第七章-鉆孔彎曲(共29頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上第七章 鉆孔彎曲第一節(jié) 概述為了探明地下礦產(chǎn)資源而施工的每一個鉆孔，都必須按地質(zhì)設(shè)計的要求，準(zhǔn)確地鉆到預(yù)計的空間位置或礦體部位。但是，在鉆孔施工過程中，由于種種原因，經(jīng)常會使鉆孔軸線偏離既定的空間位置，發(fā)生程度不同的鉆孔彎曲。鉆孔彎曲是鉆探質(zhì)量優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一。因此，了解鉆孔彎曲情況，分析彎曲原因，找出彎曲規(guī)律，采取一切措施防止鉆孔彎曲或?qū)@孔彎曲控制在一定范圍內(nèi)是鉆探工作的一項艱巨任務(wù)。一、 鉆孔的空間位置鉆孔軸線在空間的位置稱為鉆孔軌跡。鉆孔軌跡可能是直線、曲線或直線和曲線混合。直線分垂直線、傾斜線和水平線；曲線分平面曲線和空間曲線。在地質(zhì)勘探中，常設(shè)計直線型和

2、平面曲線型孔。（一）直線型鉆孔為了研究鉆孔的空間位置。一般采用三維空間坐標(biāo)系。坐標(biāo)系的原點代表孔口，x軸代表南北方向，y軸代表東西方向，z軸代表鉛直方向。對于直線型鉆孔來說，鉆孔的孔口坐標(biāo)，開孔頂角和方位角三者就完全決定了鉆孔軌跡（見Error! Reference source not found.）。圖 01 直線型鉆孔軌跡圖孔口位置即開孔點，通常由地形測量或礦山測量確定。頂角是鉆孔軸線與鉛垂線之間的夾角。它的余角（90°-）稱為鉆孔傾角。當(dāng)0°時，鉆孔為垂直孔；90°時，鉆孔為水平孔；0°<<90°時，鉆孔為傾斜孔。方位角是鉆

3、孔軸線的水平投影與正北方向之間的夾角。從正北方向起按順時針方向計算。用羅盤測量鉆孔方位角時，測得的數(shù)值為磁方位角，應(yīng)該加入鉆孔所在地的磁偏角修正值，換算成真方位角（即地址方位角）。方位角變化范圍為0360°。測斜的孔深是指孔口到測點鉆孔軸線的長度。在直線型鉆孔情況下，鉆孔軸線上任一點的坐標(biāo)按下式計算， （0-1）zAz0LAcos式中：x0，y0，z0孔口坐標(biāo)；xA，yA，zA鉆孔軸線上點A的坐標(biāo)；開孔頂角；開孔方位角；LA孔口至測點以鉆孔軸線的長度。在勘探礦床時，通常鉆孔沿勘探線布置，勘探線的方位角與鉆孔開孔方位角一致，這時鉆孔軌跡的水平投影與勘探線相吻合，而孔身的剖面就代表鉆孔的

4、真實位置。（二）曲線型鉆孔 對于曲線型鉆孔來說，鉆孔軌跡上的每一點可能具有不同頂角和方位角。在這種情況下，鉆孔軌跡上任一點的頂角應(yīng)理解為該點鉆孔軸線的切線與鉛垂線的夾角；而方位角則是該點鉆孔軸線切線的水平投影與正北方向的夾角，見Error! Reference source not found.。如果鉆孔軌跡只有頂角變化，而無方位角變化，則這樣的鉆孔軌跡是垂直平面內(nèi)的曲線。頂角變化亦稱為頂角彎曲。頂角增大時，稱頂角上漂；頂角減小時，稱頂角下垂。在這種情況下鉆孔軌跡的水平投影是一直線，而它的剖面是一曲線。這種曲線可能擬合為單一的圓弧、拋物線或其它曲線；也可能擬合為不同直徑的圓弧或其它曲線組成的復(fù)

5、雜曲線。如果鉆孔軌跡既有頂角變化，又有方位角變化，則這樣的鉆孔軌跡既可能是空間曲線，也可能是傾斜平面內(nèi)的曲線。方位角變化稱為方位彎曲。方位角增大時，方位彎曲為正值；方位角減小時，方位彎曲為負(fù)值。在這種情況下，鉆孔軌跡的水平投影和孔身剖面都是曲線。如果只有方位角變化，而無頂角變化，則鉆孔軌跡呈螺旋狀，為一空間曲線。對于曲線型鉆孔，鉆孔軌跡上每一點坐標(biāo)可按曲線形狀具體計算。為了方便起見，在生產(chǎn)實踐中有時把曲線化為折線。用均角全距法進(jìn)行計算。Error! Reference source not found.。圖 02 曲線型鉆孔軌跡圖圖 03 曲線型鉆孔軌跡坐標(biāo)按折線計算圖 （0-2）式中：x0，

6、y0，z0孔口坐標(biāo)，m；l測點間距，m；i測點的頂角（°）；i測點的方位角（°）；i測點編號；n測點數(shù)。（三）鉆孔軌跡彎曲程度為了說明曲線型鉆孔軌跡的彎曲程度，采用彎曲強度（簡稱彎強）的概念。單位孔身長度的頂角變化，稱為頂角彎強。單位孔身長度的方位角變化，稱為方位角彎強。彎強與數(shù)學(xué)上曲率的概念等同。前者的單位是（°）/m；后者的單位是rad/m。頂角彎強用i表示。若某一孔段頂角變化均勻，則有： （°）/m （0-3）式中：相鄰兩測點頂角的增量，（°）；L相鄰兩測點的孔身長度，m。方位角彎強用i表示。若某一孔段方位角變化均勻。則有： （°

7、;）/m （0-4）式中：相鄰兩測點方位角的增量，（0）；L相鄰兩測點的孔身長度，m。如果把既有頂角變化、又有方位角變化的鉆孔軌跡看成是鉆進(jìn)速度向量變化的軌跡，則在某一孔段這種向量的變化，反映了鉆孔軸線的全彎曲角。全彎曲角用下式計算。見Error! Reference source not found.： （0-5）式中：相鄰兩測點之間的全彎曲角；1，1，1上測點A鉆進(jìn)速度方向分別與X，Y，Z軸方向之間夾角的余弦；2，2，2下測點B鉆進(jìn)速度方向分別與X，Y，Z軸方向之間夾角的余弦。由式7-1知：； （0-6）式中：1，1上測點A的頂角和方位角，（°）；2，2下測點B的頂角和方位角，（

8、°）。將7-6代入7-5，就得到：而，所以有： （0-7） （°） （0-8）經(jīng)過變換和整理7-7式可以寫成：式中：1、分別為上、下兩測點的頂角差值和方位角差值，（°）。亦即： （°） （0-9）鉆孔軌跡的全彎強是單位孔身長度的全身變化量，即： （°）/m （0-10）式中：相鄰兩測點全彎曲角，（°）；L相鄰兩測點的孔身長度，m。圖 04 曲線型鉆孔某段全彎曲角和全彎強計算圖例如，有一鉆孔的軌跡為空間曲線，上測點的頂角15°，方位角130°；下測點頂角28°，方位角241°。兩測點同孔身長度L

