钻孔灌注桩泥浆流变特性及水力参数研究分析.pdf

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1、AUI)牛9月钻孔灌注桩泥浆流变特性及水力参数研究分析郑秀华，张新明，于进洋，陈曦，刘选朋，刘翠娜，梁楠(1．中国地质大学(北京)，北京100083；2．中航勘察设计研究院有限公司，北京100098)[摘要]钻孔灌注桩泥浆主要功能是稳定孔壁、悬浮和携带钻渣，其泥浆流变特性和水力参数对泥浆作用至关重要。本文首先实验研究了钻孔灌注桩泥浆的流变特性；然后推导出了钻孔灌注桩泥浆流变参数的计算公式；最后分析了钻孔灌注桩泥浆稳定孔壁、携带和悬浮钻渣的特性，对评价和优化钻孔灌注桩泥浆具有重要理论和实践意义。[关键词]

2、钻孔灌注桩泥浆流变性水力参数[中图分类号]TU473．1+4[文献标识码]A[文章编号]0495—5331(2013)05—0958—6ZhengXiu-hua，ZhangXin-ming，YuJin-yang，ChenXi，LiuXuan-peng，LiuCui·na，LiangNan．Rheologicalbehaviorandhydraulicparametersofbored·pilemud[J]．GeologyandExploration，2013，49(5)：0958-0963．1前言2流变

3、特性分析钻孔灌注桩施工地层常是覆盖层较厚或软弱的2．1钻孔灌注桩泥浆流变性能实验研究冲积层，而且很少由单一土质构成，大多数是由粘钻孔灌注桩泥浆根据所钻地层不同可以采用膨土、粉土、砂和砾石等互层构成。对于这样的复合地润土配制；也可以用清水钻井，利用地层粘性土自造基，一般是不良地质体，最容易坍塌。钻孔灌注桩泥浆(地层粘土质量不好时需要掺加膨润土)；对于复浆主要功能是稳定孔壁、悬浮和携带钻渣(Giu，1980；杂地层，需要添加一些处理剂配制优质泥浆(DZ／T李月良，1987；荆和平，1990；徐奋强等，200

4、4)。钻孔0155—95，1995)。用ZNN—DS型六速旋转粘度灌注桩泥浆性能主要包括密度、粘度、静切力、失水计，对几种典型钻孔灌注桩泥浆进行了实验，实验数量、泥皮质量、含砂量、胶体率和pH值。其中，密度提据见表1。供液柱压力平衡地层压力，正循环泥浆粘度和切力对表1流变性能测试于稳定孑L壁、悬浮和携带钻渣具有重要意义。Table1Testresultsofrheologicalpropertiesof泥浆的流变特性和水力参数在石油钻井和地质mudwithvariedcomponents勘探中已经有比较

5、深入的研究。与石油钻井和地质泥浆配方‘口600o0p2oo81o0魄勘探相比，钻孔灌注桩具有自身特点，如孔径大，孔3％膨润土I176422深小、要求泥浆成分简单、环保且成本低廉(Zomora3％膨润土+10％粘土2016141288eta1．，1997；荆和平等，2001；刘睦峰等，2010；占样5％膨润土+11％砂土231816141110烈等，2010)。钻孑L灌注桩泥浆的流变特性评价和5％膨润土+0．1CMC+0．25％纯碱33242O171110水力参数分析有自己的特点。本文实验研究表明，410

6、％％粘翌性l土土。·Mc。·％纯碱35～191365钻孔灌注桩泥浆流变特性可用宾汉塑性流变模式描注：砂土为取自北京管庄的粉砂，粘土为取自北京顺义的粉质粘述。由于其钻孔灌注桩循环速度低，孑L径大，其剪切土速率低，用低剪速率下的数据评价其流变参数更科学。由公式(1)、(2)和表1数据计算出常用钻孔灌【收稿日期]2011—03一l1；【修订日期]2013—02—15；【责任编辑]郝情情。【第一作者]郑秀华(1965年一)，1990年毕业于原长春地质学院，获工学硕士学位，中国地质大学(北京)教授，从事钻井液和地

7、热能研究与教学工作。E—mail：xiuhuazh@cugb．edu．cn。958第5期郑秀华等：钻孔灌注桩泥浆流变特性及水力参数研究分析注桩泥浆的剪切应力和剪切速率并绘制流变曲线数计算如下：(见图1)。H他m8642O表2正循环环空内剪切速率Table2Sharerateinannularspacer=0．5110Ⅳ(1)式中，为剪切应力，Pa；O为转速为Nr／min时的读数，无量纲。：1．703N(2)式中，为剪切速率，s～；Ⅳ为转速，r／rain。∞霹j歃◆1■2▲3300(0Ⅳ^一0Ⅳ)×4．：

8、．一(3)p(Ⅳ2—N)●5Ol0020030040050060070080090010001lO05．1l(0一0Ⅳ1)×Ⅳ2d=0．511×0M一(4)剪切速率10(Ⅳ2一N)l68图1钻孔灌注桩泥浆实验流变曲线300-0u2(5)如∞∞眦=Fig．1Curvesofrheologicalexperimentsforbor》ed．p3ilem3ud，3式中，为塑性粘度，mPa·s；Ⅳ。、Ⅳ2为六速旋转粘ml一3％膨润土；2—3％膨润土+