岩土特殊施工复习资料

1、岩土特殊施工题型1、填空题：202、名词解释：153、简答题：254、论述题：305、计算题：10第一章冻结法1、冻结法的定义、实质；答：定义：利用人工制冷技术，使地层中的水结冰，把天然岩土变成冻土，增 加其强度和稳定性，隔绝地下水与地下工程的联系，以便在冻结壁的保护下进行 井筒或地下工程掘砌施工的特殊施工技术。实质：利用人工制冷临时改变岩土性质以固结土层。2、冻结法的特点；答：绝对不透水；冻土墙的形状、尺寸和强度在一定范围内可调；形状、尺寸和深度基本不受限制；适应复杂的地质和水文地质条件。3、冻结法凿井原理；答：在井筒开挖之前，用人工制冷的方法，将井筒周围含水地层冻结成一个封闭 的不透水帷幕

2、一一冻结壁，用以抵抗地压、水压、隔绝地下水与井筒之间的联系， 而后在其保护下进行掘砌施工。4、冻结法的三大循环系统、各系统的功能；一级压缩制冷（氨循环）原理组成 图及各过程氨的变化情况。答：各循环系统及其功能：氨循环系统：制冷。盐水循环：冷量（或热量）传递。冷却水循环：将压缩机排出的过热蒸汽冷却成液态氨，以便进入蒸发器中重新 蒸发。原理组成图及各过程氨的变化情况：9图1-7 一级压缩制冷原理。一系统图.。一辑力一方图1点表示氨处于饱和蒸汽状态，经压缩机等熵压缩（近似看作绝热过程）变 为高温高压的过热蒸汽氨2,再经冷凝器等压冷却，冷凝为高压常温的液态氨3， 再经节流阀，高压液态氨变为低压液态氨（

3、等焓过程）4，进入蒸发器中蒸发， 吸收其周围盐水之热量（等压蒸发）变为饱和蒸汽氨，周而复始，构成氨循环系 统。5、冻结井筒掘进施工的特点。答：PPT：无水、低温（ -200C）课本：冻结井筒较普通井筒掘进简单，井内无淋水、涌水，不需井筒排水设备。 由于冻结壁起着临时支护作用，一般也无需临时支护。为了防止风动机具冻死， 在地面需安装除湿设备，压风在入井之前应先出去其中的水分。6、冻结井筒施工过程。答：首先在井筒周围打一定数量的冻结孔，孔内安装冻结器，冻结器由带有底锥 的冻结管和底部开口的供液管所组成。冷冻站的低温盐水（一30C左右）经去路 盐水干管、配液圈到供液管底部，沿冻结管和供液管之间的环形

4、空间上升到集液 圈、回路盐水干管至冷冻站的盐水箱，形成盐水循环。低温盐水在冻结管中沿环 形空间流动时，吸收其周围岩层的热量，使周围岩层冻结，逐渐扩展连成封闭的 冻结圆筒（冻结壁）。随着盐水循环的进行，冻结壁厚度逐渐增大，直到达到设 计厚度和强度为止（积极冻结），然后进行井筒的开挖和衬砌。在掘砌期间进行 维护冻结（消极冻结），直至井筒永久结构完成停止冻结。7、冻结法施工中水位观察孔和测温孔布置方式和作用。答：水文观察孔布置方式及作用：结构：13层，可实现单管多报导位置：距井心1m左右，不影响测量数量：13个深度：分别穿过主报导含水层注意：防含水层窜水影响交圈作用：判断冻结壁是否交圈；释放能量。测

5、温孔布置方式及作用：数量：25个位置：内缘、外缘，两圈之间深度：穿过冻土发展较慢地层，如粘土层测温管径：一般108mm作用：确定冻结壁厚度和平均温度8、影响掘进段高的因素、以及各因素与掘进段高关系。答：地压：地压越大，段高应越小；井筒掘进直径：掘进直径越大，段高应越大；冻结壁厚度：厚度越大，段高应越大；井筒形状（对称程度）：井筒对称性越好，段高应越大；掘进速度：掘进速度快时段高可大一些；冻结壁内平均温度：平均温度越低，段高应越大；冻结速度：冻结速度快时段高可大些。9、冻结井壁施工的特点。答：井壁应有足够的强度和防水性能，以适应不稳定表土层含水丰富和地压大的特点；井壁在矿井投产后，能承受采动压力

