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软岩地层灌注桩钻进工艺模拟试验及应用研究

作　者: 易恒
导　师: 彭振斌
学　校: 中南大学
专　业: 地质工程
关键词: 软质岩石钻孔灌注桩刮刀钻头钻进工艺模拟试验
分类号: P634
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

软岩在地球表面分布广泛,在特定环境下,它具有显著的变形性质,常给结构设计、施工工艺带来一系列特殊问题。在软岩地层中使用刮刀钻头进行钻孔灌注桩施工时,能获得很高的钻进效率,但在强度偏高、脆性偏差的软岩地层中钻进时,其钻进效率很低。因此,很有必要研究和总结出一套完整的适合于该类地层的施工机具配置及施工工艺参数,以实现大幅度地提高钻进效率和降低施工成本。作者在参考大量的国内外有关文献资料的基础上,对刮刀钻头的碎岩机理、刮刀钻头的设计及钻孔灌注桩的钻进工艺进行了深入的归纳和总结。采用理论分析和物理模型试验以及实体工程应用相结合的方法,运用相似理论、岩性相似材料模拟技术,确定了泥岩、粉砂岩、细砂岩三种软岩的配比,并制作了用于钻进模拟试验的软岩试样；通过钻进模拟试验,得知刮刀安装角度及钻进参数对成孔效率有较大影响,并探讨了影响钻进效率的其他因素；运用Logistic模型和BoxLucasl模型分别对钻速与钻压、钻速与转速的关系进行非线性拟合,拟合结果对现场试验具有很好的指导作用；提出了刮刀钻头改进的技术参数。最后将研究成果运用到具体的实体工程,取得了较好的应用效果。本研究对工程实践及相关试验研究也有一定的借鉴作用。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章绪论  8-15
  1.1 问题的提出  8
  1.2 钻孔灌注桩概述  8-11
    1.2.1 钻孔灌注桩的发展  8-9
    1.2.2 回转钻进技术的发展现状  9-11
  1.3 钻进工艺模拟试验概况  11-13
  1.4 本文研究的内容  13-15
    1.4.1 软岩岩性相似材料模拟试验研究  13
    1.4.2 钻进工艺模拟试验研究  13
    1.4.3 刮刀钻头的设计  13-14
    1.4.4 工程应用分析  14-15
第二章钻进模拟试验模型的建立  15-25
  2.1 相似理论  15-18
  2.2 模拟模型的建立  18-24
    2.2.1 软岩相似材料模拟试验  18-22
    2.2.2 模拟试验钻头设计  22-23
    2.2.3 钻进参数试验设计  23-24
  2.3 本章小结  24-25
第三章钻进工艺模拟试验研究  25-40
  3.1 钻头参数的模拟试验  25-27
  3.2 钻进参数的模拟试验  27-30
    3.2.1 钻压模拟试验  27-29
    3.2.2 转速模拟试验  29-30
  3.3 试验结果及其他因素分析  30-35
    3.3.1 切削角度分析  30-32
    3.3.2 钻进参数分析  32-33
    3.3.3 其他因素分析  33-35
  3.4 钻压与转速数学模型初探  35-38
    3.4.1 钻速与钻压关系模型  35-37
    3.4.2 钻速与转速关系模型  37-38
  3.5 本章小结  38-40
第四章刮刀钻头的设计  40-50
  4.1 刮刀钻头的基本原理  40-45
    4.1.1 刮刀钻头的结构  40-42
    4.1.2 刮刀钻头的工作原理  42-45
  4.2 刮刀钻头的设计  45-49
  4.3 本章小结  49-50
第五章工程应用  50-62
  5.1 工程地质概况  50-53
    5.1.1 工程概况  50
    5.1.2 工程地质条件  50-52
    5.1.3 本工程的特点分析  52-53
  5.2 主墩施工工艺  53-61
    5.2.1 施工设备选型  53-55
    5.2.2 主墩施工工艺  55-61
  5.3 本章小结  61-62
第六章结论与建议  62-64
  6.1 结论  62-63
  6.2 建议  63-64
参考文献  64-69
致谢  69-70
攻读学位期间主要的研究成果  70

软岩地层灌注桩钻进工艺模拟试验及应用研究

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