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可靠地识别掌子面前方地层是保证隧道工程稳定与安全的重要因素之一。传统的超前地质预报方法不能同时保证有高识别精度、低实施成本和占用少的施工时间，对于不同地质情况的地层识别通用性不强。在传统超前钻孔的同时获取掌子面前方围岩钻探测试数据，实时获取不同深度岩层情况，将大大提高超前预报效率，方便快捷，不影响施工，但目前缺乏客观、准确的地层识别方法。提出了一种基于神经网络的钻探测试数据智能分析和地层识别方法，对楚大高速公路九顶山隧道超前钻探测试数据进行了深入分析，通过隧道开挖后所揭示地层对分析方法进行了验证。结果表明：单一钻进参数用于地层识别的错误率在35%左右，打击能和打击数、送水压力和送水流量的参数组合不能显著提升地层识别准确率；钻进速度、扭矩、回转数、推进力的参数组合可降低地层识别错误率至22%。在神经网络模型中引入钻进参数的标准差，可大幅降低错误率，可使地层划分错误率下降9%～12%；多参数组合下的神经网络钻探测试神经网络模型对随机抽样的地层识别错误率小于10%，对单个钻孔的地层识别错误率小于14%。 相似文献
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在深部地热开采中所钻遇的花岗岩地层,由于其硬度高、研磨性强、致密、可钻性差,致使钻进效率低、钻头消耗大、钻探周期长、成本高等。在“张家口地区地热资源调查评价”项目ZK01-2井施工中,为提高钻探效率,降低钻探周期与成本,采用了射流式液动冲击器配牙轮钻头的钻进方法,在硬岩地层中实现了高效破岩的应用效果。钻进过程中还对排量、钻压、转速等多种钻井工艺参数进行了优化分析,并进行了多次现场试验验证。应用结果表明,硬岩地层在进尺相同的条件下,采用射流式液动冲击器提速钻进比常规普钻效率提高了30%以上,大幅提高了硬岩地层的机械钻速,有效提升了钻探效率,起到了高效破岩的作用,为花岗岩等硬岩地层提速增效提供了重要的技术支撑。 相似文献
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本文通过对姚家园公园地热井钻凿过程中所揭示岩性的现场编录,考虑地质历史时期的构造-岩浆活动,以实验室岩矿鉴定成果和测井曲线梯度电阻率、电位电阻率、放射性指标的变化为佐证,初步确定了揭露地层的地质年代。采用地质与钻探相互佐证的方法,证实姚家园地区地热勘查中岩性的确定、地层的划分是合理的。总结了地热井工程中地层和岩性识别的一般步骤:首先,对岩屑使用野外地质辨别方法,根据岩石色率、硬度、致密性、钻时效率曲线及钻进过程中泥浆的消耗情况对地层进行初步划分;其次,通过对地层分界面和关键点的岩屑取样进行实验室岩矿鉴定,为初步划分提供科学的证据;最后,根据测井曲线中的梯度电阻率,电位电阻率和放射性三项指标的实际变化情况与实验室岩矿鉴定成果的对比,划分出属于不同地质年代和不同岩性的地层。 相似文献
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钻机钻进过程中钻头旋转产生的扭矩以及作用于钻头的轴推进力是破碎岩石的能量来源,当钻进条件确定时,可用破碎单位体积岩石的实际能耗来反映岩石的物理力学性质。基于此原理在青岛胶州湾海底隧道FK4+375.5的上断面进行了超前地质探孔作业,得到凝灰岩地层中的钻进参数及钻进能量随钻头位移的变化曲线,并利用能量理论对钻进过程中监测的钻机参数进行分析,研究发现：在凝灰岩中,数字钻机参数与围岩岩性响应程度较高,围岩完整、坚硬、无裂隙水时,整体钻进参数值较高;围岩裂隙发育、含水或有断层、夹泥层时,钻进速度、推进力、转速、扭矩、打击能等数据会突变,其值变小。分析所得结果与钻孔取芯、TSP超前预报等物探手段得到的结果基本一致。并采用能量法对围岩进行分析,利用钻进比能划分相应的岩体区段,判断出围岩等级。通过对能量曲线的分析发现,在凝灰岩地层中,当钻进能量小于0.95 kJ时会出现断层或较大的节理裂隙区。 相似文献
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随着我国浅部矿产资源开发的日趋枯竭,危机矿山将不断增加,为了延长矿山的服务年限,开发深部蕴藏的矿产资源,必须加强深部地质找矿工作。而复杂地层深孔钻探施工难度将会越来越来大。这将给钻探施工工艺技术提出更高的要求。现根据我们多年来深孔钻探施工中的经验和教训,就复杂地层深孔钻进关键技术:钻探设备的配置、钻探机具的选择、钻进工艺的优化等方面进行较深入的探讨;并对以后复杂地层深孔钻进技术发展方向和有待解决的技术难题,提出相应的看法和建议。 相似文献
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《地质科技情报》2021,40(5)