9、=25m。求該段鉆孔的頂角彎強、方位角彎強和全彎強。鉆孔軌跡彎強與曲率的關(guān)系為： （0-11）式中：i彎強，（°）/m；K曲率，rad/m；R曲率半徑，m。曲線鉆孔各點的切線與鉛垂線所組成的垂直平面稱為終點平面。因此，垂直孔沒有終點平面；傾斜直線孔，只有一個終點平面，該平面與鉆孔方位一致；當(dāng)鉆孔只發(fā)生頂角彎曲，而無方位角彎曲時，也只有一個終點平面；當(dāng)鉆孔發(fā)生方位角彎曲時，在鉆孔不同點終點平面有自己的方向，這一方向與開孔方位角不同。（四）鉆孔彎曲度在施工過程中，凡是鉆孔實際軸線偏離了設(shè)計的鉆孔軸線（包括頂角和方位），都叫做鉆孔彎曲。簡稱為孔斜。鉆孔彎曲度，就是實際鉆孔軸線偏離設(shè)計鉆孔軸

10、線的度數(shù)或程度。它是衡量鉆探質(zhì)量的重要指標(biāo)之一。在施工過程中，對各種類型的鉆孔軸心線允許偏離的范圍是根據(jù)各項工程的性質(zhì)與要求確定的。地質(zhì)巖心鉆探操作規(guī)程規(guī)定：鉆孔頂角的最大允許彎曲度，在每100m間距內(nèi)，直孔不得超過2°，斜孔不得超過3°，隨著鉆孔的加深可以遞增計算。鉆孔方位角的最大允許偏離度，應(yīng)根據(jù)鉆孔的深度和礦床的類型等情況而定。如勘探煤礦的鉆孔，其方位角的偏離規(guī)定為：不超過設(shè)計方位20°的為甲級鉆孔，不超過30°的為乙級鉆孔。目前，有的隊也以見礦點不超過勘探網(wǎng)距±1/3±1/4為標(biāo)準(zhǔn)來衡量。二、 鉆孔彎曲的影響鉆孔彎曲度若超過了

11、地質(zhì)設(shè)計的要求，不僅給鉆進(jìn)工作帶來很多困難，重要的是對地質(zhì)勘探成果造成嚴(yán)重的危害。（一）在地質(zhì)工作方面。鉆孔過度彎曲不僅會降低取心質(zhì)量，而且不能穿過預(yù)定的見礦點，或者從設(shè)計的勘探線偏到另一條勘探線，從而得不到符合客觀實際的地質(zhì)資料，造成地質(zhì)情況失真，影響對礦床的合理評價，也給礦山開采設(shè)計帶來錯誤。例如Error! Reference source not found.所示的情況。（1）鉆孔彎曲不能按設(shè)計要求穿過預(yù)定的構(gòu)造帶（未發(fā)現(xiàn)斷層）時。會使地質(zhì)構(gòu)造的形態(tài)和位置被歪曲，如Error! Reference source not found.a所示。（2）鉆孔彎曲使控礦的間距減小或增加時，會造成

12、礦產(chǎn)儲量計算失真。Error! Reference source not found.b為控礦間距減小，就會減少可計算的礦產(chǎn)儲量；圖7-5c右為控礦間距增大，會使儲量級別降低。（3）鉆孔彎曲未見到礦時，會使預(yù)計要見到的礦層被打漏掉。如Error! Reference source not found.c所示。（4）鉆孔順層跑，與礦體平行鉆進(jìn)時，就不能穿透礦體，歪曲礦體厚度，如Error! Reference source not found.d所示。（5）相鄰兩個鉆孔，若相向彎曲時，可能把小礦體歪曲成大礦體。如Error! Reference source not found.e所示。（二）在

13、鉆探工作方面圖 05 鉆孔彎曲對地質(zhì)成果的影響情況（1）鉆孔彎曲過大，鉆具回轉(zhuǎn)阻力增大，造成鉆具在孔內(nèi)回轉(zhuǎn)困難。（2）鉆孔彎曲過大，容易引起鉆具折斷，同時升降鉆具、起下套管也很困難。（3）因鉆具的一部分緊貼孔壁，難于確定合理的真實的孔底鉆壓，壓力損失大，不僅增大了動力消耗，而且金剛石鉆進(jìn)開不出高轉(zhuǎn)速。（4）彎曲嚴(yán)重的孔段，如巖（礦）層破碎不完整，受鉆具的強烈敲擊。極易引起孔壁坍塌、掉塊，從而造成卡、埋鉆事故。（5）在彎曲的鉆孔中發(fā)生孔內(nèi)事故不易處理，往往使孔內(nèi)事故更加復(fù)雜化。（6）因鉆孔彎曲而達(dá)不到地質(zhì)設(shè)計要求，就必須糾斜，從而增加工作量，影響施工進(jìn)度。綜上所述，鉆孔彎曲既影響鉆探施工的速度，

14、又關(guān)系到礦產(chǎn)儲量計算、礦體空間位置和巖層構(gòu)造的準(zhǔn)確性，因此，在鉆探工作中必須根據(jù)引起鉆孔彎曲的原因，積極預(yù)防鉆孔彎曲，并按規(guī)定要求及時準(zhǔn)確地測量鉆孔彎曲度，掌握鉆進(jìn)中孔身的空間位置，如果鉆孔偏斜的方向和角度超過地質(zhì)設(shè)計要求，就應(yīng)采取措施進(jìn)行矯正，將鉆孔彎曲度控制在允許范圖內(nèi)。第二節(jié) 鉆孔彎曲的原因鉆孔之所以發(fā)生彎曲，是粗徑鉆具在回轉(zhuǎn)碎巖過程中偏離設(shè)計鉆孔軸線方向而引起的。一般促使粗徑鉆具偏斜的因素有二：一是鉆頭底面受到偏斜力矩或粗徑鉆具受到與設(shè)計鉆孔軸線不一致的斜向力；二是孔壁對粗徑鉆具導(dǎo)向不夠或粗徑鉆具剛性差。造成粗徑鉆具的偏斜條件主要有：巖層的巖性及產(chǎn)狀、地質(zhì)構(gòu)造以及某些特殊地層等；鉆探設(shè)

15、備的質(zhì)量及安裝、開孔鉆進(jìn)以及粗徑鈷具結(jié)構(gòu)尺寸等；鉆進(jìn)方法、鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)及操作技術(shù)等。因此，產(chǎn)生鉆孔彎曲的原因可以簡單歸納為：地質(zhì)構(gòu)造、施工技術(shù)和鉆進(jìn)工藝三個方面。一、地質(zhì)構(gòu)造方面的原因由于鉆進(jìn)不同的地層以及巖層的產(chǎn)狀不規(guī)則，軟硬不均或松散無膠結(jié)或膠結(jié)差的破碎帶、礫石層、斷層、溶洞等地質(zhì)條件的因素是造成鉆孔彎曲的重要原因之一。1.各向異性的巖層對有層理和片理構(gòu)造的巖石。當(dāng)外力垂直其層面或平行其片理作用時，它們表現(xiàn)的力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)是不一致的，稱為巖石的各向異性。在層理和片理構(gòu)造的巖石中鉆進(jìn)。由于層狀巖石的各向異性，鉆頭朝著鉆進(jìn)阻力最小的垂直于層面方向偏斜。因此，鉆孔的頂角和方位角都趨向垂直巖層層面方

