РАСЧЕТ УСИЛИЯ ПРОХОДКИ ПИЛОТНОЙ СКВАЖИНЫ

6.2. РАСЧЕТ УСИЛИЯ ПРОХОДКИ ПИЛОТНОЙ СКВАЖИНЫ

6.2.1. Исходя из закона равновесия сил взаимодействия – усилие проходки пилотной скважины определяют, как сумму всех видов сил сопротивления движению буровой головки и буровых штанг в пилотной скважине:

(27)

где:  - лобовое сопротивление бурению (сопротивление движению буровой головки в грунте) с учетом искривления пилотной скважины;

- сила трения от веса буровых штанг (в скважине);

 - увеличение силы трения от силы тяжести грунта зоны естественного свода равновесия (по М.М. Протодьяконову);

 - увеличение силы трения от наличия на буровых штангах выступов за пределы наружного диаметра;

 - дополнительные силы трения от опорных реакций;

 - сопротивление перемещению буровых штанг в зоне забуривания за счет смятия стенки скважины;

 - сопротивление на выходе при переходе от криволинейного движения к прямолинейному.

Расчет усилия проходки пилотной скважины выполняется для двух пограничных состояний:

-     при благоприятных условиях: при наличии качественного бурового раствора, отсутствие фильтрации раствора в грунт при хорошо сформированной и стабильной пилотной скважине;

-     при неблагоприятных условиях: при обрушении грунта по длине пилотной скважины и фильтрации бурового раствора в грунт.

6.2.2. Лобовое сопротивление бурению  рассчитывается по формуле:

(28)

где:  - сила сопротивления бурению, Н;

I_i – текущая длина пилотной скважины при бурении от точки забуривания до выхода пилотной скважины из земли (от 0 до I), м;

R – радиус кривизны пилотной скважины, м;

 - условный коэффициент трения вращающегося резца о грунт рассчитывается по формуле:

(29)

где: f_p – коэффициент трения резца о грунт;

d_r – диаметр буровой головки, м;

h – подача на оборот рассчитывается по формуле:

(30)

где: n- скорость бурения, м/мин;

w - угловая скорость бурения, об./мин.

Сила сопротивления бурению  при разрушении грунта вращающейся буровой головкой рассчитывается по формуле:

(31)

где: С₀ – коэффициент сцепления грунта, Н/м² (Па);

m – ширина резца, м;

е_р – глубина врезания (вылет резца), м;

r - угол внутреннего трения грунта, радиан.

6.2.3. Сила трения от веса буровых штанг в пилотной скважине  рассчитывают по формуле:

(32)

где: q_ш – погонный вес буровых штанг за вычетом выталкивающей силы бурового раствора, Н/м;

R – радиус кривизны бурового канала, м;

I – длина пилотной скважины, м;

I_i – текущая длина пилотной скважины, м.

 - углы в радианах (1 радиан – 57,3⁰)

 - условный коэффициент трения вращающихся буровых штанг о грунт, смоченный буровым раствором рассчитывается по формуле:

(33)

где: d_ш – наружный диаметр буровых штанг, м;

f_ш – коэффициент трения штанг о грунт, смоченный буровым раствором.

Погонный вес штанг q_ш (за вычетом выталкивающей силы бурового раствора) рассчитывается по формуле:

(34)

где: g_ш – удельный вес материала штанг, Н/м³;

g_ж – удельный вес бурового раствора, Н/м³;

d_ш – толщина стенки штанги, м.