通过自主研发设计的非开挖随钻检测系统,采集非开挖钻进参数,进行非开挖钻进实时地层岩性识别,为非开挖施工提供安全信息保证。针对非开挖工程工勘资料缺乏,掘进地层岩性难以判断的问题,提出了一种基于非开挖随钻检测系统实时采集数据,利用随机森林算法建立地层识别模型,通过模型去识别未知地层,并将识别结果可视化展示。通过非开挖随钻检测系统在工程现场的实际应用,获得了包括钻速、扭矩、转速、拉力、泵压、泵量等钻进敏感参数作为训练样本,利用随机森林算法对采集的钻进参数进行训练,构造决策树与随机森林,对钻进参数进行分类,建立了以典型非开挖地层岩性分类为目标的分类模型,分别确定了杂填土、黏土、粉细砂、砾石和淤泥的地层分类标签。进一步,基于机器学习的分类结果,利用PCA主成分分析将地层识别特征降维至三维,实现了地层岩性识别结果的三维展示。将预测模型应用于实际工程,以验证其有效性。结果表明,该方法能在非开挖实时钻进条件下快速识别钻进地层,识别正确率高达92%。该研究成果通过采集导向随钻参数,识别非开挖掘进段地层岩性,为非开挖扩孔阶段钻具选型、泥浆设计等提供了重要信息。 相似文献
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PDC钻头在石油钻井和地质钻探中,在中等硬度和部分硬地层中钻进时,取得了很好的钻进效果,得到了满意的技术经济指标,生产单位也比较欢迎。但是,在复杂地层,如深孔软硬互层、裂隙互层和研磨性地层中钻进时,机械钻速变慢,钻头进尺降低,成了推广使用的“拦路虎”。俄罗斯钻探工作者针对上述地层钻探中存在的问题,设计出了加长型防斜减振钻头,经过实验室和野外试验证明,这种钻头是有效的,取得了很好的技术经济效果。 相似文献
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柴家沟钼矿地层破碎、裂隙发育、蚀变多样、涌水、完整岩石坚硬,而且地质设计要求大部分为斜孔,钻探施工中遇钻孔漏水、坍塌掉块、进尺缓慢、跑斜严重等技术难题。从钻孔结构、冲洗液配置、护壁堵漏、硬岩钻进、涌水地层加重泥浆的使用、立轴式钻机斜孔施工注意事项等方面总结了钻探施工经验。 相似文献
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介绍了贵州省瓮安县老虎洞磷矿ZK811孔复杂地层深孔钻探施工工艺。针对复杂地层合理选择了钻探工艺技术参数;对破碎孔段采用优质泥浆钻进后,下套管稳定孔壁;对坍塌、掉块严重的孔段采用水泥浆护壁。利用YDX-1800型全液压动力头钻机,完成了1050.01 m深孔钻探任务。 相似文献
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钻进过程同步传输地层信息钻进参数信息,工况信息,以达到钻进过程信息化,科学化.利用人工神经网络技术同步判断所钻地层的岩性,可以弥补由于地质因数和技术因素原因造成采心上的问题所引起的地层失真缺陷.本技术通过野外生产实际和室内实验证明其可靠性与实用性,加强岩样的样本学习扩大岩样的样本库容,可以提高人工神经网络的判层精度. 相似文献
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通过机械比能对煤矿瓦斯抽采钻孔过程中的围岩进行可钻性分级,可为钻机调整钻进参数提供依据。针对瓦斯抽采钻孔过程中人工判层难度大、效率低的问题,提出一种以机械比能为可钻性评价指标,结合极限学习机的煤岩可钻性分级方法。采用ABAQUS建立了PDC钻头破岩仿真模型,从材料类型、钻头转速和钻压力三个方面研究了PDC钻头破岩过程中钻进速度和机械比能的变化规律。同时,获得了钻进参数及机械比能的训练数据,采用极限学习机分别对钻进参数和机械比能数据进行学习,最后,对这两种可钻性分级指标下的分级准确率进行对比。结果表明:以机械比能作为可钻性指标时的分级准确率达到90%以上,高于以钻进参数作为可钻性指标时的准确率。分级结果可以为钻机调整钻进参数、实现自适应钻进提供理论依据。 相似文献
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在河南省舞阳铁山矿区的勘察钻进中，采用液动潜孔锤钻进工艺解决了在倾角较大、软硬不均、互层频繁的条带状混合花岗岩地层中的钻探技术难题，提高了钻进效率，有效地防止了钻孔的偏斜。结合该工程实例介绍了液动潜孔锤钻进工艺以及所取得的效果。 相似文献
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三维地质建模是“智慧城市”建设的基础内容之一,涉及数百平方公里到数千平方公里的城市级地质范围。由于城市级地质范围跨越地质单元多、地质情况复杂,传统的三维地质建模方法对跨地质单元的地层连线考虑不足,常导致不同地质单元间的地层连线出现错误。针对该问题,提出一种基于地层沉积顺序的统一地层序列方法,进而识别钻孔分层中的缺失和倒转情况,将同一岩性中倒转与正常的情况加以区分,避免建模时的错误连线或插值。通过添加0厚度层,使所有钻孔的地层序列可完全一致,构建各钻孔分层间的对应关系,以降低不同地质单元间的地层连线错误率。通过讨论地层缺失、倒转、重复等特殊情况和实例验证,研究结果能够有效地对城市级三维建模中各种地质情况的连线问题做出明确的判断,减少在跨越地质单元多、地质情况复杂的城市级三维地质建模中的地层连线错误,为“智慧城市”建设提供底层支撑。 相似文献
