鑽孔壓縮波測試步驟

A. 地堪當中的鑽孔波速測試作用是什麼

1 測試剪切波速，計算等效剪切波速，確定覆蓋層厚度，劃分場地類別
2 測試縱橫波速，計算土動力參數
3 配合土的室內實驗，提供超限建築時程分析所需覆蓋層內各土層剪切波速

B. 剪切波波速測試的剪切波波速測試

波速測試適用於測定各類岩土體的壓縮波、剪切波或瑞利波的波速，可根據任務要求，採用單孔法、跨孔法或面波法。利用鐵球水平撞擊木板，使板與地面之間發生運動，產生豐富的剪切波，從而在鑽孔內不同高度處分別接收通過土層向下傳播的剪切波。因為這種豎向傳播的路徑接近於天然地層由基岩豎直向上傳播的情況，因此對地層反應分析較為有用。
波速試驗作用：
1）劃分場地類型
2）計算場地基本周期
3）提供地震反應分析所需的地基土動力參數
4）判別地基土液化可能性
5）評價地基處理效果 測試前的准備工作應符合下列要求：
（1）測試孔應垂直；
（2）當剪切波振源採用錘擊上壓重物的木板時，木板的長向中垂線應對准測試孔中心，孔口與木板的距離宜為1～3m；板上所壓重物宜大於400kg；木板與地面應緊密接觸；
（3）當壓縮波振源採用錘擊金屬板時，金屬板距孔口的距離宜為1～3m.
測試工作應符合下列要求：
（1）測試時，應根據工程情況及地質分層，每隔1～3m布置一個測點，並宜自下而上按預定深度進行測試；
（2）剪切波測試時，感測器應設置在測試孔內預定深度處固定，沿木板縱軸方向分別打擊其兩端，可記錄極性相反的兩組剪切波波形；
（3）壓縮波測試時，可錘擊金屬板，當激振能量不足時，可採用落錘或爆炸產生壓縮波。
測試工作結束後，應選擇部分測點作重復觀測，其數量不應少於測點總數的10%。
操作原理單孔法波速測試採用的振源很多，如：爆破、空氣壓縮槍、彈簧式S波激發裝置、火箭筒等等。但在一般的場地剪切波速測試中最常用的是敲擊板激振源。敲擊板激振源：剪切波的測試設備—敲擊板激振源將一塊彈性好的木板（木板長約2米，寬約0.4—0.5米，厚約0.1米）受錘擊的兩頭包上鐵板，放在平整的地面上，上面壓上重物，使木板與地面緊密接觸，然後敲擊木板兩側，這樣木板就給地面一個水平沖擊力，激起土層的剪切振動。激發的振動主要為SH波。
敲擊板激振源： 剪切波的測試設備—敲擊板激振源在敲擊沖量一定的條件下，激發的SH波振幅隨木板上重物重量的增大而增大，但超過一定值後影響會有所減少；長板效果比短板好；板與地面的接觸條件對激振效果影響較明顯，板底釘有釘齒、地面上潑水或水泥漿以增大木板與地面接觸的緊密程度可改善激振效果。 測試場地宜平坦；測試孔宜設置一個振源和兩個接收孔，並布置在一條直線上。
測試孔的間距在土層中宜取2～5m，在岩層中宜取8～15m；測試時，應根據工程情況及地質分層，每隔1～2m布置一個測點。
鑽孔應垂直，並宜用泥漿護壁或下套管，套管壁與孔壁應緊密接觸。
測試時，振源接收孔內的感測器應設置在同一水平面上。
測試工作可採用下列方法：
（1）當振源採用剪切波錘時，宜採用一次成孔法；
（2）當振源採用標准貫入試驗裝置時，宜採用分段測試法。
當測試深度大於15m時，必須對所有測試孔進行傾斜度及傾斜方位的測試；測點間距不應大於1m.
當採用一次成孔法測試時，測試工作結束後，應選擇部分測點作重復觀測，其數量不應少於測點總數的10%；也可採用振源孔和接收孔互換的方法進行檢測。