6、的影响；井壁在低温环境下施工，混凝土井壁养护条件差是，水化不充分，影响强度增 长，不能达到预期的强度等级；井筒在冻结壁的环抱下施工，从一开始便承受着冻结压力，根据实测结果冻结 压力有时可超过地压，因此，要求井壁有较高的初期强度来限制冻结壁的径向变 形，否则，可能导致冻结管断裂。10、冻结井壁结构的发展历程，冻结井壁的结构类型及双层复合井壁各组成部 分作用。答：发展历程：单层井壁、双层井壁、复合井壁、新型单层井壁结构类型：单层井壁：用于浅冻结井；双层井壁：外层井壁随掘随砌，内层井壁自下而上一次套成；复合井壁：在双层井壁中间设一防水及可塑性夹层。双层井壁各组成部分作用：外壁：承受冻结压力和温度应力

7、；内壁：承受两层井壁间有效孔隙水压力和温度应力。复合井壁各组成部分作用：外壁：承受水土压力；中间塑料层：起隔温、隔水、隔冷防冻和减缓压力的作用；内壁：承受水土压力。11、常用的冻结方案及各方案特点、适用条件。答：一次冻全深方案：将冻结段一次冻结建成井筒。特点：a同圈（排）孔的长度（深度）相同；b同圈（排）孔全长同时冻结。适用条件：一般多采用单排管一次冻全深方案，当要求冻结壁厚壁很大，冻结 壁内平均温度低时，可用双排管冻结方案。当需要加快冻结速度，尽快形成冻结 壁时，可采用异径冻结方案。分段（分期）冻结方案：将冻结段分为数段。特点：沿管长分若干段，按一定顺序冻结。适用条件：a为了节省冷量冻结时；

8、b工程或地层条件具备分段条件时；c分 段位置要合理，一般在厚隔水层中。差异冻结方案：特点：同圈（排）管的深（长）度不同。适用条件：a下（后）部岩土易于冻结时；b对下（后）部冻土墙的强度要求 低或主要起封水作用时。局部冻结方案：只是局部地段需要冻结。特点：只冻要冻的部分。适用条件：a事故处理；b特殊地层条件。斜井冻结方案：斜孔冻结：a钻孔和下管难度大；b钻孔量最小；c冻结管用量最小；d最节省 冷量。直孔冻结：a钻孔和下管难度最小，技术成熟；b钻孔量最大；c冻结管用量 最大；d冷量损失最大。直孔和斜孔混合：居于上述二者之间。12、岩土中水冻结过程。答：冷却段过冷段释放潜热段结冰段冻土继续冷却。13

9、、冻结井壁、冻结壁设计计算。答：见习题解答。14、制冷工质、冷媒剂概念制冷工质：也叫制冷剂，在制冷机系统中起循环变化的物质，用于实现制冷的目的。如 氨，氟里昂、漠化锂 冷媒剂：也叫载冷剂，是传递冷效应的物质。盐水、氨，乙醇等。15、冻结法施工中对水源井位置的要求及原因。为避免人为加大地下水流速，影响冻结壁交圈，水源井的布置应使冻结井筒 在其降水漏斗影响范围以外。除此，水源井还应位于地下水流的上游。一般水源 井应距冻结井筒300m以上，两水源井间距不小于150m.16、冻结法的优点及适用条件。优点：绝对不透水；冻土墙的形状、尺寸和强度在一定范围内可调；形状、尺寸和深度基本不受限制；适应复杂的地质

10、和水文地质条件。适用条件：含水地层；地下水含盐量不过高（曾用于-26C结冰情况下）地下水流速较小时（一般17m/d）17、冻结法施工中钻孔偏斜的原因及防治措施。偏斜原因：地层方面：软硬不均，倾角大小不同，地层内有裂隙、空洞或有卵石层等 安装与操作技术方面：导向管和钻机主轴安装不正，钻杆弯曲，钻压过大，孔内 有物，泥浆质量不好等防治措施：通过纠偏钻具涡轮钻具和戴纳钻具，利用定子和转子间形成很小的夹 角，给转子施加偏心力，使钻头向所需方向钻进，达到纠偏目的。18、冻结法施工中常见问题及处理方法。常见问题：冻死风动工具-压风除湿（干燥、冷凝）爆破破坏冻结管-多打眼、少装药冻结管偏入井内-关闭，割去水