16、向彎曲。異向性越強的巖石，鉆孔彎曲的程度越大。一般來說，火成巖體巖石的各向異性不明顯，鉆孔彎曲程度小些；變質(zhì)巖類（如片麻巖）和層理發(fā)育的沉積巖（如片巖、頁巖等）的各向異性強，鉆孔彎曲程度也大。目前，衡量巖石各向異性的指標(biāo)尚未統(tǒng)一。Error! Reference source not found.所列，是按照可鉆性、壓人硬度、夾層特點將巖石分類，作為按孔斜彎曲程度劃分的巖石分類。對I類巖石，孔底鉆速差最大，故對鉆具產(chǎn)生多種偏斜力，使孔斜率的變化最大。對類巖石，孔底存在鉆速差，孔斜率有所增大，但變化較平穩(wěn)。對類巖石，由于成分均一，各向異性不明顯，故孔斜率小。若遇偶然情況，如局部裂隙帶，硬夾層，礫

17、石層等，會引起孔斜率增大，但穿過上述層位之后，鉆孔方向又趨穩(wěn)定。表 01 孔斜彎曲程度劃分的巖石分類巖石分類巖石成分均質(zhì)巖石物理力學(xué)性質(zhì)不同巖性的夾層各向異性各向異性系數(shù)換層程度夾層硬度差按可鉆性按硬度壓入硬度9.8×106Pa可鉆性等級成分極不均勻，變化大強各向異性（片理等）10.51.252.0頻繁（層厚數(shù)毫米至數(shù)厘米）20050026級之差成分不均勻各向異性10.81.061.25中等（層厚幾米至教十米）5020012級之差成分均勻弱各向異性或均質(zhì)的10.9511.05少量（層厚至數(shù)百米）050小于1級之差鉆孔彎曲規(guī)律如下：（1）鉆孔頂角的變化鉆進(jìn)直孔或斜孔，當(dāng)遇層角為銳角時，

18、鉆孔一般趨向于與巖層層面或?qū)永砻嫦啻怪钡姆较驈澢?，如Error! Reference source not found.所示。圖 06 鉆孔頂角變化圖 07 鉆孔方位角變化1-設(shè)計鉆孔軸線；2-理論鉆孔軸線：2´-實際鉆孔軸線（2）鉆孔方位角的變化當(dāng)鉆孔軸線與巖層走向交角較大時，鉆孔方位角逐漸趨向于垂直巖層走向偏斜，如Error! Reference source not found.所示。其中，遇層角（鉆孔軸線與巖層走向線之間小于90°的夾角）在鉆孔軸線左側(cè)時，向左偏斜；在鉆孔軸線右側(cè)時，向右偏斜；等于90° 時，鉆孔方位角不易偏斜。此外，方位角偏斜程度與鉆具旋

19、轉(zhuǎn)方向有關(guān)：當(dāng)鉆具順時針方向旋轉(zhuǎn)時，在鉆孔軸線右側(cè)比它在左側(cè)時的偏斜程度更大。2.傾斜的軟硬不均的交錯巖層鉆孔穿過傾斜的軟硬互層時，因軟硬巖石抵抗破碎的能力不同，使孔底產(chǎn)生不均勻破碎，造成鉆速差，引起鉆孔頂角及方位角的變化。鉆孔偏斜的方向和頂角變化率，取決于鉆孔軸線與巖層面的夾角（遇層角）和軟硬巖石的硬度差，差值越大，鉆孔彎曲率越大。鉆孔彎曲規(guī)律如下：（1）鉆孔頂角的變化由軟巖層向硬巖層鉆進(jìn)：如Error! Reference source not found.所示，頂角的變化隨遇層角的大小及軟硬巖層的硬度差而有不同。當(dāng)遇層角小于15°，且互層的軟硬相差較大時，鉆孔則沿硬巖層上盤彎曲

20、，俗稱“順層跑”（a）；當(dāng)遇層角大于30°時，鉆孔將向與硬巖層層面相垂直的方向彎曲，俗稱“頂層進(jìn)”（b）。當(dāng)遇層角在15°30°之間時，鉆孔彎曲一般沒有規(guī)律，可能沿巖層接觸面彎曲，也可能沿相反方向彎曲。圖 08 鉆孔由軟至硬巖時的彎曲情況（a）<15°；（b）<30°由硬巖層向軟巖層鉆進(jìn)：如Error! Reference source not found.所示。當(dāng)遇層角艿為銳角時，鉆孔頂角向硬巖層慣向彎曲，若遇層角越大，且軟硬巖層接觸面的傾角越大，則彎曲程度也越大。圖 09 鉆孔由硬至軟巖彎曲情況鉆進(jìn)軟硬互層，由硬巖層再進(jìn)人軟巖層

21、，當(dāng)后兩巖層的硬度差小，且硬巖的厚度較大。鉆孔頂角不再彎曲。仍是頂層進(jìn)；當(dāng)后兩巖層的硬度差大。硬巖層厚度較小。鉆孔頂角也可能向下彎曲。如Error! Reference source not found.所示。圖 010 鉆孔穿過軟硬互層的彎曲情況 (2)鉆孔方位角的變化有兩種情況：由軟巖層向硬巖層鉆進(jìn)：由于鉆頭順時針方向旋轉(zhuǎn)，硬巖界面阻力A大于軟巖界面阻力B，見Error! Reference source not found.（a）。鉆頭圍繞A點產(chǎn)生附加力矩M促使鉆頭發(fā)生偏斜；同時鉆頭受到水平力R（P2-P1）的作用也使其偏斜。加之，粗徑鉆具位于軟巖層中易擴(kuò)大孔壁。因此，鉆孔的方位角，沿巖

22、層走向往右偏斜（順巖層傾斜方向看）。由硬巖層向軟巖層鉆進(jìn)：由于鉆頭順時針方向旋轉(zhuǎn)，硬巖層界面B點阻力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于A點阻力。見Error! Reference source not found.（b）鉆頭圍繞B點產(chǎn)生附加力矩M促使鉆頭偏斜，同樣鉆頭受到水平力R（P2-P1）也使之發(fā)生偏斜。但粗徑鉆具處于硬巖層中而偏斜程度有所減小。因此總的趨勢是：鉆孔的方位角向后，并沿巖層走向往左偏斜（順巖層傾斜方向看）。3.地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜和自然破碎的地層在這類地層鉆進(jìn)，鉆孔也會發(fā)生頂角和方位角的變化。（1）在松散的流砂層或破碎層鉆進(jìn)斜孔時，因其具有流散性，故在鉆具的自重作用下，鉆孔極易下垂。（2）遇大溶洞時，斜孔鉆進(jìn)

