不同岩石金刚石钻头及其扩孔器的选择使用

利用金刚石钻头回转钻进方式是地质钻探常用的方法，由于它钻进速度快、钻探成本低等优点被广泛应用。为了使钻进效率和金刚石钻头的使用寿命达到佳状态，不同的岩石应该选择不同的金刚石钻头和扩孔器。

1，金刚石钻头和扩孔器性能决定因素

前期讲到不同的主要岩石的分类和辨别方法，对于金刚石钻头的选择原则也有介绍。决定钻头和扩孔器钻进效率和使用寿命的性能除了岩石本身的性质外，还取决于钻头本身，主要有

金刚石的品级、金刚石的目数、钻头的胎体硬度、钻头的牙型以及水口和钻头的制作工艺。为了使钻头和扩孔器的性能大程度的匹配岩石，在金刚石的选择方面应该优先选择高品级的进口原料，同时根据不同的岩石配制不同目数金刚石；岩石的研磨性和可钻性决定了金刚石钻头和扩孔器的胎体硬度的选择，目前国内常用的金钻钻头胎体硬度主要有6-8度，15-18度，25-28度等，分别适合坚硬岩石、常规岩石和复杂岩石；钻头的外观设计包括牙型和水口也是影响其性能的重要参数，但是这些硬性指标经过长期的实验已经固定，各个生产厂家几乎大同小异；最为关键的是钻头和扩孔器的制作工艺，当然设计到技术秘密每个厂家都有自己的特点，比较出色的像金钻的钻头就是采用低温恒镀技术，是钻头不仅进尺快，而且耐磨。

2，金刚石钻头和扩孔器选择使用

在不同岩石情况下，金刚石钻头和扩孔器的选择是决定钻探效率的关键。钻进比较软的泥岩、页岩等时可以选用常规胎体硬度钻头并配备单管扩孔器；钻进中硬等级的白云岩、砂岩等可以采用单管金刚石钻头配合单管扩孔器钻头，使用中低度数的比如15-18度胎体硬度，钻进参数采用中低钻压，高转速钻进，能够获得比较好的进尺效率；当遇到坚硬的花岗岩、玄武岩等可钻性较差的地层时，宜采用金钻6-8度金刚石钻头，尽可能的降低钻压，采用高转速，高水压，同时使用扩孔器防止偏孔和钻具的磨损。以下是不同岩石情况下金刚石钻头和扩孔的选择使用推荐表：

不同岩石金刚石钻头和扩孔的选择使用推荐表

由于近几年金刚石钻头的价格下滑比较大，以前使用扩孔器的目的是保护金刚石钻具，减少钻具和钻孔孔壁的磨损来延长整个钻具的使用寿命。但是现在岩心管、钻杆等钻具的价格只有前几年的一半左右，并且钻头的价格也大幅下调，因此采用扩孔器进行保径已经不是很划算了，在孔壁比较复杂的情况下可以直接更换使用新钻头来保护钻具，毕竟金刚石钻头和同口径的扩孔器的价格已经相当接近了。

金刚石钻头是测量地基（桩基）承载力的主要钻探工具

金刚石钻头主要口径有75mm、91mm、101mm和110mm，其中应用最多的是101mm，金刚石钻头价格一般在330元左右，作为测量地基承载力的主要钻探配件，一直是金钻钻头厂家畅销的产品。本文将介绍地基（主要是桩基）地基承载力、承载力的影响因素以及承载力的测量，对于保证地基强度和稳定性提供一定的施工参考意见。

地基桩基结构示意图

一、地基（桩基）承载力简介

地基（桩基）是一种常用的基础的形式，是深基础的一种。当天然地基上的浅基础沉降量过大或地基稳定性不能满足建筑物的要求时，常采用桩基础。

桩基通常由若干根桩组成，桩身全部或部分埋入土中，顶部由承台联成一体，构成桩基础，再在承台上修筑上部建筑。

桩基础按承台的位置分为低桩承台桩基础和高桩承台桩基础两种。低桩承台桩基础的承台底面位于地面以下，髙桩承台桩基础的承台底面在地面以上（主要在水中）。其设计计算方法也不相同。在工业与民用建筑中，大多采用低桩承台桩基础。而桥梁、港口、码头等构筑物，常采用髙桩承台桩基础。

二、地基（桩基）承载力的影响因素

桩基础的主要功能是将荷载传至地下较深处的密实土层，以满足承载力和沉降的要求。因而具有承载力高、沉降速率低、沉降量较小而且均匀等特点，能承受竖向荷载、水平荷载、土拨力即由机器产生的振动或动力作用等。影响其承载力的主要因素有：

1、土的物理力学性质：地基土的物理力学性质指标直接影响承载力的高低。

2、地基土的堆积年代及其成因，堆积年代愈久，一般承载力也愈高，冲洪积成因土的承载力一般比坡积土要大。

3、地下水。从承载力计算公式中可以看出出的重度大小对承载力的影响，地下水位上升时，土的天然重度变为净重度，承载力也应减小。另外，地下水大幅度升降会影响地基变形，湿陷性黄土遇水湿陷，膨胀土遇水膨胀、失去收缩，这些对承载力都有影响。

4、建筑物性质。建筑物的结构型式、体型、整体刚度、重要性以及使用要求不同，对容许沉降的要求也不同，因而对承载力的选取也应有所不同。

5、建筑物基础。基础尺寸及理深对承载力也有影响。

三、地基（桩基）承重力的测量

出于桩的工作形状随桩的几何尺寸及成桩方法不同而有所变化，可以按桩径d的不同将桩划分为小直径桩、中等直径和大直径桩。其桩径的界线大体是：d≤250mm为小桩（微型桩）；250mm800mm为大直径桩。对于端承型大直径桩又称为墩，常在坚硬的桩端持力土层埋葬不深时采用，往往还可以做成扩底形式以提高承载能力。地基的多样性以及复杂性导致确定地基承载力是一件比较复杂的工作。我国通常采用地质取芯钻进技术，利用金刚石钻头对地基进行取芯钻进，一般要求钻头能够钻进地基深度的2/3以上，对于抽取的岩心进行技术鉴定，确定建筑地基承载力的特征值。

金刚石钻头回转速度以及计算公式

金刚石钻头每旋转一周能够切削一定量的岩石。当钻具回转速度过高时，在二次切削周期完成之前，势必留下一部分未被冲洗液带出的岩屑，使得回转阻力矩增大，钻机振动加剧，金刚石钻头端面及径向上的金刚石胎体迅速磨损，不仅降低了钻孔速度，甚至造成夹钻事故；当转速过低时，则可能产生重复破碎现象，没有充分利用金刚石钻头的切削能力，钻速降低。

钻具的优转数应当根据金刚石钻头两次冲击之间能破碎的孔底扇形面积的转角来确定。然而，这个合理的转角与钻头直径、岩石物理机械性质、冲击功、冲击频率、轴压力、钻头刃数和形状、以及金刚石胎体的磨损程度等因素有关。

一般说来，当钻孔直径愈小、岩石硬度愈低、钻机愈大、钻压愈高、轴压力愈大、钻头刃数愈多、金刚石愈锋利的情况下，钻具回转速度可以高些。反之，回转速度应低些。合理的回转速度计算公式如下：

金刚石钻头回转速度计算公式