11、文观察孔堵塞、压扁冻结管断裂，严重时透水淹井片帮-加防片帮孔、加强冻结冻结壁未交圈冻结壁变形大，压坏外层井壁-缩段高，强化冻结19、冻结法施工的井筒，砌筑中保证井壁质量的措施和方法。保证井壁质量的措施：提高混凝土等级提高入模温度加入化学添加剂加入矿物添加剂改井接茬方式-增加12级20 C防冻剂，早强剂,减水剂，密实剂等硅粉、粉煤灰、矿渣等单斜面-双斜面,止水带，钢板接茬 铺泡沫塑料板隔温、隔水、均压、让压20、冻结法施工的井筒，加快掘砌速度的措施和方法。加快掘砌速度的措施：冻掘配合，尽量少挖冻土采用挖掘机等机械适当使用爆破破土实行正循环作业注意风动设备除湿凿井设备机械化配套21、加速和强化冻结

12、的方法。降低盐水温度缩短间排距加大管径强化管壁传热效果（如：铜管）加大盐水流量 加长冻结时间冻结管断裂的原因及防治措施。原因：内因1、钻孔偏斜及弯曲大2、冻结壁形状严重不规则3、管材及接头强度低4、管接头适应变形能力差外因1、冻结壁变形大2、爆破震动力过大防断管措施：1、取最薄弱粘土层和最深土层为控制层设计冻结壁的厚度与平均温度2、强化冻结降低平均温度，增大厚度3、提高冻结管的变形能力采用低温塑性好的管材变形能力好的接头4、实施信息化施工，保证冻、掘科学配合5、合理进行爆破作业第二章注浆法1、注浆法的概念、分类。答：概念：注浆法是在裂隙含水岩层或松散的含水砂土层中，注入可凝结的浆 液，充塞裂隙

13、堵水或固结砂土、减小涌水，从而改善工程条件，利于井筒施工的 施工方法。分类：按注浆材料种类分为水泥注浆、粘土注浆和化学注浆；按注浆施工时间不同分为预注浆和后注浆；按注浆对象不同分为岩层注浆和表土层注浆；按注浆工艺流程分为单液注浆和双液注浆；技注浆目的分为堵水注浆和加固注浆；按作用机理分为充塞注浆、渗透注浆和挤压注浆。2、注浆施工的主要工序。答：注浆孔施工；安装注浆设备；压水试验、测定岩层的吸水率；配制浆液、注浆施工及效果检查；井筒掘砌。3、常用注浆方式及其特点和适用条件。答：对不同孔单孔顺序注浆：一次注一个孔。如：先注单号孔，后注双号孔。多孔同时注浆：一次注几个孔对同一孔不同深度：分段下行式工

14、艺：自上而下钻一段孔、注一段浆；同段内先钻孔后注浆特点：向上冒浆少，钻孔和扫孔工作量大适用条件：岩石破碎、裂隙发育、孔壁不易设止水浆塞的岩层和涌水大、厚度大 于40m的含水层中施工。分段上行式工艺：一次钻到终深，用止浆塞实现自下而上的注浆特点：无重复钻孔量，要求止浆塞可靠。适用条件：注浆深度不大于200m，比较稳定的裂隙岩层。一次注全高工艺：钻孔一次钻到终深，对全段高进行注浆特点：段高大时，浆液扩散不均；对供浆量要求大适用条件：埋藏较浅、裂隙比较均匀的含水层内。4、常用注浆材料及特点。答：无机系浆液：种类：水泥浆液、水泥-水玻璃浆液、粘土浆液、粘土-水泥浆液、水玻璃浆液。特点：成本低，一般对环

15、境污染小，一般优先选用。当以堵水为主要目的时，选用粘土浆液、粘土-水泥浆液、水玻璃浆液；当 以堵水和加固为主要目的时，选用水泥浆液、水泥-水玻璃浆液、水泥-粘土浆液。 有机系浆液种类：丙烯酰胺系浆液、聚氨酯类浆液、脲醛树脂类浆液、铭木素类浆液。特点：可注性好、堵水效果好，但浆材的来源不广，有的对环境有污染，且造 价一般为单液水泥浆的10-50倍；有机系浆液多只用于小体积的注浆工程中。5、注浆过程中常见的故障及其处理方法。答：注浆孔倾斜出现这种情况的主要是由于场地不平，造成钻机机台不平或施钻操作不当造 成的；该质量问题以防为主，只要在上场前做好场地平整工作，并在施钻时适当 加长开孔管即可。可灌性

16、差选择浆液及浆液配合比不当以及选择注浆压力不当，浆液扩散半径小都会使 浆液可灌性差。由于地质分布不均，致使设计人员在确定注浆浆液类型及注浆参 数时，不能满足现场实际要求，可在正式注浆前增大试注浆孔数，使之能正确反 映整个施工区域的情况，并调整注浆压力、配比等相关参数。如在正式注浆工程 中发现局部区域存在可灌性差的现象，可采用局部增加注浆孔进行补救。冒浆岩层破碎、裂隙增大；止浆不好或在用套管嵌入止浆时，套管嵌入不好；注 浆压力过大都可能是引起冒浆的原因。调整注浆压力，限制进浆量，间歇注浆以及重新嵌套管（或加止浆塞）可对 该质量问题加以防治，必要时在止浆处下套管，用水泥砂浆封住，重新扫孔注浆。 串