23、由于重力作用，鉆孔頂角會急劇縮小而向下彎曲，直孔鉆進(jìn)由于孔底不規(guī)則，粗徑鉆具也易偏離鉆孔軸線而發(fā)生彎曲。（3）鉆進(jìn)中，遇到大的裂隙或斷層，其方向和角度又與鉆孔的方向和角度相近似時，鉆孔會沿裂隙或斷層的方向和傾角發(fā)生彎曲。（4）在松散的地層中遇到大的礫石、卵石等堅硬的包裹體時，鉆孔會沿其斜面彎曲。圖 011 鉆孔方位角的變化P1-軟巖層中旋轉(zhuǎn)阻力；P2-硬巖層中旋轉(zhuǎn)阻力二、施工技術(shù)工藝方面的原因1.設(shè)備性能及安裝鉆機陳舊或性能不良，不能保證粗徑鉆具的一定方向和角度時，就會發(fā)生鉆孔彎曲。如鉆機的回轉(zhuǎn)給進(jìn)部件導(dǎo)向性能差，立軸導(dǎo)管松曠，立軸箱固定不牢，油壓鉆機滑道松曠等。鉆機沒有水平地安裝在固定的基礎(chǔ)

24、上或地基填方多，不堅固，使得基臺枕受力不均，造成鉆機傾斜；塔上滑車、鉆機立軸和鉆孔沒在同一軸線上；鉆機立軸（或轉(zhuǎn)盤）沒有準(zhǔn)確地固定在既定的傾角和方位上，這些都會導(dǎo)致鉆孔的嚴(yán)重彎曲。如Error! Reference source not found.所示。原設(shè)計鉆孔為直孔。其軸線為OO1，孔深為L1，在安裝時，若立軸偏斜角，則R=L1tg，R為偏離原孔底（O1點）的半徑O1A1，角越大，L1越長，則R值越大。2.開孔換徑鉆孔在開孔時，使用的鉆具同心度差；隨著鉆孔的延深而沒及時加長粗徑鉆具；在下定向管時，它與鉆孔不同心，上下固定不牢而曠動，不起導(dǎo)向作用也會引起鉆孔彎曲。換徑或擴(kuò)孔時，沒有使用導(dǎo)向

25、鉆具，或?qū)蜚@具太短等都容易造成鉆孔彎曲。圖 012 鉆機立軸偏離設(shè)計的鉆孔軸線3.鉆進(jìn)方法及鉆進(jìn)工藝技術(shù)鉆進(jìn)方法不同時，孔徑與鉆具（主要是粗徑鉆具）之間的間隙也不相同，而兩者之間的間隙，是造成鉆具在孔內(nèi)偏斜的重要條件。如Error! Reference source not found.所示，間隙越大，則鉆具軸心線與鉆孔軸心線的夾角愈大，鉆具偏斜也越嚴(yán)重。其關(guān)系如下；式中：f一孔徑與粗徑鉆具外徑之差（即孔壁間隙的二倍）；L粗徑鉆具長度。圖 013 鉆具在孔內(nèi)偏斜示意圖一般來說，鉆進(jìn)擴(kuò)孔現(xiàn)象為：硬質(zhì)合金鉆進(jìn)鉆孔直徑為鉆頭直徑的為1.11.3倍；金剛石鉆進(jìn)的孔壁間隙最小，在78級巖石中，間隙為1

26、.03.0mm，1112級巖石中，僅為0.20.5mm。上述可見，硬合金鉆進(jìn)比金剛石鉆進(jìn)可能引起的鉆孔彎曲度大。但是，鉆孔的彎曲與粗徑鉆具的剛度有密切的關(guān)系。小口徑金剛石粗徑鉆具剛度相對還是比較小，因而對易孔斜地層。小口徑金剛石鉆進(jìn)的孔斜率也會增大。不視地質(zhì)和設(shè)備條件而盲目采用強力鉆進(jìn)技術(shù)參數(shù)，貪圖進(jìn)尺，也會促使鉆孔彎曲率增大。如鉆壓過大，鉆桿彎曲嚴(yán)重，迫使粗徑鉆具上端靠向孔壁，使粗徑鉆具軸線偏離原孔軸線；過高的轉(zhuǎn)速，會使鉆具離心力增大，從而加劇了鉆具的橫向振動，擴(kuò)大了孔璧；鉆進(jìn)松軟地層時，沖洗液量過大，沖刷孔壁嚴(yán)重，使孔壁間隙急劇增大，所有這些不恰當(dāng)?shù)你@進(jìn)技術(shù)參數(shù)都會增大鉆孔的彎曲率。此外，

27、在處理孔內(nèi)事故時，由于技術(shù)措施和操作不當(dāng)，也可能造成孔斜。三、 鉆具結(jié)構(gòu)方面1.鉆具的級配鉆具在孔底工作時，當(dāng)鉆壓增加到臨界值時，鉆桿柱就失去直線穩(wěn)定的形狀而發(fā)生彎曲，且與孔壁有接觸點，稱為切點，當(dāng)鉆桿柱在鉆孔中處于彎曲狀態(tài)時，則鉆具不再保持原始孔軸線方向，而對孔壁產(chǎn)生側(cè)壓力作用，因而在鉆進(jìn)中就會發(fā)生鉆孔彎曲。當(dāng)鉆具級配不合理，鉆孔與鉆桿柱的間隙比差增大時，鉆桿柱的撓度增大，彎曲鉆桿柱對孔壁的側(cè)壓力也愈大，鉆孔彎曲率也就越大。2.鉆具的剛性鉆具在孔底鉆進(jìn)，主要是靠粗徑鉆具在孔內(nèi)導(dǎo)正。一般來說，粗徑鉆具剛性愈好，在孔內(nèi)導(dǎo)正愈好，鉆具軸線與鉆孔軸線愈接近，則孔斜率愈??；如果粗徑鉆具剛性差，而作用力

28、超過極限時，則鉆具發(fā)生彎曲。此時鉆具與鉆孔二軸線形成夾角（軸偏角），于是鉆頭偏斜鉆進(jìn)而造成鉆孔彎曲。因此，粗徑鉆具的剛性愈差，其彎曲越嚴(yán)重，則軸偏角越大，鉆孔彎曲也就越嚴(yán)重。 3.粗徑鉆具長度如前述，根據(jù)以下公式可以看出：當(dāng)間隙一定時，增加粗徑鉆具長度L，則軸偏角迅速減小，孔斜率也會減小。但是，當(dāng)L增加到一定程度后，再增加L，則減小很少。因此，粗徑鉆具長度有一合理的長度值。4.粗徑鉆具質(zhì)量粗徑鉆具質(zhì)量差，如：不圓、不同心，鉆進(jìn)時鉆頭工作不穩(wěn)定，易擴(kuò)大孔壁而造成鉆孔彎曲。第三節(jié) 鉆孔彎曲的測量在鉆孔施工中，通過對鉆孔彎曲的測量（即測斜），取得頂角和方位角數(shù)據(jù)。可以達(dá)到以下三個目的：（1）及時了解

