Răng ống vách WS39
Răng cắt JM
Răng đạn B47K22Hai đoạn địa tầng đều được ghi là granit có thể cần cách khoan khác nhau. Một đoạn có thể phong hóa và có khe nứt sít nhau; đoạn khác có thể nguyên khối và gây mài mòn mạnh. Để chọn dụng cụ phù hợp, cần phân biệt độ cứng khoáng vật, cường độ đá nguyên vẹn, khả năng gây mòn và cấu trúc khối đá trước khi so sánh các bộ phận cắt.
UCS của đá nguyên vẹn: ví dụ thử nghiệm đã công bố
Các mẫu có tên cụ thể này cho biết cường độ nén một trục (UCS) đã đo, không phải khoảng giá trị cố định của từng loại đá.
| Đá | Mẫu thử | UCS (MPa) |
|---|---|---|
| Đá granit | Nevada Granite Pikes Peak Granite | 141.1 226.0 |
| Đá bazan | Nevada Basalt John Day Basalt | 148.0 355.0 |
| Đá vôi | Bedford Limestone Solenhofen Limestone | 51.0 245.0 |
| Đá cát kết | Berea Sandstone Navajo Sandstone | 73.8 214.0 |
| Đá phiến sét | Flaming Gorge Shale Micaceous Shale | 35.2 75.2 |
| Đá hoa | Taconic Marble Cherokee Marble | 62.0 66.9 |
| Đá gneiss | Dworshak Dam Gneiss | 162.0 |
| Đá quarzit | Baraboo Quartzite | 320.0 |
Nguồn: FHWA NHI-01-031, Bảng 10-4 (2001; theo Goodman, 1989).
Sự gắn kết, độ rỗng, phong hóa và hướng đặt tải ảnh hưởng đến cường độ. Hãy dùng kết quả thử nghiệm của dự án để lựa chọn.
Xem các cấp cường độ
- R0 · Cường độ cực thấp0.25–1 MPa
- R1 · Cường độ rất thấp1–5 MPa
- R2 · Cường độ thấp5–25 MPa
- R3 · Cường độ trung bình25–50 MPa
- R4 · Cường độ cao50–100 MPa
- R5 · Cường độ rất cao100–250 MPa
- R6 · Cường độ cực cao>250 MPa
FHWA NHI-11-032, Bảng 4-7 (2011).
Mohs, UCS và tính mài mòn trả lời những câu hỏi khác nhau
Độ cứng Mohs xếp hạng khả năng chống xước. Đại lượng này mô tả khoáng vật: USGS xếp canxit ở mức 3 và thạch anh ở mức 7. Đây không phải thang cường độ nén, và đá chứa thạch anh không có một mức đánh giá khả năng khoan áp dụng chung. Quan sát vết xước có thể giúp nhận biết khoáng vật; không thể quy đổi thành giá trị UCS đáng tin cậy. Tài liệu USGS về độ cứng khoáng vật
Cường độ nén một trục (UCS) mô tả sự phá hủy của mẫu đá nguyên vẹn đã chuẩn bị, chịu nén dọc trục và không bị kiềm chế theo phương ngang, thường được báo bằng MPa. Kết quả thử thuộc về mẫu đó và điều kiện của mẫu. Khi gửi kết quả, giữ thông tin chiều sâu, phương pháp thử, trạng thái độ ẩm và hướng mẫu. Chỉ số tải điểm là kết quả của phép thử khác; không tự ý đổi nhãn thành UCS. Giải thích của BGS về các phép thử cường độ
Tính mài mòn liên quan đến xu hướng của đá gây mòn dụng cụ cắt. Chỉ số mài mòn CERCHAR đo độ mòn của mũi thép thử quy định khi rạch trên bề mặt đá vừa phá vỡ, hoặc trên mặt cắt bằng cưa nếu phương pháp thử cho phép. Cách chuẩn bị bề mặt và độ cứng mũi thử ảnh hưởng đến kết quả. Vì vậy, “cường độ cao” và “mài mòn mạnh” cần là hai mục riêng khi trao đổi lựa chọn dụng cụ. CAI là chỉ số để so sánh, không trực tiếp dự báo số mét một chóp xoay cụ thể sẽ khoan được. Phạm vi công khai của ASTM D7625
Một mẫu đá có cường độ cao không đại diện cho toàn bộ khối đá
Khe nứt, phân lớp, phong hóa và vật liệu lấp khe ảnh hưởng đến cách khối đá tách vỡ khi đào. Ghi khoảng cách và phương của các mặt gián đoạn cùng tỷ lệ thu hồi lõi và RQD; không yếu tố nào thay thế phép thử đá nguyên vẹn. Lượng nước chảy vào cũng có thể khác nhau giữa các hố khoan gần nhau. Cần đọc các quan sát này cùng nhau, thay vì coi một kết quả phòng thí nghiệm là mô tả đầy đủ. FHWA, Chương 2
Chọn riêng bộ phận cắt và dụng cụ hoàn chỉnh
Một chóp xoay hoặc răng đạn là bộ phận cắt. Một ống khoan lấy lõi, mũi khoan xoắn hoặc gầu khoan là cụm đỡ các bộ phận cắt và thực hiện đào lấy vật liệu. So sánh cả năm loại như những lựa chọn thay thế trực tiếp cho nhau sẽ làm quyết định thiếu rõ ràng. Trước tiên chọn phương pháp cắt và đưa vật liệu ra khỏi hố; sau đó chọn bộ phận cắt, kiểu lắp và biện pháp chống mòn tương thích.