17、浆出现浆液从其他孔中流出的情况，一般是由于两孔间的连通性好，可采用加 大孔间的间距，适当延长相邻孔施工时间的间隔，用止浆塞塞于被串孔串浆部位 上方23m处，相邻串浆孔同时注浆这几种方法进行处理。浆液过量流失到非注浆部位如出现某孔注浆量异常大于正常情况，极可能因 为岩石破碎，裂隙发育；岩溶地区注浆；注浆压力过大；浆液过稀；泵量过大使 浆液流失到非注浆部位。巡视周边区域确认后，可采用低压或自流注浆；改 用较浓浆液；加速凝剂；加粗骨料；间歇注浆；控制注浆施工程序，在 注浆范围的边缘和底部用水泥一水玻璃浆液，调整配合比，使其在十几分钟内凝 固以封闭外围及地层；用泵量较小的泵。6、注浆参数。答：注浆压力

18、注浆压力是浆液克服流动阻力，进行扩散、充塞和压实的能量P=KH裂隙岩层地面预注浆时，K=0.020.025MPa/m土层地面预注浆时，K=0.0210.023MPa/m工作面注浆时，应大于静水压力，小于井壁极限承受力。浆液注入量指一个注浆孔的受注段注入的浆液量。注浆段高：一次注浆的长度与泵的供浆能力相适应。地层条件相同、距离相近的地层才能划入一个段高。扩散范围浆液在压力作用下在岩土的裂隙和孔隙中扩散，用扩散半径表示。对牛顿流体，可用理论公式估算；对宾厄姆流体，可利用极限扩散半径公式 估算。裂隙岩体注浆按经验确定，实施时调整。7、水玻璃模数、注浆压力等概念注浆压力是浆液克服流动阻力，进行扩散、充

19、塞和压实的能量水玻璃模数，是水玻璃中的氧化硅和碱金属氧化物的分子比，水玻璃模数越 大，固体水玻璃越难溶于水，氧化硅含量越多，水玻璃粘度增大，易于分解硬化， 粘结力增大。8、注浆材料改性措施和方法。技术路线：降低平均粒径、降低粘度、降低对人和环境的不利影响。比如 超细水泥浆液分为湿磨超细水泥，干磨超细水泥，需加分散剂，需高速搅拌。9、注浆法有待研究的问题。纳米注浆材料及注浆工艺，注浆效果检测技术，新型注浆工艺与设备，浆 液在裂隙网中的流动理论，孔隙水注浆堵水技术10、止浆垫的概念及止浆垫的作用概念：井筒工作面预注浆时，预先在含水层上方构筑的，能够承受最大注浆压力（压强） 并防止向掘进工作面漏浆、

20、跑浆的混凝土构筑物。作用：封闭含水层涌水，安装钻孔导向管和防止注浆时浆液从含水层涌入井内。第三章钻井法1、钻井法的概念、特点、适用条件、主要工序。答：概念：钻井法是用钻头破碎岩石，用洗井液进行洗井排碴和护壁，当井筒 钻至设计直径和深度以后，在洗井液中下沉井壁进行支护的机械化凿井方法。特点：钻井法施工的地面化（掘进机组除外）、机械化，改变了传统的井下作业方式，工作安全可靠，施工质量好。在软岩中，钻井直径小于6米时，技术经济效果好。直径大的井筒，或岩石很坚硬时，技术经济指标不够理想。现钻井深度和直径都还受到钻井设备能力的限制。（3）适用条件：从技术上讲钻井法可用于任何地层。（4）钻井法凿井的主要工

21、艺过程：钻进、泥浆洗井护壁、下沉预制井壁和壁后注浆固井等。2、立井钻机凿井的基本工艺流程。答：钻进：钻机以钻头刀具连续破碎岩石，钻成井筒空间。洗井：钻井过程中井底破碎了的岩渣，用循环泥浆的方法清除，并排全地面。支护：当井筒钻进全设计直径和深度，完成全部钻井工作之后，进行下沉井壁和壁后充填等支护固井工作。3、钻机的四大功能系统及各系统功能。答：钻具系统：使钻头在旋转中破碎工作面岩石。旋转系统：产生与传递旋转扭矩，使钻具旋转，钻头破岩。提吊系统：提吊、起升和下放钻具；调节钻头给进速度、控制钻压；接卸钻杆 工艺操作；支护时，用于提吊和下放井壁。洗井系统：循环泥浆、冲洗井底和排除岩渣。4、洗井与净化的