29、施工鉆孔在地下孔間的延伸趨勢，以便及早防斜和糾斜，使鉆孔彎曲度控制在允許范圍以內(nèi)。（2）掌握已施工的鉆孔軸線在地下空間的座標(biāo)位置，以及摸清鉆孔彎曲規(guī)律，設(shè)計施工定向鉆孔。（3）控制鉆孔穿礦部位的座標(biāo)位置，以便計算礦產(chǎn)儲量和進(jìn)行礦山開采設(shè)計。在鉆進(jìn)過程中，必須按規(guī)定的測點間距及時測量鉆孔彎曲度，不應(yīng)只在終孔后對各測點一起連續(xù)測量，一般要求直孔每50m測一點，斜孔每25m測一點，但在易于孔斜的復(fù)雜地層中鉆進(jìn)，或鉆進(jìn)定向孔和特殊工程孔時，則應(yīng)根據(jù)設(shè)計要求，適當(dāng)加密其測點。此外，在下套管前后，換徑鉆進(jìn)一段距離和穿過溶洞等之后應(yīng)進(jìn)行測斜?？咨睢㈨斀呛头轿唤侨齻€測斜參效要齊全、對應(yīng)，測斜記錄要正確、完全，

30、必要時應(yīng)選用精確的作圖方法，按測點畫圖以指導(dǎo)防斜、治斜等工作。為了得到完全切合實際的鉆孔資料，必須隨時掌握與控制鉆孔空間位置的變化，以便預(yù)防和糾正鉆孔的偏斜。應(yīng)按要求及時進(jìn)行鉆孔頂角和方位角的測量工作。測量鉆孔頂角和方位角的儀器稱為測斜儀。隨著我國科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，生產(chǎn)和使用的測斜儀種類較多且各有特點。一、JXY一2型測斜儀JXY一2型測斜儀適用于非磁性礦區(qū)直徑大于80mm的鉆孔內(nèi)測量頂角和方位角。儀器結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，利用機械定時鐘鎖卡后，提升到地面讀數(shù)。因此，它是目前應(yīng)用最廣的測斜儀器。（一）儀器的主要技術(shù)性能（1）頂角測量范圍：0°60°。頂角測量誤差：在0°

31、;30°之間不大于±1°。在30°60°之間不大于±2°。（2）方位角測量范圍：0°360°；方位角測量誤差：不大于±4°（在4°時）。（3）最大承受液壓；7×105Pa。（4）定時鐘最大工作時間：110min，最小為10min。（5）儀器尺寸：外徑75mm,全長1990mm，總重：33kg。（二）儀器作用原理該儀器利用重錘原理測量頂角，利用磁針指北原理測量方位角，在被測點依靠定時鐘鎖卡裝置達(dá)到測量目的。（三）儀器結(jié)構(gòu)儀器的主體是由測量系組成。如Error! Ref

32、erence source not found.所示。圖 014 JXY一2型測斜儀結(jié)構(gòu)圖1-上軸；2-定時挺針；3-下軸； 4-定位齒條；5-傾斜角刻度盤；6-框架；7-里套筒；8-重錘；9-膠木蓋；10-羅盤盒蓋；11-磁針；12-定時旋紐；13-保護(hù)筒；14-水平軸承；15-軸承座；16-埋頭螺釘；17-軸承；18-羅盤盒底；19-定位座；20-防震橡皮墊；21-鋼珠全部測量機構(gòu)都安裝在框架6上，在框架上承板開有一孔，作軸套用。在框架的下部裝有下軸3，當(dāng)框架裝入里套簡（儀器殼）7時，安裝在里套筒上面的上軸1正好插入上承板的孔內(nèi)，作為框板的上支承點，而下軸插在軸承座15的軸承17（型號為D

33、23）內(nèi)，并依靠裝在埋頭螺釘16上的2mm鋼珠21支撐，使框架能在里套筒內(nèi)靈活轉(zhuǎn)動。在框架的一邊裝有鉛制重錘8，當(dāng)測量系傾斜時，由于重錘的偏心作用，使框架平面始終與傾斜面垂直，在框架上部裝有一羅盤，羅盤由羅盤盒蓋10和羅盤盒底18組成，在羅盤盒中間磁針軸上裝有一磁針11，磁針涂紅白二色，紅色指北，白色指南，以指北紅指針作為讀數(shù)依據(jù)，可以在羅盤刻度盤上讀出被測點的方位角，羅盤度數(shù)分有180格，每格2度。整個羅盤盒由水平軸承14支承，使羅盤在儀器傾斜時，在重錘的作用下始終保持在水平位置。在羅盤下面連接著傾斜角刻度器5，它既起重錘作用，使羅盤保持水平，又可根據(jù)刻度器上所列的刻度，通過定位座19上的標(biāo)

34、線，讀出被測點的頂角。框架的下部裝有機械定時鐘12。在定時鐘的背面裝有凸輪，凸輪受定時鐘控制，當(dāng)鐘走到一定位置，凸輪就推動杠桿，杠桿抬高定時挺針2和定位齒條4，使磁針和傾斜角刻度器都處于鎖緊狀態(tài)，儀器即可讀數(shù)。此時定時鐘因儀器鎖緊而停止走動，定時鐘正面的旋鈕盤12的刻度指示正好回到零。定時鐘旋鈕盤刻度指示一格為5min，最大指示為110min，至少開動10min，定時鐘才能啟動。整個測量系統(tǒng)放在保護(hù)筒13內(nèi)，上下放有防震橡皮墊20，用膠木蓋9固定。儀器外套銅管保護(hù)測量儀器主體在密封狀況下工作。如Error! Reference source not found.所示，外套銅管由上管3和下管10

35、組成，中間用上連接頭4連接，裝有測量系的二套保護(hù)筒可放人下管中，保護(hù)筒的上下放有防震橡皮，用螺帽5壓緊，使測量系在銅管內(nèi)不會跳動。銅管的密封可采用牛皮密封圈或O型橡皮圈。上管是作為伸長管用，使儀器的傾斜與鉆孔的傾斜更加接近，提高測量正確性。在上管的頂端開有一橫孔，供提引儀器下孔之用。圖 015 外套銅管1-上體；2-墊片；3-上管；4-上接頭；5-圓螺帽；6-下接頭；7-皮碗；8-下管（2）：9-下體；10-下管（1）（四）儀器的使用和維護(hù)保養(yǎng)1.儀器校驗為保護(hù)測孔的正確性，測孔前，必須對儀器進(jìn)行校對。校驗可在JJG-1型校驗臺上進(jìn)行。（1）將框架放置在里套簡內(nèi)，注意上軸要正好插入框架上承板孔

36、內(nèi)，然后慢慢旋進(jìn)軸承座，裝好后，撥動框架，應(yīng)能非常靈活地轉(zhuǎn)動。（2）開啟定時鐘1015min，磁針和羅盤下弧形重塊應(yīng)能靈活轉(zhuǎn)動，觀察其到達(dá)鎖卡時，旋鈕上時間刻度是否恢復(fù)指示到“0”線，鎖卡的時間是否與刻度指示相符含，以便掌握其超前和滯后鎖卡的時間。鎖緊后輕拍測斜儀器主體，磁針和弧形重塊應(yīng)沒有擺動位移等情況。（3）在開放定時鐘后，將測斜儀器主體放置在校驗臺上，將校驗臺頂角放在460°的范圍內(nèi)，測量若干點，證明儀器頂角和方位角讀數(shù)與校驗臺讀數(shù)間的誤差符合儀器精度要求。否則。應(yīng)修理后方能使用。2.鉆孔測量（1）到達(dá)鉆孔現(xiàn)場后，首先安裝好絞車，把吊懸儀器的鋼絲繩與儀器提引孔連接牢。（2）估計