| Khó khăn quan sát được | Cấu hình cần trao đổi | Yếu tố còn quyết định lựa chọn |
|---|---|---|
| Địa tầng có thể được cắt thành mảnh và đưa lên bằng cánh xoắn | Mũi khoan xoắn đá với bố trí răng phù hợp | Kích thước mảnh, khả năng giữ vật liệu, mô-men xoắn và lực ép sẵn có, cùng phương pháp giữ ổn định thành hố |
| Vật liệu đào phải được giữ lại khi đưa lên qua hố chứa dung dịch | Gầu khoan có đáy cắt phù hợp | Khả năng cắt, chứa đầy và xả vật liệu; làm sạch đáy cần dụng cụ làm sạch phù hợp |
| Khoan toàn tiết diện tiến chậm trong đá chắc | Ống khoan lấy lõi, sau đó so sánh vành cắt răng đạn với vành cắt chóp xoay | Phá tách và lấy lõi, thoát mùn khoan, quỹ đạo cắt và khả năng máy khoan |
Danh mục chính thức của BAUER cho thấy vì sao mũi khoan xoắn, gầu khoan và ống khoan lấy lõi có vai trò khác nhau; mô tả các dòng dụng cụ cung cấp bối cảnh tham khảo hữu ích, không phải đánh giá cho một mẫu DRILLNOVA. Tổng quan dụng cụ khoan của BAUER
Với ống khoan lấy lõi, đường cắt vành khuyên hẹp hơn tập trung tải tác dụng quanh chu vi. Cắt xong vành không tự động làm lõi tách ra hoặc được nâng lên: cần lập phương án lấy lõi cùng với khoan tiến sâu. Gầu khoan và gầu làm sạch đáy chuyên dụng cũng có công việc khác nhau. FHWA, các mục 4.3.1.2–4.3.1.3
Khi nào nên so sánh chóp xoay với răng đạn
Trao đổi về ống khoan lấy lõi lắp chóp xoay khi đá đặc chắc gây khó khăn cho bố trí cắt hiện có. So sánh với cấu hình răng đạn khi địa tầng và khả năng ép tiến sẵn có cho phép cắt đá thành mảnh hiệu quả. BAUER có tài liệu riêng cho ống khoan dùng răng chuôi tròn và ống khoan dùng chóp xoay, với phạm vi ứng dụng khác nhau, đồng thời nêu rõ biểu đồ lựa chọn chỉ mang tính tham khảo, không ràng buộc. Chỉ tên đá không xác định được ranh giới lựa chọn. Danh mục ống khoan lấy lõi BAUER
Với cả hai hệ, hãy xác định vấn đề quan sát được là tiến sâu chậm, bộ phận cắt mòn, hỏng vị trí lắp, tắc mùn khoan hay không lấy được lõi. Răng hợp kim lớn hơn hoặc dòng bộ phận cắt khác không giải quyết được mọi vấn đề đó. So sánh toàn bộ cấu hình và tình trạng sử dụng trước khi thay chi tiết tiêu hao.
Đo đạc lần thử tiếp theo trên toàn bộ chu trình
Lưu cùng nhau khoảng chiều sâu, cụm dụng cụ, vị trí bộ phận cắt và quan sát vận hành. Ghi riêng thời gian khoan tiến sâu với thời gian phá lõi, nâng, đổ vật liệu và làm sạch, rồi so sánh độ mòn sau một khoảng xác định. So sánh thực tế này hữu ích hơn một lời hứa chung cho “đá granit”. Gửi báo cáo địa tầng và cụm dụng cụ hiện tại để xem xét hệ cắt; sử dụng hướng dẫn lựa chọn ống khoan lấy lõi của chúng tôi để xem chi tiết cấu hình.