本文通過(guò)理論分析和室內(nèi)實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法,結(jié)合蟠龍抽水蓄能電站的工程地質(zhì)情況,先對(duì)反井鉆機(jī)施工井筒圍巖進(jìn)行分級(jí)研究,再針對(duì)井筒圍巖中遇水軟化的泥巖進(jìn)行浸水軟化試驗(yàn),得到其力學(xué)參數(shù)的軟化規(guī)律,最終建立了考慮工程參數(shù)、巖石力學(xué)參數(shù)、軟化效應(yīng)、邊界條件的井幫圍巖位移與浸水時(shí)間解析模型,用來(lái)評(píng)價(jià)反井鉆井法擴(kuò)孔施工過(guò)程中井幫縮徑和圍巖失穩(wěn)的安全性,為反井鉆井法的工程應(yīng)用提供參考�；谀壳皣�(guó)內(nèi)外針對(duì)反井鉆井法的圍巖分級(jí)方法尚未明確的情況,通過(guò)對(duì)比分析反井鉆機(jī)的破巖機(jī)理和隧道工程中TBM掘進(jìn)機(jī)的破巖機(jī)理,本論文借鑒TBM施工隧道的的圍巖分級(jí)的經(jīng)驗(yàn)和優(yōu)點(diǎn),以巖石的抗壓強(qiáng)度、耐磨性、巖體的完整性這三個(gè)影響反井鉆機(jī)施工的主要的因素,對(duì)不同等級(jí)地質(zhì)情況下的反井鉆機(jī)施工條件進(jìn)行了劃分。由于反井鉆機(jī)施工圍巖穩(wěn)定性的判定依據(jù)未考慮圍巖吸水軟化對(duì)井幫穩(wěn)定性的影響,而圍巖吸水軟化會(huì)造成井幫縮徑和圍巖失穩(wěn)。本論文通過(guò)對(duì)泥巖的常規(guī)力學(xué)試驗(yàn)研究,得出了本次試驗(yàn)?zāi)鄮r的天然含水率、密度、單軸抗壓強(qiáng)度及抗剪切強(qiáng)度等物理性質(zhì);通過(guò)浸水軟化試驗(yàn)研究,得出了泥巖的吸水率、單軸抗壓強(qiáng)度、彈性模量、泊松比與浸水時(shí)間的變化關(guān)系,以及不同水壓、... 

【文章來(lái)源】：煤炭科學(xué)研究總院北京市

【文章頁(yè)數(shù)】：74 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

井幫縮徑現(xiàn)場(chǎng)

2反井鉆井法圍巖分級(jí)研究15圖2.1導(dǎo)孔鉆進(jìn)示意圖Figure2.1Guidewelldrillingschematic當(dāng)導(dǎo)孔鉆頭鉆入下部巷道后，卸下導(dǎo)孔鉆頭，再用擴(kuò)孔鉆頭進(jìn)行更換，然后從下到上進(jìn)行擴(kuò)孔，以達(dá)到設(shè)計(jì)井筒的尺寸。當(dāng)反井鉆機(jī)進(jìn)行擴(kuò)孔時(shí)，由反井鉆機(jī)的動(dòng)力頭施加在鉆桿上的軸向拉力和回轉(zhuǎn)扭矩將驅(qū)動(dòng)擴(kuò)孔鉆頭旋轉(zhuǎn)并破碎巖石。軸向拉力T使得刀齒壓入巖石并使巖石破碎，回轉(zhuǎn)扭矩kM使得刀頭產(chǎn)生一個(gè)剪應(yīng)力，使得破碎的巖石從巖體脫落，從而擴(kuò)孔鉆進(jìn)。擴(kuò)孔鉆進(jìn)示意圖如圖2.2所示。MkT動(dòng)力頭鉆桿擴(kuò)孔鉆頭圖2.2擴(kuò)孔鉆進(jìn)示意圖Figure2.2Reamingdrillingdiagram2.1.2TBM破巖機(jī)理TBM刀盤(pán)上的圓盤(pán)滾刀在推力作用下擠壓巖石表面。同時(shí)，圓盤(pán)滾刀在扭矩的作用下繞刀盤(pán)的中心軸旋轉(zhuǎn)。在推力和扭矩的共同作用下，刀盤(pán)帶動(dòng)滾刀以一定的軌跡在破巖面上滾動(dòng)。當(dāng)巖石上的壓力大于巖石的抗壓強(qiáng)度時(shí)，巖石會(huì)破裂，滾刀會(huì)穿透進(jìn)入巖石，形成軌跡槽。隨著凹槽深度的增加，破碎巖石表面上的裂紋會(huì)加深并擴(kuò)展，巖石逐漸破碎。同時(shí)，扭矩將巖體表面上的破碎巖石從巖

冷卻水），圍巖吸水軟化導(dǎo)致巖體強(qiáng)度變低。當(dāng)反井?dāng)U孔鉆進(jìn)穿越以這類(lèi)巖石（遇水軟化類(lèi)巖石）為主構(gòu)成的地層時(shí)，水對(duì)井幫圍巖的影響十分突出[66]。當(dāng)反井?dāng)U孔鉆進(jìn)穿越遇水軟化圍巖地層時(shí)，圍巖遇水導(dǎo)致圍巖體的強(qiáng)度降低，巖性由脆性轉(zhuǎn)變?yōu)檠有�，巖體的穩(wěn)定性也會(huì)降低。并且，由于反井?dāng)U孔的卸荷作用，井幫臨空面會(huì)產(chǎn)生徑向位移，而吸水軟化圍巖地層遇水會(huì)導(dǎo)致圍巖巖體力學(xué)性能的弱化，進(jìn)而加大井幫臨空面的徑向位移，當(dāng)徑向位移逐漸增大，擴(kuò)孔鉆進(jìn)形成的井幫直徑就會(huì)減小，即產(chǎn)生反井工程中的“縮徑”現(xiàn)象，如圖所示。圖2.3擴(kuò)孔施工的“縮徑”現(xiàn)象Figure2.3"Reducingthediameter"phenomenonofreamingconstruction隨著“縮徑”的范圍不斷擴(kuò)大，即井幫位移逐漸增大，鉆具將無(wú)法下放，導(dǎo)致埋鉆等事故的發(fā)生，這樣不僅造成了經(jīng)濟(jì)損失，也意味著工程失敗。依據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，現(xiàn)實(shí)反井工程施工的解決辦法是：先通過(guò)地層取芯了解巖層的大概性質(zhì)，如果存在遇水軟化類(lèi)巖石，則必須結(jié)合泥漿護(hù)壁的工藝，同時(shí)反井鉆機(jī)以一定的鉆進(jìn)參數(shù)迅速穿過(guò)，泥漿的關(guān)鍵參數(shù)（如密度、粘度、泥皮厚度）需要經(jīng)過(guò)調(diào)試才能確保阻止更多的水浸入井幫�？傊�，需要一定限度地隔絕水與井幫，才能減


本文編號(hào)：3244069