37、定時鐘開放時間：根據(jù)儀器安裝所需時間，儀器下孔到達(dá)被測點的時間和儀器在被測點的穩(wěn)定時間等時間總和，作為儀器的定時時間，然后將定時旋鈕轉(zhuǎn)到定時時間的刻度上，將啟動儀器的時間和鎖卡定時時間分別記錄下來。（3）定時鐘開啟后，按照裝置順序?qū)x器裝人外套銅管內(nèi)，隨即將其下人孔內(nèi)欲測點。在下降過程中不要太快，避免沖擊。待鎖卡時間過后，提升儀器出孔，并取出測量系，分別記下二個測量系測出的頂角和方位角，取其平均值，作為該測點的測量結(jié)果。如果有一個測量系發(fā)生故障，則以另一個測量系的數(shù)據(jù)為測量結(jié)果；如果二個測量系都有故障，或者二個測量系的數(shù)據(jù)有明顯差別又找不出原困時，均應(yīng)重新測量。（4）儀器讀數(shù)經(jīng)過驗證與記錄無誤

38、時，才能再一次開放定時裝置使儀器處于自由狀態(tài)，再進(jìn)行下次的測量。3.儀器的維護(hù)保養(yǎng)（1）儀器測孔完畢后，應(yīng)將外套管揩刷干凈，測量儀器主體安放在木箱內(nèi)，防止塵砂侵人。（2）若儀器下孔后發(fā)生漏水現(xiàn)象，儀器主體已浸水，應(yīng)由專業(yè)人員拆開清洗后才能再使用。（3）儀器殼上滾珠軸承應(yīng)經(jīng)常涂以防銹脂，其它如定時鐘、頂尖軸承等活動部分亦應(yīng)經(jīng)常清洗并加鐘表油保持潤滑。（4）儀器不用或運輸移動時，應(yīng)使儀器處于鎖卡狀態(tài)，否則各軸尖部分會因受震動而造成磨損。（5）儀器應(yīng)貯存在沒有強力磁場和比較干燥的地方。（6）儀器附有必要的易損件備品，發(fā)現(xiàn)易損件損壞，應(yīng)及時進(jìn)行更換。二、JJX-3型測斜儀JJX-3型測斜儀是根據(jù)磁針、

39、懸錘和非電量電測原理進(jìn)行測量工作的。即把非電量（頂角、方位角）的變化轉(zhuǎn)換成電量（電位）的變化。再把電量轉(zhuǎn)換成非電量（地面刻度盤角度），在地表直接讀數(shù)。這種儀器下孔一次，可進(jìn)行多點測量，效率高，適于全孔測量，因此是目前最常用的多點測斜儀器。（一）儀器的主要技術(shù)性能（1）頂角測量范圍：0°50°。頂角測量誤差：不大于±30´。（2）方位角測量范圍：4°356°。方位角測量誤差：在頂角2°50°范圍內(nèi)為±4°。（3）下孔儀器直徑：不大于65mm。（4）下孔儀器允許承受最大液壓：5×107Pa

40、。（5）下孔儀器允許最高工作溫度：373K；地面操作面板的工作溫度：293323K。（6）電源：直流90V。（二）儀器工作原理如Error! Reference source not found.所示。它的測量系統(tǒng)全部安裝在一只輕合金套管內(nèi)，且由上下頂軸2、3支承，故能靈活轉(zhuǎn)動，但其重心相對軸線呈偏心狀態(tài)。圖 016 JJX一3型測斜儀工作原理1-回轉(zhuǎn)框架；2，3-上、下頂尖軸承；4-頂角重錘；5-接觸片；6-頂角電阻；7-重錘軸；8-磁針帶接觸片； 9一方位電阻；10-短路線圈；12-重錘方位測量系統(tǒng)由磁針8、環(huán)狀電阻盤9和接觸片組成。磁針與接觸片固定的線相接，在自由狀態(tài)時，能在電阻盤中間的

41、頂針上靈活轉(zhuǎn)動。在鎖緊時，磁針與接觸片同時下移，接觸片使環(huán)狀電阻部分短路。方位角大小不同時，方位電阻短路的多少不同，故測定方位電阻的變化，就可相應(yīng)的確定鉆孔的方位角。頂角測量系統(tǒng)由弧形繞線電阻6，接觸片5和重錘4組成。在自由狀態(tài)時，接觸片和重錘圍繞其水平軸擺動；鎖緊時，接觸片接觸弧形繞線電阻，使其部分短路，故測量頂角電阻的變化，就可相應(yīng)的確定鉆孔頂角。（三）儀器的結(jié)構(gòu)儀器包括下孔儀器和地而測量面板兩部分。1.下孔儀器如Error! Reference source not found.所示。它主要是由外套銅管，電磁吸鐵，傳動機構(gòu)，測量系統(tǒng)等幾個部分組成。傳動機構(gòu)和測量系統(tǒng)都裝在一只鋁合金內(nèi)套管

42、11上。整個內(nèi)套管裝在外套銅管1的下部，用頂針12、上軸承13、下頂針2、下軸承14支承著，能靈活轉(zhuǎn)動。吸鐵線圈4裝在外套銅管的上端電磁鐵套5內(nèi)。三芯電源線由外套銅管引出，紅色為測量線，白色為電磁鐵線，黑色為公用外殼線。吸鐵線圈內(nèi)有磁鐵芯6一根，鐵芯上連有壓桿7，壓桿下端用螺帽8與壓板9固定，壓板兩邊又焊有60mm長的導(dǎo)桿10兩根。圖 017 JJX一3型孔內(nèi)儀器結(jié)構(gòu)圖1-外套鋼管；2-下頂葉；3-防震彈簧；4-吸鐵線圈5-電磁鐵套；6-磁鐵芯；7-壓桿；8-螺帽9-壓板；10-導(dǎo)桿；11-內(nèi)套管；12-上頂針；13-上軸承；14-下軸承；15-活動壓板；16-活動柱；17-活動柱座；18-活

43、動撐牙；19-棘輪；20-拉線柱；21-制動塊拉簧；22-方位電阻；23-接觸片；24-磁鋼；25-小頂針；26-方位重錘；27-鎖緊桿；28-水平頂針軸；29-頂角電阻架；30-頂角量桿；31-頂角重錘；32-水平軸；33-頂角系控制機構(gòu)；34-偏重塊；35-O型橡膠圈；36一悶頭；37一線繞電阻；38-撐牙拉簧； 39-制動塊；40-彈簧；41-頂角拉線；42-方位拉線；43-方位角系控制機構(gòu)；44-錒皮；45-調(diào)節(jié)螺；46-方位頂針桿；47-固定螺帽；48-吊絲；49-頂角水平軸螺釘；50-下軸套（五）儀器的使用1.儀器校驗儀器下孔測量前，應(yīng)檢查儀器的工作狀態(tài)是否正常，精度是否符合要求等

