兰渝铁路深孔隧道勘察碳质泥岩防塌孔钻井液技术

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1、铁道建筑2010年第2期RailwayEngineering4l文章编号：1003—1995(2010)02—0041—03兰渝铁路深孔隧道勘察碳质泥岩防塌孔钻井液技术郑秀华，王军，蔡福民，杨冬培，张天笑(1．中国地质大学(北京)，北京100083；2．陕西省地矿局西安地勘院，西安710100)摘要：兰渝铁路深孔隧道勘察BDSZ一25钻孔位于西秦岭北支海西褶皱带，地层为侏罗系前浅变质的砂岩、碳质泥岩，断层、褶皱、节理等构造发育。钻进过程中塌孔、缩径、掉块等频繁出现，提下钻不畅，岩芯采取率极低，严重影响了施工进度和

2、钻探质量。同时，铁路勘察要求不能使用水泥等材料封堵复杂地层，以获取真实的工程／水文地质资料。为BDSZ一25钻孔的碳质泥岩而研究的防塌孔钻井液成套技术，解决了上述钻进问题，同时提高了钻进速度。关键词：碳质泥岩塌孔防塌钻井液中图分类号：TE254；U452．11文献标识码：B避免使用水泥封孔等。铁路钻探的这些特点对钻井液0前言技术提出了新的要求，采用先进的泥浆技术稳定孔壁、在铁路跨越式发展的大好形势下，许多铁路基建解决漏失等复杂问题，保证钻进顺利进行，同时提高勘项目上马，铁路设计任务非常饱满，铁路钻探任务每年察质量

3、，提高钻进效率。都高达百万延米⋯。铁路勘察特点比较突出，钻遇地1兰渝铁路深孔隧道勘察BDSZ．25钻孔碳质层复杂，井壁坍塌、缩径和漏失严重等钻进问题时有发泥岩坍塌机理生。同时，为了满足工程／水文地质资料获取与评价要求，铁路勘察对复杂地层的处理有相对严格的要求，如钻进过程中遇到：①处于强地应力作用地区，②倾角大易发生井斜，③厚度大的泥岩层，④层理裂隙发育收稿日期：2009-07-20；修回日期：2009-09-21或破碎，⑤孔隙压力异常的泥页岩等复杂地层，会造成作者简介：郑秀华(1965一)，女，辽宁省康平县，教授

4、，博士。井壁失稳，发生坍塌、缩径、掉块和地层破裂等井壁失3)对于水平近接隧道，最大地表沉降发生在两隧[3]马亮，高波．隧道施工地表沉降控制的离心模型试验[J]．道中心所对应的地表处，且地表最大沉降随两隧道净施工技术，2005，34(6)：6—8．距的减小而增大。[4]刘庆舒．用离心模型试验研究地铁施工引起的固结沉降[J]．四川建筑，2003，23(5)：32—33．4)对于上下重叠隧道，地表最大沉降发生在2号[5]PeekRB．Deepexcavationsandtunnelinginsoftground[A]．

5、隧道上方，其量值随两隧道相对位置的变化而变化，两ProceedingsOfthe7thInternationalCon~reneeonsoilMechanics隧道水平间距越大，地表最大沉降越小。andFoundationEngineering[c]．MexicoCity：StateoftheArt5)上下重叠盾构隧道施工对地表沉降造成的影Volume，1969：225-290．响大于水平盾构近接隧道。[6]侯学渊，廖少明．盾构隧道沉降预估[J]．地下工程与隧道，6)为控制地表位移，要严格控制施工措施，同时，19

6、93(4)：24—32．施工过程中应加强对地表、建筑物和邻近既有隧道的[7]刘建航，候学渊．盾构法隧道[M]．北京：中国铁道出版社，监控量测。1991．[8]郑余朝，仇文革，张俊儒．三管盾构隧道下穿铁路引起的地参考文献表位移及其控制技术[J]．中国铁道科学，2007，28(5)：65-70．[1]周小文，濮家骝，包承钢．隧洞拱冠砂土位移与破坏的离心[9]沈培良，张海波，殷宗泽．上海地区地铁隧道盾构施工地面模型试验研究[J]．岩土力学，1999，20(2)：32-36．沉降分析[J]．河海大学学报，2003，31(

7、5)：556359．[2]周小文，濮家骝．隧洞结构受力及变形特征的离心模型试验研究[J]．清华大学学报，2001，41(8)：110—113．(责任审编赵其文)42铁道建筑稳问题。其主要原因可归纳为力学因素、物理化学因彻底解决几乎近于直立的全孔破碎的碳质泥岩钻进问素和工程技术措施等三个方面。井壁稳定技术可题。在这种情况下，研究新型防塌钻井液成为解决问概括如下：题的关键技术。1)力学失稳及其井壁稳定技术：当井眼被钻开2兰渝铁路深孔隧道勘察钻孔碳质泥岩防塌后，地应力被释放，当应力超过岩石的抗剪强度时，就钻井液的研究要

8、发生剪切破坏。脆性地层就会发生坍塌，掉块，造成井径扩大；塑性地层，则发生塑性变形，造成缩径。相针对坍塌地层特点和坍塌机理，防塌钻井液应具反，应力大于岩石的抗拉强度时，就要发生拉伸破坏，有以下性能：表现为井漏。井壁力学稳定关键技术在于钻井液压力1)强抑制性：钻井液抑制性强，可以防止或降低控制，包括钻井液密度、循环阻力和激动压力。要求钻泥页岩地层水化膨胀和分散，采用无机钾盐、