文档介绍：第 33 卷第 2 期吉林大学学报(地球科学版) Vol. 33 No. 2
2003 年 4 月 JOURNAL OF J IL IN UNIVERSITY( EARTH SCIENCE EDITION) Apr. 2003
文章编号:1671 5888 (2003) 02 0246 03
非开挖导向钻进实际轨迹的控制设计
张德龙,蒋荣庆
(吉林大学建设工程学院,吉林长春 130026)
摘要:非开挖导向钻进技术,具有施工速度快、适用范围广等优点,得到了广泛的应用。在实际钻
进中,由于钻进在地下的不确定性,影响了导向钻进的顺利进行。测得钻进中当前点的顶角、方位角
和孔深,通过均角全距法原理,可以近似地描绘出当前钻孔的空间实际轨迹,并确定钻头的位置。应
用这一原理,同时运用 Visual Basic 语言和 Auto CAD 绘图工具相结合的方法,编制一套应用程序,可
以直接绘制出当前钻孔轨迹,并可实现对钻孔轨迹的调控,从而保证导向钻进的顺利进行。
关键词:非开挖;导向钻进;钻孔轨迹;调控;软件设计
中图分类号:P634. 5 文献标识码:A
非开挖技术是近年来发展起来的一项新技
术[1 ] ,导向钻进技术是非开挖技术的一种。该项技
术的关键在于对钻孔轨迹的精确控制,以确保其能
避开地下原有管道及其它障碍物,实现按设计轨迹
顺利铺管。对钻孔轨迹的控制大多采用钻孔导向
仪,即在钻头体内部安装探测仪或探头,探头发出的
信号被地面接收或跟踪,从而测出钻孔的方位角、顶
角、孔深及其它参数。据测量结果人为地预定控制
钻头继续前进的方向, 使其保持按设计方向前
进[2 ] 。其中“人为预定”是凭操作经验来进行的它
, 图 1 钻孔轨迹空间位置的参数
使导向精度和施工速度大大降低,而且一旦发现钻 Fig. 1 Space position parameter of boring track
孔轨迹与设计轨迹有差异退回去重新校正轨迹就
, θ1 、θ2 。直线段顶角不变,曲线段顶角不断变化。
很困难了。因此,预先知道地下钻孔轨迹,对控制其(3) 方位角(α) :钻孔轴线在水平面的投影或钻
方向具有很大的作用。对此,作者设计利用计算机孔轴线在给定点上的切线在水平面上的投影与正北
编程来实现对钻进轨迹的描述和控制。方向(x 轴) 之间的夹角,且从正北方向顺时针计算,
如图中α、α。直线段方位角不变。曲线段方位
1 导向钻进空间轨迹描述 1 1 2
角可能变化,也可能不变。
大多数导向钻进使用带有一斜面的钻头,钻杆(4) 孔深(L) :钻孔轴线延伸的长度(如图 1 中,
在回转时钻出一个直孔,当停止回转向着某个方向 C 点孔深为直线 OA 长加曲线 AC 长) 。
给进时,钻孔发生偏斜,这样便形成一个空间轨迹,
钻孔实际空间轨迹的确定
如图 1 所示。 2
(1) 钻孔平面图:钻孔空间轨迹在水平面上的投在实际导向钻进施工中, 为使钻孔按设计要求
影,如图中 A′、B′、C′、D′之间的连线。到达终点,在施工过程中必须进行跟踪测量,确定当
(2) 顶角(θ) : 钻孔轴线或钻孔轴线在给定点前孔底的顶角、方位角和孔深, 并根据测量结果, 用
的切线与通过