44、。檢驗可在JJG一1型校驗臺上進(jìn)行。（1）先將JJG一1型校驗臺校驗水平，用羅盤定好向，使校驗臺的方位零刻度對準(zhǔn)磁北方向，然后將下孔儀器夾在校驗臺夾具中，此時，應(yīng)將校驗臺調(diào)整到水平位置。（2）接好電源，測量面板和下孔儀器的導(dǎo)線，如下孔儀器引出的三根線辨別不出極性時，可用萬用表一端接儀器外殼，另一端接一根線，若電阻為零，則為外殼公用線，若電阻為300，則為吸鐵線；若電阻為8003500，則為測量線。（3）檢查電源，按下電源檢查按鈕，當(dāng)毫安表的指針指在表盤的兩個紅線間，則表明電源正常。否則應(yīng)增加電源電壓，使指針在兩個紅線間。（4）檢查儀器工作狀態(tài)：按下狀態(tài)轉(zhuǎn)換按鈕，儀器的四個工作狀態(tài)的變化與測量面

45、板中的狀態(tài)指示表（毫安表）所指示的情況應(yīng)如Error! Reference source not found.所列。（5）檢驗紅線：按狀態(tài)轉(zhuǎn)換按鈕，使孔下儀器處于自由狀態(tài)4后，再按下方位按鈕，轉(zhuǎn)動度盤旋鈕使刻度盤上的紅線與有機玻璃板上的紅線重合，此時檢流計的指針應(yīng)指零，否則應(yīng)調(diào)節(jié)電纜補償電阻使指針指零。表 02 儀器工作狀態(tài)順序方位狀態(tài)頂角狀態(tài)狀態(tài)指示1234鎖緊自由自由自由自由自由鎖緊自由電流小，表針在中線左側(cè)電流最小，表針在中線最左側(cè)電流大，表針在中線右側(cè)電流最小，表針在中線最左側(cè)（6）校驗頂角精度：將校驗臺頂角板在250°范圍內(nèi)的任意角度，測量儀器頂角讀數(shù)，此時，兩者讀數(shù)應(yīng)一致

46、，其誤差不大于±30´。（7）校驗方位角精度：在校驗?zāi)骋豁斀堑耐瑫r，使儀器成任意一方位，測量儀器的方位角，此時，面板刻度盤上的方位角讀數(shù)應(yīng)與校驗臺上方位角讀數(shù)一致，其誤差不能大于±4°。在測最時，儀器從自由狀態(tài)到鎖緊狀態(tài)應(yīng)有12s以上的穩(wěn)定時間，否則由于測量系統(tǒng)在不穩(wěn)定的狀態(tài)下工作，會帶來一定的測量誤差。（8）頂角、方位角精度重復(fù)校驗：經(jīng)過上述校驗后，應(yīng)將孔下儀器在校驗臺夾具中轉(zhuǎn)換成90°、180°、270°三個面，分別按上述操作步驟重復(fù)校驗頂角和方位角，所測得的結(jié)果應(yīng)與原測結(jié)果一致，其誤差應(yīng)在允許范圍以內(nèi)。校驗完畢時，將孔

47、下儀器轉(zhuǎn)向50°頂角，180°的方位角處于方位鎖緊狀態(tài)。如果在沒有校驗臺的情況下，也可用經(jīng)緯儀或地質(zhì)羅盤進(jìn)行粗略的方位檢驗，用量角器進(jìn)行粗略的頂角檢驗，觀察儀器的工作狀態(tài)是否正常。2.鉆孔測量（1）測量前的準(zhǔn)備工作鉆孔測量前，應(yīng)對三芯電纜和下孔儀器連接后絕緣密封、拉力等情況進(jìn)行細(xì)致檢查。三芯電纜絕緣應(yīng)大于20M，拉力應(yīng)不小于600kg。下孔儀器的外套管與上、下接頭的絲扣要擰緊。三芯電纜與下孔儀器的導(dǎo)電柱引出線要包扎好，以防漏水，同時還要對電纜絞車、孔口滑輪的機械運轉(zhuǎn)情況進(jìn)行檢查，并做好電纜深度記號。做好上述準(zhǔn)備工作后，按照前述的儀器校驗方法，檢查電源、校驗紅線、儀器工作狀態(tài)

48、，如果一切正常，即可將儀器下入孔內(nèi)測量。測量程序測量時，應(yīng)將儀器慢速下入孔內(nèi)最下一個測點，測完此點后，再向上提升，逐點測量，測點間距根據(jù)各個鉆孔要求而定，一般為25m。儀器停放在某一測點后，操作測量面板，接通電源，校驗紅線，再按狀態(tài)轉(zhuǎn)換按鈕，先測該點頂角讀數(shù)，如頂角小于2°時，則不測量方位角，可提升儀器測上一測點；當(dāng)頂角大于2°時，則應(yīng)按狀態(tài)轉(zhuǎn)換按鈕，測最其方位角。為驗證測量數(shù)據(jù)的可靠性，每一測點應(yīng)重復(fù)測量兩次，其數(shù)據(jù)應(yīng)基本一致，不應(yīng)超過規(guī)定的誤差范圍，然后取其平均值。鉆孔測量完畢后，應(yīng)將儀器處于方位鎖緊狀態(tài)，以免在運輸途中受到損壞。三、JTL50型陀螺測斜儀JTL一50型

49、陀螺測斜儀適用于強磁異常礦區(qū)或已經(jīng)下套管的，孔徑不小于56mm的鉆孔內(nèi)。進(jìn)行頂角和方位們的多點測量。（一）儀器的主要技術(shù)性能1.測量范圍：頂角050°；方位角0360°。2.測量精度：頂角誤差±30´；方位角誤差±6°（頂角3°時）。3.方位漂移：平均每小時不大于12°。4.儀器最大測量深度：1000m。5.儀器使用單相交流50Hz，220V±10電源，整機耗用功率約75W。6.環(huán)境溫度：一10±45。7.儀器用抗拉斷力不少于3000N的三芯電纜（電纜內(nèi)阻不應(yīng)大于40）。（二）儀器的工作原理陀螺

50、測斜儀的頂角測量是利用懸錘原理。當(dāng)儀器發(fā)生傾斜時，由于測量系的偏心重錘作用，懸錘轉(zhuǎn)動平面永遠(yuǎn)處在傾斜面上，頂角的度數(shù)即能依據(jù)懸錘偏離儀器軸線所成的角度來表示。方位角的測量，主要利用一個高速旋轉(zhuǎn)的三自由度陀螺電機的良好定軸性來定向的。如Error! Reference source not found.所示。高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子1（即高速陀螺馬達(dá)）放在方位框架的支架上，這就是三自由度陀螺儀。陀螺儀的轉(zhuǎn)子通過軸承支承在內(nèi)環(huán)2，內(nèi)環(huán)2通過軸承支架在外環(huán)3上，外環(huán)又用軸承支承在基座（外管）上，其軸垂直于軸和I軸，三個軸彼此互相垂直，并相交于O點，O點也恰好是陀螺的重心。圖 018 陀螺儀原理示意圖1-高速轉(zhuǎn)

