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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 非開(kāi)挖穿越流砂層沖洗液的試驗(yàn)研究
- 來(lái)源：
- 第十一屆“挑戰(zhàn)杯”國(guó)賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 簡(jiǎn)介：
- 非開(kāi)挖導(dǎo)向鉆進(jìn)所使用的沖洗液在易坍塌地層中對(duì)施工起決定性的作用，而國(guó)內(nèi)對(duì)其研究很少，針對(duì)這種地層，往往采用的是國(guó)外產(chǎn)品，造價(jià)昂貴。本文針對(duì)流砂層，對(duì)非開(kāi)挖在此類地層鉆進(jìn)時(shí)易發(fā)生的事故進(jìn)行了分析，選取了Na-CMC—PHP泥漿、HA-Na泥漿、ST-1植物膠泥漿三種泥漿進(jìn)行了試驗(yàn)，對(duì)沖洗液各成分對(duì)性能的影響進(jìn)行了試驗(yàn)研究。三種沖洗液向?qū)τ趪?guó)外產(chǎn)品均不同程度地降低了造價(jià)。有助于非開(kāi)挖導(dǎo)向鉆進(jìn)技術(shù)的在我國(guó)的推廣和應(yīng)用。
- 詳細(xì)介紹：
- 針對(duì)流砂層，對(duì)非開(kāi)挖在此類地層鉆進(jìn)時(shí)易發(fā)生的事故進(jìn)行了分析，選取了Na-CMC—PHP泥漿、HA-Na泥漿、ST-1植物膠泥漿三種泥漿進(jìn)行了試驗(yàn)，對(duì)沖洗液各成分對(duì)性能的影響進(jìn)行了試驗(yàn)研究。通過(guò)正交試驗(yàn)確定了最佳配方，且對(duì)三種泥漿的最佳配方進(jìn)行了護(hù)壁效果試驗(yàn)，并進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性論證。 從粘度上來(lái)說(shuō)，ST-1植物膠泥漿對(duì)于粘度的增長(zhǎng)最為明顯，隨著主要添加劑ST-1植物膠含量的增加其粘度增長(zhǎng)非常明顯，且變化幅度較大，而HA-Na泥漿和Na-CMC—PHP泥漿粘度變化幅度隨著HA-Na與PHP的增加則相對(duì)而言較小。 從失水量來(lái)說(shuō)，HA-Na泥漿的失水量最小，而HA-Na泥漿和Na-CMC—PHP泥漿相對(duì)而言較大，對(duì)于嚴(yán)格控制失水量的地層，則優(yōu)先選擇HA-Na泥漿。 從經(jīng)濟(jì)性來(lái)說(shuō)，相對(duì)于國(guó)外產(chǎn)品，三種泥漿均不同程度地降低了造價(jià)，其中Na-CMC—PHP泥漿降低幅度最大，其次為ST-1植物膠泥漿和HA-Na泥漿。
作品專業(yè)信息
撰寫(xiě)目的和基本思路
- 目的：流砂層鉆進(jìn)時(shí)，容易產(chǎn)生孔壁失穩(wěn)，鉆孔塌陷，而采用的國(guó)外沖洗液產(chǎn)品價(jià)格昂貴，為此，有必要研制適合于該類地層而價(jià)格較低的沖洗液。其基本思路是：通過(guò)選取國(guó)內(nèi)常用的價(jià)格低廉的一些沖洗液材料，通過(guò)試驗(yàn)，確定其配方。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 作品的獨(dú)到之處在于針對(duì)流砂層中非開(kāi)挖導(dǎo)向鉆進(jìn)所使用的沖洗液價(jià)格昂貴，而作品中采用的沖洗液材料來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，且護(hù)壁效果較好，能滿足流砂層鉆進(jìn)對(duì)沖洗液的要求。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 所配置的沖洗液材料來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，能達(dá)到與國(guó)外產(chǎn)品相同的性能,能解決導(dǎo)向鉆進(jìn)在流砂層鉆進(jìn)容易造成孔壁失穩(wěn)的問(wèn)題，護(hù)壁效果較好，有助于非開(kāi)挖導(dǎo)向鉆進(jìn)技術(shù)的在我國(guó)的推廣和應(yīng)用。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 導(dǎo)向鉆進(jìn)穿越流砂層時(shí)，容易造成地層失穩(wěn)、鉆孔塌陷等事故。