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X. Li T. S. Lok D. A. Summers G. Rupert J. Tyler 《Geotechnical and Geological Engineering》2001,19(2):119-136
Experiments have been conducted using an impact method with drop-hammers to obtain the required signals so that a detailed analysis of these data could be undertaken to quantify the drillability index of rocks. The dynamic stress waveform or reflected energy from the rock-drill bit interface is represented as a drillability index. This information enables the assessment of the characteristics of the rock under the bit. The results show that neither the amplitude nor the frequency spectra of the reflected stress wave significantly changes with the type of rock tested. However, the energy reflection coefficient varies with rock hardness. In the process of drilling the rocks, the energy reflection coefficient can increase by approximately 20% when the hardness or penetration resistance index of rock is doubled. This investigation confirmed the variation of reflected energy of rocks. For a single sharp or domed indentor, energy reflection decreases with penetration resistance index of the rock while it increases with this index in actual drilling or testing of percussive bits. In drill bit design and in tests for using a single indentor, a reasonable indentor shape should be adopted to correspond to a high energy reflection coefficient. By contrast, the energy reflection from a drill system or percussive bit should be minimised in practice. 相似文献
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随着大量深埋特长隧道的修建,地应力问题特别是高地应力问题对围岩分级的影响愈发突出。围岩分级是一个复杂的矛盾问题,目前常用的围岩分级方法是选取固定的几个指标,然后采用集商、求和等方式进行评分分级。但有些围岩分级计算方法不能根据实际地质情况灵活地选取分级指标,而且有些分级指标之间存在相关影响。可拓学理论可将矛盾问题转化为相容问题,是一种值得探索和运用的方法。本文将可拓理论方法与高地应力隧道围岩分级相结合,建立基于可拓理论的高地应力隧道围岩分级法。该方法主要是通过选取能够反映和体现围岩分级的各项重要参数指标岩石单轴抗压强度Rc,RQD指标,岩石完整性指标Kv,地下水状态指标,特别是考虑了地应力值这项重要指标,然后在物元理论、可拓集合论和关联函数运算的基础上,建立了隧道围岩分级的物元模型; 通过实际的隧道围岩级别关联度的计算,最终确定围岩级别。通过可拓理论围岩分级的实际应用表明,该方法在高地应力隧道围岩分级中具有较好的适用性。 相似文献