[实用新型]模拟水平定向钻孔施工中能预测泥浆性能的实验装置

说明书

                          技术领域

属建筑工程领域，确切地说是一种涉及非开挖水平定向钻孔施工技术领域。

                          背景技术

水平定向钻技术最早出现在70年代，是传统的公路打孔和油田定向钻井技术的结合的一种施工方法，目前，在天然气、自来水、电力和电信等行业得到了广泛的应用，尤其在环保和市政管网改扩建项目及大型管道穿越江河工程项目上更显出了其独特的优势，其工作过程是通过计算机控制进行导向和探测，先钻出一个与设计曲线相同的导向孔，然后再将导向孔扩大，把产品管线回拖到扩大了的导向孔中，完成管线穿越的施工过程。

在水平定向钻进非开挖施工过程中泥浆的配制和使用是一个十分重要的关键技术，要求泥浆具有：携带和悬浮钻屑、稳定孔壁和保护地层的作用。泥浆的失水、稠度指数直接决定了成孔的稳定性，摩阻力直接决定了回拖拉力。泥浆的配制和使用不合理将产生‘液压锁’现象，直接影响工程穿越的成败。泥浆参数的选择主要根据穿越地点的地质条件而决定，不同的地质条件选择的泥浆参数也不同，并要求在施工前和施工中对泥浆性能参数进行测定。以往在测试泥浆性能的试验中常见的方法是，用粘度计分析泥浆粘度、凝胶力；用泥浆滤失仪分析泥浆滤失量等方法。但是这些试验方法只能对泥浆单一的性能指标进行了测试，不能直接地反映现场的实际情况、造成试验与现场相差较大，不能很好地用来指导施工。

                          发明内容

本实用新型提供对施工能提出指导意见的实验数据，从而可减小施工风险，降低施工成本的模拟水平定向钻孔施工中能预测泥浆性能的实验装置。

本实用新型采取的技术方案：

模拟水平定向钻孔施工中能预测泥浆性能的装置方案是：一个顶部开口的空芯长方体试验箱，其外侧有一与长方体试验箱相近高的U形固定支架，试验箱两侧板上各有一孔；有一个一段带传动螺纹的管节，其上装有缩小为二十分之一的钻头，水平状地搁置在固定支架和试验箱横向两端的孔上；搁置在U形支架上的传动螺杆，由传动链条与空芯传动螺管咬合；传动螺杆紧固在摇动手柄的横轴中心；空芯传动螺管与注浆管道相连，注浆管道上依次装有压力表，调速仪，压力泵，并与储浆桶相连；搁置在U形固定支架内的传动螺杆上，依次装有位移计，压力传感器，扭矩传感器；在装有土体的长方体试验箱顶部边框，搁置一扁条式十字架，架上纵、横两方向下方各自等间距设有磁性固定架，固定架上设置随土层移动的位移计；这些数据检测装置，均通过50通道静态应变仪与计算机相连。其所述的装有土体，是土经过筛分、边加土边压实，注水并静置48h固结而构成土层为4层，每一土层厚度取为20cm。其所述的磁性固定架，为纵、横两方向各有5个，中间一个重合。

实施本实用新型后的积极效果是：通过室内试验掌握了泥浆稳定孔壁和保护地层的性能，可以为施工方法提出指导性意见，减少了现场施工摸索，缩短了施工周期，降低了施工成本。

                          附图说明

图1，为本实用新型装置结构图，

图2，模拟试验的操作步骤

图3，为同一种泥浆在粘土中实施的实验结果，

图4，为同一种泥浆在砂土中实施的实验结果；

                        具体实施方式

现结合附图对本实用新型作进一步说明

其装置的组成结构是：一个顶部开口的空芯长方体试验箱12其外侧有一与长方体试验箱相近高的U形固定支架14，试验箱两侧板上各有一孔；有一个一段带传动螺纹的管节18，其上装有缩小为二十分之一的钻头20，水平状地搁置在固定支架和试验箱横向两端的孔上；搁置在U形支架上的传动螺杆15，由传动链条17与空芯传动螺管16咬合；传动螺杆15紧固在摇动手柄13的横轴中心；空芯传动螺管16与注浆管道11相连，注浆管道上依次装有压力表10，调速仪9，压力泵8，并与储浆桶7相连；搁置在U形固定支架14内的传动螺杆15上依次装有位移计1，压力传感器2，扭矩传感器3；在装有土体19的长方体试验箱12顶部边框，搁置一扁条式十字架，架上纵、横两方向下方各自等间距设有磁性固定架，固定架上设置随土层移动的位移计4；这些数据检测装置，均通过50通道静态应变仪5与计算机6相连。其所述的装有土体19，是土经过筛分、边加土边压实，注水并静置48h固结而构成土层为4层，每一土层厚度取为20cm。其所述的磁性固定架，为纵、横两方向各有5个，中间一个重合。