非開(kāi)挖導(dǎo)向鉆進(jìn)所使用的沖洗液在易坍塌地層中對(duì)施工起決定性的作用，而國(guó)內(nèi)對(duì)其研究很少，針對(duì)這種地層，往往采用的是國(guó)外產(chǎn)品，造價(jià)昂貴。研制出較經(jīng)濟(jì)實(shí)用的非開(kāi)挖穿越流砂層沖洗液是至關(guān)重要的，有助于非開(kāi)挖導(dǎo)向鉆進(jìn)技術(shù)的在我國(guó)的全面應(yīng)用與推廣。 本文針對(duì)流砂層，對(duì)非開(kāi)挖在此類地層鉆進(jìn)時(shí)易發(fā)生的事故進(jìn)行了分析，選取了Na-CMC—PHP泥漿、HA-Na泥漿、ST-1植物膠泥漿三種泥漿進(jìn)行了試驗(yàn)，對(duì)沖洗液各成分對(duì)性能的影響進(jìn)行了試驗(yàn)研究。通過(guò)正交試驗(yàn)確定了最佳配方，且對(duì)三種泥漿的最佳配方進(jìn)行了護(hù)壁效果試驗(yàn)，并進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)性論證。研究表明：三種泥漿均可滿足流砂層鉆進(jìn)的要求，ST-1植物膠泥漿粘度變化幅度最大，HA-Na泥漿失水量最小。三種泥漿均不同程度地降低了造價(jià)，其中Na-CMC—PHP泥漿降低幅度最大，其次為ST-1植物膠泥漿和HA-Na泥漿。
獲獎(jiǎng)情況
- 作品部分內(nèi)容在省級(jí)期刊的自然科學(xué)版2009年第2期發(fā)表。
鑒定結(jié)果
- 配置的沖洗液護(hù)壁效果較好，相對(duì)于國(guó)外產(chǎn)品，材料價(jià)格低廉，成本低，而護(hù)壁效果不低于國(guó)外產(chǎn)品。對(duì)非開(kāi)挖導(dǎo)向鉆進(jìn)的推廣和應(yīng)用，具有重要的意義。
參考文獻(xiàn)
- [1]張?jiān)?劉峰,楊楠.廣西北海銀灘(中區(qū))污水管非開(kāi)挖定向鉆鋪管技術(shù)及泥漿工藝[J].探礦工程(巖土鉆掘工程), 2005年第4期:28-30. [2]郭威,宋玉峰.導(dǎo)向鉆進(jìn)非開(kāi)挖鋪設(shè)地下管線技術(shù)及其應(yīng)用[J], 施工技術(shù), 2006 年第10期:57-59. [3]劉剛. 流砂地層的非開(kāi)挖導(dǎo)向鉆進(jìn)工法探討[J]. 探礦工程(巖土鉆掘工程). 2005年第1期:32:34. [4]Samuel T. Ariaratnam, Bruce C. Harbin, Richard L. Stauber. Modeling of annular fluid pressures in horizontal boring[J]. Tunnelling and Underground Space Technology 22 (2007) :610–619.
同類課題研究水平概述
- 國(guó)外，目前已有成型的產(chǎn)品，如“易鉆（Hydraul—EZ）”、“幫手（Super—Pac）”和“萬(wàn)用王（Insta—Vis Plus）”等成品沖洗液，價(jià)格昂貴（易鉆膨潤(rùn)土：2700 元/噸，萬(wàn)用王：1020元/桶（18.9升），雷膨（幫手替代產(chǎn)品）聚合物：1350元/桶。 如在廣西北海銀灘（中區(qū)）污水管非開(kāi)挖定向鉆鋪管施工中在其中的中砂、粗砂層中的施工，鋪管直徑400mm，擴(kuò)孔直徑640mm，擴(kuò)孔長(zhǎng)度80m，由于鉆孔易坍塌，極難施工，采用了該沖洗液，其中易鉆用量2.3-2.8t，幫手用量為3-4桶（18.9L/桶）；萬(wàn)用王用量3-4桶（18.9L/桶），成本造價(jià)高達(dá)13320~17040元，可見(jiàn)如此小的工程僅沖洗液需要的成本是非常高的。深圳市深南大道與沙河西路交叉口電纜管線鋪設(shè)工程，地層為流砂層，也采用了Hydraul-Ez沖洗液材料。 國(guó)內(nèi)，對(duì)于流砂層鉆進(jìn)沖洗液的研究，還不夠系統(tǒng)，往往是在膨潤(rùn)土的基礎(chǔ)上，加一些添加劑，但對(duì)于加量的控制，則往往憑經(jīng)驗(yàn)而定，往往造成浪費(fèi)或者達(dá)不到應(yīng)有的效果。阮文軍配制了一種自凝性沖洗液，但其凝結(jié)時(shí)間較難控制，且其配制工藝較復(fù)雜，且當(dāng)部分水泥凝膠結(jié)石后，對(duì)拉入的管道會(huì)有一定的損傷。