22、概念。答：洗井：钻井工程中，使用循环流动的洗井介质及时清除井底被刀具破碎了 的岩渣，并将之排出井口的过程。净化:在地面将洗井介质中的岩渣进行分离，以使洗井介质下井复用的作业。5、钻井偏斜的原因及防偏、纠偏措施及原则。答：偏斜原因：地质因素。钻进遇到倾斜岩层，以及软硬岩性交替变化时，容易发生偏斜。同 样，在钻头遇及空洞、断层、以及冲积层中的卵石、坚硬结核部分时，都可能造 成偏斜。设备因素。如果钻机的提吊中心、转盘中心和井筒中心不在一条铅垂线上，转 盘安装不平，钻头刀盘与中心管不垂直，钻进中就难于避免偏斜的发生。操作因素：钻井参数的确定或掌握不当，尤其是钻压过大或钻机转速过高，都 可能造成钻具幌动

23、。岩层软硬变化时钻压是否适时调整，都会影响钻井偏斜。防偏措施：首先保证钻机制造和安装质量。在钻头上加稳定器，证明对防偏能起到一定的 作用。坚持减压钻进。在钻进初期采用低钻压低钻速以保持垂直，对下段井垂直有很 大作用。定时测斜及时了解井筒偏斜情况，以便及时采取措施纠正或预防。纠偏措施：扫孔纠偏：以原级钻头于偏斜开始位置的上方0.5-1.5m处，用慢给进小钻压， 以10-15cm/h的低速扫孔纠正。当采用多级扩孔钻进时，前一级钻孔发生的偏斜，可在下一级钻进的偏斜区段 以小钻压，慢给进纠偏。如在最后一级扩孔中发生了偏斜，可在钻头刀盘外源， 加装边刀扩大钻头直径扩孔纠正。原则：防偏为主、纠偏为辅。6、

24、常见的钻进故障及其原因与处理方法。答：表土钻井的泥包问题刀具结构不合理。特别在表土层中，刀具型式和布置不合理都容易形成泥包钻 头。经验证明：在表土层用刮刀宜采用铧犁式为好，行星式带斜面的刮刀泥包次 数明显减少。钻头的刀盘最好不用敝开式的，以改善泥井效果。泥浆浓度过大也容易产生泥包钻头。洗井效果不好或洗井能力不足也是造成泥 包钻头的原因。钻粘土层时泥浆浓度必须经常调整。在加大钻压提高钻速时，必 须加大洗井能力，使钻速和洗井两者协调。岩石钻进中的跳钻问题刀具脱落时，在工作台上能感到不均匀的间断跳钻现象，这时需提钻打捞落物， 以免损伤其它刀具或刀盘。由于刀具布置不当而使井底工作面形成规则的锯齿形。当

25、刀齿到达工作面齿顶 时向锯齿谷滑动.形成有节奏的连续跳动。特别在硬岩中使用球齿时容易发生。岩层有大裂隙或严重不均匀，使刀具受力不均而产生跳动。遇到这种情况只能 减小钻压低转数，加强洗井谨慎的通过这一地段。井内落物的处理钻井中刀具脱落，钻杆拆断，风管或钻头落井等事故时有发生。对落物必须及时打捞卡钻问题原因：在表土层钻进多是由于泥包钻头；或泥浆失水大而形成厚泥饼；或井 帮坍塌；或下放钻头时下到工作面沉淀物中都能造成卡钻。井斜大又不规则也容 易造成卡钻。为防止卡钻应注意以下几点：提钻头之前进行一段时间洗井使工作面清洁。在下钻头时，下放到离工作面 12米即开始洗井，边洗井边下放钻头全工作面。经常检查和调整洗井液性能，防止井帮坍塌。如已发生坍塌应加强洗井排除坍 塌物并调整泥浆性能。井筒偏斜值大且方向又不规则，在提升钻头时也容易造成卡钻。这时用局部扩 大井径的方法努力纠斜。洗井液的漏失在大裂隙或砾石层中大量漏失洗井液。这时应进行堵漏。当用泥浆作为洗井 液时可调节泥浆性能用它作为堵漏材料。如果用清水洗井时，可以用水泥浆去堵 漏。最好是在钻井前，对可能发