导向钻进非开挖铺管的导向强度研究.pdf

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1、68探矿工程(岩土钻掘工程)2009年第1期导向钻进非开挖铺管的导向强度研究张晓静，李粮纲(中国地质大学(武汉)工程学院，湖北武汉430074)摘要：初步探讨、分析了影响钻孔轨迹设计的重要参数——导向强度(单位钻进长度钻孔顶角的变化量，。／m)。通过对导向钻具进行整体受力分析，建立了导向强度模型，得出了造斜初始阶段在岩土阻力和钻具弯曲影响下导向强度的计算公式，并根据所得公式对影响导向强度的主要因素进行了分析，得出了一些结论。还通过室内实验对连续钻进导向强度的规律作了定性说明。关键词：非开挖；导向钻具；导向强度；力学模型中图分类号：P634．7文献标识码：A文章编号：1672—7428

2、(2009)O1—0068—05ClassificationofBuild-upIntensityinTrenchlessTechnologyforPipeLaying／ZHANGXiao-jing，LILiang—g0(FacultyofEngineering，ChinaUniversityofGeosciences，WuhanHubei430074，China)Abstract：Thepaperdiscussedandanalyzedanimportantparameter—build—upintensity(thedriftane’Schangeofdrillingholein

3、onemeterlengthdrilling，degree／meter)whichinfluencestheholesectiondesigned．Ithasestablishedthebuild．upintensitymodelthroughthewholestressanalvsisondrillingtoolandhasobtainedtheformulaofbuild．upintensityaffectedbytheresistanceofsoilandthecurveofdrillingtoolinthepreliminarystageofanglebuilding．The

4、nitanalyzestheprimaryfactorsthataffectthebuild—upintensityinthebasisofformulaandhasgotsomeconclusions．Thispaperalsogivesqualitativeexplanationontheruleofcontinuousbuild—upintensitybyindoortests．Keywords：trenchlesstechnology；steeringdrillingtool；build—upintensity；stressmodel0引言分析对象，通过钻杆传来的钻机推力与地

5、层阻力共导向强度即单位钻进长度钻孑L顶角的变化同作用于钻头斜面上，2个力各自分解为垂直于斜量，单位为(。)／m，它是非开挖导向钻进工艺中至关面的分力和平行于斜面的分力，垂直于斜面的2分重要而又相当难量化确定的一个参数，涉及到导向力大小相等，方向相反，相互抵消；平行于斜面的2孔轨迹的设计和导向钻进施工中的导向控制等方个分力则由于钻机推力分力大于地层阻力分力，最面，是合理设计钻孔轨迹和精确控制导向孑L的前提。终的合力指向沿斜面的方向，使钻头顺着斜面前进，研究导向强度的意义在于：为精确控制钻孔轨迹提如图1所示。供理论依据；为高性能的钻具设计提供理论依据；为正确选择施工工艺提供依据；为三维设

6、计软件的升级优化提供依据。的钻头由于影响导向强度的因素多且较难确定，故目前能够量化确定导向强度的理论还很少见。通过查阅书籍资料发现，这一理论尚属空缺状态，需要相关人士进行深人研究。本文通过建模计算对导向强度图1土层中导向板钻头的作用机理示意图进行了初步分析。具体操作时表现为，当钻机回转动作与给进动作同时进行时，钻孔轨迹呈直线；当钻机只给进不回1导向钻头的作用机理转时，钻孑L轨迹沿钻头斜面方向转弯，从而实现方向导向钻头采用的是带斜面的非对称式结构。这改变。但当所钻地层为岩层时，钻机推力无法有效类钻头在孔内实现方向改变的力学机理是从钻杆获克服地层阻力，因而无法实现只推不转改变方向的得的推

7、力克服地层阻力使钻头前进。以斜面钻头为收稿日期：2008—10—06作者简介：张晓静(1983一)，女(汉族)，河南新乡人，中国地质大学(武汉)硕士研究生在读，地质工程专业，研究方向为勘查及地质工程，湖北省武汉市鲁磨路中国地质大学(武汉)1200723班，jingercug@126．corn；李粮纲(1961一)，男(汉族)，湖南长沙人，中国地质大学(武汉)教授，地质工程专业，博士(后)，从事地质工程、钻井工程教学及研究工作。2009年第1期探矿工程(岩土