JGZ型管棚钻机取芯功能研究

摘要

铁路新线的大规模修建，促使大量的隧道工程不断涌现。隧道施工段中的不良地质情况极易造成坍塌、涌水、突泥等安全事故。因此，对隧道前方的地质情况进行预报和评估，进而采取合理的施工方案，对保障施工安全具有重要意义，而隧道超前水平取芯钻探是一种最为直接、有效的地质探测方法之一。
　　随着管棚支护法在隧道工程中的广泛应用，管棚钻机成为了隧道施工中最关键的设备之一。目前，国外具有取芯功能的多功能钻机价格昂贵，数量引进有限，无法满足国内隧道施工需求;而国内岩芯钻机功能单一，无法满足其它隧道施工需求。基于以上情况，本文提出了JGZ型管棚钻机取芯功能的研究，主要内容如下:
　　(1) JGZ型管棚钻机取芯方法研究。通过对隧道勘测取芯重要性、取芯质量要求、高效取芯原则的分析，以及各种取芯方法的对比，结合JGZ型管棚钻机现场施工情况，确定了JGZ型管棚钻机采用绳索取芯钻进方法。
　　(2) JGZ型管棚钻机取芯方案设计。根据JGZ型管棚钻机近水平孔取芯钻进的特点，选用回转取芯钻进原理，对取芯钻进能力参数、钻进技术参数和钻进动力参数进行设计计算。
　　(3) JGZ型管棚钻机取芯功能实体设计。从取芯功能结构设计入手，对动力头、绳索取芯钻具以及液压卷扬机进行选型，设计了绳索取芯钢丝绳导向机构。在此基础上，对取芯钻具与钻杆整体进行模态分析，得到了不同钻进深度下的共振频率，且随着取芯钻进深度的增加，固有频率均显著减小。最后根据各装置在取芯过程中的功用，对各取芯装置进行了总体布置设计。
　　(4) JGZ型管棚钻机取芯工艺研究。从钻孔结构、工艺参数、冲洗液选择、堵漏工艺以及钻孔防斜几个方面对相关取芯钻进工艺进行研究，并详细介绍了取芯操作的具体步骤，对其中的常见故障及排除方法进行了说明。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景

1．2 课题的提出

1．3 JGZ管棚钻机概况

1．3．1 JGZ型管棚钻机特点

1．3．2 JGZ型管棚钻机技术参数

1．4 课题研究的主要内容

2 隧道勘测取芯方法研究

2．1 隧道勘测取芯概述

2．1．1 隧道取芯的重要性

2．1．2 隧道取芯的质量要求

2．1．3 隧道高效取芯原则

2．1．4 隧道取芯方法概述

2．1．5 隧道取芯方法比较

2．2 JGZ型管棚钻机取芯方法选择

2．3 本章小节

3 JGZ型管棚钻机取芯方案设计

3．1 管棚钻机取芯钻进原理

3．2 JGZ型管棚钻机取芯功能相关参数设计

3．2．1 取芯钻进能力参数设计

3．2．2 取芯钻进技术参数设计

3．2．3 取芯钻进动力参数设计

3．3 本章小节

4 JGZ型管棚钻机取芯功能实体设计

4．1 JGZ型管棚钻机取芯功能结构设计

4．1．1 动力头选型

4．1．2 绳索取芯钻具选择

4．1．3 绳索取芯液压卷扬选择

4．1．4 绳索取芯钢丝绳导向机构设计

4．2 JGZ型管棚钻机取芯结构实体建模

4．2．1 Autodesk Inventor建模

4．2．2 JGZ型管棚钻机取芯机构实体建模

4．3 JGZ型管棚钻机取芯装置布置设计

4．3．1 动力头布置

4．3．2 液压卷扬布置

4．3．3 钢丝绳导向布置

4．3．4 取芯机构总体布置

4．4 本章小节

5 JGZ型管棚钻机取芯工艺研究

5．1 施工机具及准备工作

5．2 取芯钻进工艺

5．3 取芯钻进操作步骤

5．4 常见故障及排除方法

5．5 本章小节

6 总结与展望

6．1 研究总结

6．2 研究展望

参考文献

附录

硕士研究生期间参加的科研项目及发表的论文情况

致谢