2013巖土工程師考試：基礎(chǔ)知識考點(diǎn)2

　　現(xiàn)有的巖石可鉆性分級方法-傳統(tǒng)法　　

　　1壓入硬度法

　　壓入硬度法是利用壓入硬度計(jì)測出巖石的壓入硬度值作為巖石的可鉆性指標(biāo)。壓入硬度法是測定巖石的某點(diǎn)或有限點(diǎn)抵抗外力入侵的能力,而巖石是由大大小小不規(guī)則的礦物顆粒組成的。礦物顆粒在空間的排列是任意的,顆粒間存在很多空洞和縫隙,巖石結(jié)構(gòu)上的這種特殊性決定了巖石各點(diǎn)的壓入硬度值有很大的差異,整塊巖石的可鉆性不應(yīng)該也不可能由某點(diǎn)或某幾點(diǎn)的壓入硬度值來確定。

　　2點(diǎn)載法

　　點(diǎn)載法是由點(diǎn)載儀測得的,用點(diǎn)載強(qiáng)度系數(shù)作為衡量巖石的可鉆性指標(biāo)。點(diǎn)載強(qiáng)度系數(shù)由巖石樣品在三向應(yīng)力狀態(tài)下產(chǎn)生破壞時的點(diǎn)載決定。點(diǎn)載法不能從可鉆性上把巖石分開。這是因?yàn)閹r石在三向應(yīng)力狀態(tài)下,產(chǎn)生張性破壞,而各種巖石都存在許多縫隙,巖石破壞是由于在縫隙處產(chǎn)生應(yīng)力集中。這樣點(diǎn)載法的測定結(jié)果實(shí)際上是巖石裂隙發(fā)育程度的反映。

　　3微鉆頭鉆進(jìn)法

　　微鉆頭鉆進(jìn)法是在室內(nèi)運(yùn)用可鉆性測定儀確定巖石的可鉆性，利用穿孔速度和牙輪磨損情況，壓痕試驗(yàn)中確定的壓痕器指數(shù)，以及抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果，對巖石的可鉆性進(jìn)行綜合評定。這是一種很直觀的方法，利用取自于地層的巖心測試能夠真實(shí)的反映地層的可鉆性范圍，為鉆頭的選型及地質(zhì)分層提供了強(qiáng)有力的參數(shù)，也是檢驗(yàn)其它計(jì)算地層可鉆性級值準(zhǔn)確性的依據(jù)。

　　微鉆頭實(shí)驗(yàn)，要求從軟到硬巖中的鉆頭性能是足夠的，但對必須使用硬質(zhì)合金齒鉆頭的極硬巖來說，則不完全可靠;實(shí)驗(yàn)所用的巖塊試樣必須具有充分的代表性，否則影響試驗(yàn)結(jié)果的真實(shí)性;試驗(yàn)中采用一種轉(zhuǎn)速，當(dāng)增大轉(zhuǎn)速將提高鉆速，可能增加鉆頭和軸承的磨損;試驗(yàn)中只考慮一種軸壓，而實(shí)際上鉆速與軸壓成正比變化。此外，室內(nèi)實(shí)驗(yàn)測試需要大量的巖心，對于沒有進(jìn)行取心施工或者是巖心資料非常珍貴的區(qū)塊，這種方法的應(yīng)用就受到了一定的限制。

　　4搖擺法

　　Rehinder和P.A.用搖擺硬度計(jì)測量巖石的相對硬度,曾經(jīng)獲得一定的成功此法又叫阻尼振蕩法,實(shí)質(zhì)在于將銀有金剛石或硬質(zhì)合金擺尖的擺,懸吊于被測巖石的光滑表面,使其運(yùn)動后,由于巖石局部破碎所吸收的能量,加上空氣摩擦,使系統(tǒng)阻尼。阻尼大小與被測巖石的硬度H相關(guān)為　 

　　式中：為初始振幅;

　　為振幅隨時間衰減的速率。

　　在六十年代中期，美國的Henis、R.W.和Street曾用精制的石灰?guī)r及其它試塊，做過檢驗(yàn)性試驗(yàn)。試驗(yàn)中采用了比Rehinder更先進(jìn)的測試儀表，試驗(yàn)程序也非常嚴(yán)密。試驗(yàn)后結(jié)論為用搖擺硬度法測得的巖石硬度隨擺重而異。如以獲得最大硬度時的擺重叫臨界擺重，那末輕于臨界擺重的擺，阻尼僅為空氣摩擦的函數(shù)高于臨界擺重的擺，阻尼才主要是巖石破碎能量的函數(shù)。只有重量等于臨界擺重的擺，才能對被測巖石的硬度最為敏感。因此,這種方法貌似簡單，實(shí)甚煩雜，只有嚴(yán)格選擇適應(yīng)于各種被測巖石硬度的擺才有其使用價值。

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