51、子；2-內(nèi)環(huán)；3-外環(huán)高速旋轉(zhuǎn)的三自由度陀螺的轉(zhuǎn)子軸，在軸承無摩擦的情況下，它的空間的方向保持不變。這個特性就稱作陀螺儀的定軸性。無論外管在孔內(nèi)怎樣轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)子軸在空間的方向始終保持不變。三自由度陀螺儀的另一個特性，是它在力矩作用下的運動規(guī)律。首先，當(dāng)轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)動的情況下，把一重物（如鉛塊等）掛放在內(nèi)環(huán)2的任何一端，對內(nèi)環(huán)就要產(chǎn)生一個力矩，在這個力矩作用下，內(nèi)環(huán)將向掛重物的一端傾倒，但是，當(dāng)轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)（2030×103rpm）時，加在內(nèi)環(huán)邊上的重物，不使內(nèi)環(huán)傾倒，而是使整個陀螺儀繞外環(huán)軸（軸）轉(zhuǎn)動，這種在陀螺儀的內(nèi)環(huán)軸（軸）上加力矩之后，陀螺儀將繞外環(huán)軸（I軸）轉(zhuǎn)動，或者在外環(huán)軸I上加

52、力矩后，陀螺儀繞內(nèi)環(huán)軸轉(zhuǎn)動。這個特性就稱陀螺的進(jìn)動性。由于陀螺儀的I軸和軸上存在干擾力矩（如摩擦力矩、靜不平衡力矩等），將使陀螺轉(zhuǎn)子繞I軸和軸進(jìn)動，以致使轉(zhuǎn)子軸I不能保持它的空間方向不變。這個現(xiàn)象就稱為陀螺的漂移。如果漂移發(fā)生在外環(huán)軸I上，就會造成I軸方位改變，而出現(xiàn)方位角測量誤差，但因軸上的干擾力矩比I軸的力矩要小，故可做到使I軸的漂移控制在允許的范圍內(nèi)，如果漂移發(fā)生在軸（為了區(qū)分，把它稱為進(jìn)動）就會造成陀螺房發(fā)生抬頭或低頭。少齡的抬頭或低頭并不影響定向方位，如果過高，即陀螺與外框架3相碰時，就會完全失去陀螺定軸性，從而破壞了陀螺的原定方向，為了防止陀螺進(jìn)動，可設(shè)置一套水平修正裝置，其主要作

53、用能抵消干擾力矩對外框架的影響，用反方向的機械力矩保持內(nèi)環(huán)成水平，即軸成水平。陀螺測斜儀中用的是一個“方位陀螺儀”，它能自動消除因地球自轉(zhuǎn)所引起的方位誤差，但不具有自動導(dǎo)北能力，故不同于一個磁針羅盤。儀器的測量，是基于電位補償原理，測量信號是由三芯電纜傳至地面。（三）儀器的測量程序1.儀器的聯(lián)接圖 019 儀器聯(lián)接示意圖1-電源插頭；2-晶體管變流器；3-測量面板；4-穩(wěn)壓器電源；5-電纜絞車；6-瞄準(zhǔn)器；7-井下儀器；8-三角架Error! Reference source not found.是整套儀器的聯(lián)接示意圖。其中1是穩(wěn)壓器的電源插頭，電源是220V50Hz交流電。從變流器面板接出的

54、插頭分兩股線：一股至穩(wěn)壓器面板插頭，為輸入24V直流；另一股至測量面板插頭，為輸出三相400Hz交流。測量面板有另一股接入穩(wěn)壓器插頭，為輸入24V直流。測量面板上的插頭為輸出三相，它通過電纜絞車6及電纜，接通孔下儀器。儀器配套出廠時，均附有特別接線，采用多種不相同的接插件。所以一般不會發(fā)生接插錯誤。要注意的是從測量面板插頭輸出的三相線，通過電纜絞車接入下孔儀器時，不可將A、B、C三相接錯。應(yīng)該根據(jù)三相線及下孔儀器的A、B、C或1、2、3核對接通，如果接錯，不僅測量無法進(jìn)行，還會使陀螺逆轉(zhuǎn)，鎖緊及修正等工作失常，甚至?xí)p壞機件，所以必須仔細(xì)檢查，防止錯接。2.求測參考電壓第一次使用本儀器以及每換

55、用一種新電纜時，由于各種電纜的感抗、阻抗、容抗的不同，必須校準(zhǔn)一次變流器的參考電壓VBC，以保證孔下儀器在正常電壓下工作。參考電壓VBC是指在陀螺電機上的電壓為36V時，地面變流器的電壓表上的電壓值。變流器參考電壓VBC的求測方法與步驟如下：（1）將整套儀器各部分連接起來，把退去外管的孔下儀器夾在JJG-1型校驗臺上，通過電纜接通相應(yīng)的A、B、C三相。儀器頂部的集流環(huán)是中心接A。中環(huán)接B，外環(huán)接C（它們與電容器接通，因此可用線夾直接夾在電容上）。（2）接通穩(wěn)壓器，調(diào)節(jié)24V細(xì)調(diào)，使之輸出電壓在21-24V范圍內(nèi)。（3）接通交流，把“啟動”“正?！遍_關(guān)撥在“啟動”檔，此時變流器給孔下儀器供電，陀

56、螺電機開始運轉(zhuǎn)，觀察陀螺電機轉(zhuǎn)動方向，正常情況是逆時針方向（從導(dǎo)線引出端看），多數(shù)電機刻有運轉(zhuǎn)方向箭頭。如果方向反了，說明A、B、C三相接錯，應(yīng)立即斷電檢查，如方向無誤則調(diào)節(jié)“輸出匹配器”調(diào)在輸出電壓最高的檔上（一般在6檔），幾分鐘后，變流器的三相電壓漸漸上升，電流則在逐漸下降，電機速度在迅速加快。（4）用萬用表測量陀螺電機的三相電壓，當(dāng)電壓接近36V時，將開關(guān)由“啟動”換至“正?！?。此時可能因放大器輸出部分衰減，電壓將少許下降，但“啟動”尚未完畢，稍待幾分鐘后，電壓仍將回升。如果電壓上升并超過36V時，則可以調(diào)節(jié)“24V細(xì)調(diào)”，使輸入電壓減，保證陀螺電機上的電壓穩(wěn)定在36V左右（三相電壓相差

57、12V是允許的）。當(dāng)電壓不再上升，電流在0.40.6A范圍內(nèi)時，即可以認(rèn)為已啟動完畢，此時，變流器電壓表上的讀數(shù)VBC值以及匹配器的檔數(shù)，就是所要求的參考電壓。3.下孔前的準(zhǔn)備工作（1）定向把儀器各部件按前述正確地接好，將三角架放在離鉆孔很近的地方（必須牢固可靠，防止移動）。再把儀器放在三腳架上，使它有頂角10°的傾斜，扣上定向瞄準(zhǔn)器，使瞄準(zhǔn)器邊側(cè)的一條刻線與儀器母線對準(zhǔn)。在三腳架前約1020m地方，前后立兩根標(biāo)桿，使它與儀器瞄準(zhǔn)器成為三點一線（此時瞄準(zhǔn)水泡必須居中），用袖珍羅盤或經(jīng)緯儀測出標(biāo)桿的方位角，這個方位角度數(shù)就是儀器的定向方位。（2）啟動檢查接線無誤后，接上電源，打開穩(wěn)壓器開關(guān)B，此時指針應(yīng)有2024V的直流電壓。打開變流器開關(guān)A，儀器就開始啟動，此時交流器面板應(yīng)該有一