隧道工程及岩土工程勘察上的定向取芯钻進技術

当规划建设隧道、岩洞、竖井时,当区的岩层是必需进行深入调查。调查目的是识别有问题的岩层以确保施工过程安全,高效及降低风险。
定向钻进技术是一种勘察方法,这方法能沿着预定的轨迹上进行岩芯采样,以提供地下工程施工区域附近准确的岩层资料及其它有关讯息。

定向钻进技术可以提供:

  • 从计划的隧道轨迹上取得连续岩芯样品和地质讯息
  • 关于有问题岩层的地质情况和走向数据
  • 关于岩层的力学属性信讯
  • 地下水流入量估算的基楚
  • 建做施工稳定措施估算的基楚
  • 建筑成本和时间估算的基楚

Customers using Devico DeviDrill for their drilling solution

岩土工程勘察的例子

传统的钻进 (DHH-1 & 2) 能够提供的讯息有限,定向钻进 (DCD-1) 能够穿透平行于隧道的规划的地质构造。

通过利用定向钻进技术能够引导钻孔沿着预定的轨迹前进,无论它是弯曲与否。 这方法是可以高精度遵循指定的路径钻进,例如平行于隧道计划的路径,而在同一时间收集在其整个长度的岩芯样品。 使用此方法,断层区和裂缝将如将来建构时般被钻进,这将会得到断层区和裂缝的大小,性质,物料,渗漏等有关资料。

定向钻进的钻孔可在地下工程施工计划区域附近的一个可行的位置开始,然后跟据需要转向以到达感兴趣的区域。 当钻进到达无需调较方向的段落时,定向钢索岩芯钻管 DeviDrill 将会从钻孔中抽出,然后换上传统的钢索岩芯钻管。 這樣便可以在最感興趣的段落中,取得全直徑的岩芯樣品。 如果钻孔偏离了规划的轨迹,传统的钢索岩芯钻管将会再次由定向钢索岩芯钻管 DeviDrill 取替,并调较至所需路径。 所计画的路径可以是直线至半径最小为 200 米的曲线中的任何一个曲率。

在开始钻进前,规划轨迹时应该同时规划其公差及指定的最大偏离距离。 公差取决于项目的要求,但一般设置于钻孔总长度的大约1%。 这意味着,1000米长的钻孔,其岩芯样本将不会超过规划轨迹的10米距离范围以外。

无论是从定向钻进或传统钻进过程中所取得的岩芯样本,也可在实验室进行测试,以揭示岩石的物理特性。 此外地球物理和水文测验可以在完成钻孔後进行。 结合这些测试将显着提高地质绘图质量及减少施工期间所带来的风险。

定向钻芯的好处是有据可查的,并开始于1988年,天域高曾参加多个国际隧道与地下工程建设。 并参与过以下这些国家的钻进工程: 挪威,瑞典,美国,澳大利亚,香港,东南亚,韩国,日本等。

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附加文档

由于香港多次在隧道工程中采用定向钻进技术,当地专家 Assosiation of Geotechnical and Geoenvironmental Specialists (AGS) 准备了一份采用定向岩心钻进地面调查的指引。 该指引和介绍是可在这里找到:

AGS (HK) Technical Seminar

Introduction of New Ground Investigation Guideline

Ground Investigation

Ground Investigation Guideline

定向钢索岩芯钻管 DEVIDRILL

定向岩芯采样钻进是由 定向钢索岩芯钻管DeviDrill 来完成的。

DeviDrill背后的原理是通过一个套管使运行的驱动轴从工具的中心线偏移。 通过压力差操作的膨胀垫使DeviDrill维持在一个固定的方向,而驱动轴在弯曲的情况下进行钻进。

内部组件带有一个内管收集岩芯样本、一个斜口管鞋系统,以及仪器钻管与测量工具用作记录倾斜和工具方向。

方位数据存储在工具内,并於每次钻进后下载到 PDA 中。

技术参数

Bit 直径75.4 毫米/2.97 寸 (N-size)
Reamer 直径 75.6 毫米/2.98 寸
岩芯直径31.5 毫米/1.24 寸
岩芯长度 3 米/10 尺

转向过程中采集岩芯样品:
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