相关地质参数探管、短节和地质导向技术也相继应用在煤层气水平井施工中。现阶段在煤层气水平井中,伽马探管,特别是方位伽马探管的运用较广,利用伽马测井划分岩性、地层对比、计算地层视倾角的功能,为现场决策者提供井内地质参数,能够有效地为钻井服务。本文通过一口煤层气水平井的施工,介绍了方位伽马在煤层气水平井中的应用。

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    • >钻探装备
    • 十二位置标定法在钻孔测斜仪校正中的应用

      2021, 48(5):76-82. DOI: 10.12143/j.ztgc.2021.05.011

      摘要 (725) HTML (562) PDF 525.28 K (766) 评论 (0) 收藏

      摘要:磁性钻孔测斜仪所使用的磁传感器和加速度传感器由于自身特性的差异以及生产装配的原因,给传感器输出带来了误差,造成测斜仪顶角和方位角计算出现偏差。为此采用了一种十二位置标定方法,依靠垂直方向的地磁场分量和重力加速度,对磁传感器和加速度传感器的三轴零位偏差、灵敏度误差和安装误差进行了校正。校正前后的对比实验显示:测斜仪顶角均方误差由0.5°减小为0.06°,方位角均方误差由校正前的21.75°减小到0.82°,表明该方法校正效果明显,可以满足测斜仪工程化应用的要求。

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    • 超高温高压流变仪的研发及应用

      2021, 48(5):83-87. DOI: 10.12143/j.ztgc.2021.05.012

      摘要 (679) HTML (523) PDF 4.49 M (711) 评论 (0) 收藏

      摘要:随着我国能源勘探及地球深部探测等向深部发展,深井越来越多,地层温度、压力越来越高。保证高温高压状态下钻井液流变性能的稳定是深井安全钻进的必要前提,测定钻井液高温高压流变性是评价和优选钻井液体系最基础的工作。依托国家科技部重大仪器设备开发专项,通过对压力控制系统、温度控制系统、剪率控制系统、粘度检测系统等方面技术难题的攻关,研制成功了国内首台超高温高压流变仪。该仪器可在高温高压及低温高压条件下对钻井液、完井液、压裂液等样品的流变性进行高精度测量。

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    • >民生地质
    • 跨断层牛顿力监测系统超大长度锚索综合施工技术

      2021, 48(5):88-95. DOI: 10.12143/j.ztgc.2021.05.013

      摘要 (647) HTML (1050) PDF 8.83 M (851) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于“界面牛顿力测量的双体灾变力学模型”建立的NPR锚索监测系统,已在多个滑坡现场得到应用,但用于地震预警与科学研究的超大长度锚索跨断层牛顿力监测系统在国内尚属首次。结合山东省昌邑市地震局CY-1号文山跨断层牛顿力监测站?150 mm、自由段长240 m、总长300 m的NPR锚索施工实践,介绍了松散卵砾石、断层破碎岩等复杂地层小入射角大口径超长度绳索取心勘探、跟管钻进、多性能泥浆护壁、分级扩孔、“绳索取心钻杆+定位片+钢绞线束+反丝解脱接头+导向锚固头”下索注浆一体化系统等综合施工技术,可供类似工程借鉴。

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    • 北京某景区崩塌灾害隐患点治理方案设计思路

      2021, 48(5):96-105. DOI: 10.12143/j.ztgc.2021.05.014

      摘要 (630) HTML (445) PDF 7.77 M (817) 评论 (0) 收藏

      摘要:山岳型风景名胜区地质灾害治理的难点在于将地质灾害隐患治理与当地自然风景相统一,既保留住景区的背景特色,又能彻底消除地质灾害的安全隐患。本文对北京怀柔某景区崩塌隐患点地质灾害特征进行了介绍,对隐患点危岩体(带)的稳定性进行了计算及评价,分析了地质灾害成因及发展趋势,最后对景区地质灾害治理的方法和思路进行了比选分析,选择了加固及避让的治理措施,摸索出经济、合理以及与景区风景相协调的治理方案,最大程度地保护了风景区的自然景观与自然资源,可以为相关地质灾害治理提供参考借鉴。

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    • 加纳水井钻完井施工技术

      2021, 48(5):106-112. DOI: 10.12143/j.ztgc.2021.05.015

      摘要 (509) HTML (525) PDF 4.05 M (669) 评论 (0) 收藏

      摘要:饮用水问题是关系到加纳人民健康和社会经济发展的重要问题。为解决这一问题,包括中国在内的世界多国政府和世界组织提供资金,建设了一批水井项目以改善该国的饮用水现状。湖北省地质工程有限公司在加纳历经21年的野外工作,克服各种技术问题,共完成4000多口水文水井的施工任务,积累了丰富的水文水井施工经验。本文介绍了加纳的水文地质概况及当地的施工技术要求,提出了一套适合于当地环境的施工机械设备配套方案。针对该国花岗岩、千枚岩和石英砂岩3大类地层特点,各提出了一套含开孔、钻进、扩孔和下滤管、投滤料等工序的钻完井施工工艺技术方案。

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    • >岩土工程
    • 北京世园小镇接待中心基坑监测分析

      2021, 48(5):113-118. DOI: 10.12143/j.ztgc.2021.05.016

      摘要 (597) HTML (990) PDF 728.73 K (638) 评论 (0) 收藏

      摘要:北京世园小镇接待中心基坑依据地质条件确定了钻孔灌注桩加预应力锚索、悬臂桩支护、放坡支护等综合支护方案。通过对支护结构顶部水平位移和竖向位移、基坑周边地面沉降、支护结构深部水平位移、锚杆拉力的监测,分析了桩水平和竖向位移、地表沉降以及锚杆拉力等的变化规律,同时根据监测数据进行了总结,为今后的设计提供了依据。

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    • 后压浆技术在孟加拉国灌注桩施工中的应用

      2021, 48(5):119-124. DOI: 10.12143/j.ztgc.2021.05.017

      摘要 (609) HTML (1067) PDF 1.99 M (749) 评论 (0) 收藏

      摘要:孟加拉国某新建燃煤电厂项目所处场地属于海相沉积地层,桩基工程采用钻孔灌注桩。为了解决孟加拉国新的施工工况带来的新的施工问题,按照中国的工程建设标准进行施工,并采用旋挖钻孔灌注桩后压浆施工技术,很好地解决了钻孔沉渣和桩侧泥皮对基桩承载力的影响,提高了基桩承载力,试验检测结果表明,达到了Ⅰ类桩的标准。通过后压浆技术在本项目的成功应用,总结出现场操作控制措施,为“一带一路”国家钻孔灌注桩后压浆施工技术提供借鉴经验。

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