C. 剪切波波速測試的相關公式

壓縮波或剪切波從振源到達測點時間的確定，應符合下列規定：
（1）確定壓縮波的時間，應採用豎向感測器記錄的波形；
（2）確定剪切波的時間，應採用水平感測器記錄的波形。
壓縮波或剪切波從振源到達測點的時間，應按下列公式進行斜距校正：

式中 T ——壓縮波或剪切波從振源到達測點經斜距校正後的時間（s）（相應於波從孔口到達測點的時間）；
TL ————壓縮波或剪切波從振源到達測點的實測時間（s）；
K ——斜距校正系數；
H ——測點的深度（m）；
H0 ——振源與孔口的高差（m）,當振源低於孔口時，H0為負值；
L ——從板中心到測試孔的水平距離（m）。
時距曲線圖的繪制，應以深度H為縱坐標，時間T為橫坐標。
波速層的劃分，應結合地質情況，按時距曲線上具有不同斜率的折線段確定。
每一波速層的壓縮波波速或剪切波波速，應按下式計算：

式中 V——波速層的壓縮波波速或剪切波波速（m/s）；
△H——波速層的厚度（m）；
△T——壓縮波或剪切波傳到波速層頂面和底面的時間差（s）。 壓縮波或剪切波從振源到達測點時間的確定，應符合下列規定：
（1）確定壓縮波的時間，應採用水平感測器記錄的波形；
（2）確定剪切波的時間，應採用豎向感測器記錄的波形。
由振源到達每個測點的距離，應按測斜數據進行計算。
每個測試深度的壓縮波波速及剪切波波速，應按下列公式計算：
式中 VP——壓縮波波速（m/s）；
VS——剪切波波速（m/s）；
TP1——壓縮波到達第1個接收孔測點的時間（s）；
TP2——壓縮波到達第2個接收孔測點的時間（s）；
TS1——剪切波到達第1個接收孔測點的時間（s）；
TS2——剪切波到達第2個接收孔測點的時間（s）；
S1——由振源到第1個接收孔測點的距離（m）
S2——由振源到第2個接收孔測點的距離（m）
△S——由振源到兩個接收孔測點距離之差（m）。
《高層建築岩土工程勘察規程JGJ72－2004》條文說明

D. 橫波(剪切波)波速測試法

一、跨孔法

跨孔法測試中須將振源、檢波器放在不同鑽孔中的同一高程位置上，根據孔水平間距和波傳播歷時，即可求出相應波速。由於該法的原理簡單，測試結果可靠，這一方法一經提出很快在國際上得到了廣泛的應用。

1.跨孔法波速測試的特點

(1)跨孔法波速測試可應用於各種地層，在地下水位以上和地下水位以下都有使用；

(2)在振源孔中採用垂直剪切沖擊，能夠產生水平傳播、垂直偏振的剪切波，可在原位上測得土層中剪切波的波速；

(3)在鑽孔間距適當時，跨孔法波速測試可測定地層中低速軟弱夾層的剪切波速值；

(4)它在測試中把振源和接收器都埋設在土中，現場測試受外界干擾較少，因此也可以用於在已有的結構物下的波速測試。

(5)由於跨孔法測試技術的測試深度較大，因此從理論上講，可以測試到鑽孔所能達到的最大深度。

2.跨孔法試驗儀器設備

跨孔試驗主要由鑽孔、激振、檢波器和記錄波信號等環節組成。所需試驗儀器設備則包括振源、接收器、放大器、記錄器等。

(1)振源 在工程中，跨孔試驗的主要測試對象是地層所傳播的剪切波。這就要求振源產生的S波與P波能量之比盡可能地高。爆炸振源是以往地震勘探中的常用振源。鑽孔內(通常充水)的雷管或少量炸葯的爆炸，可產生地震波和流體膨脹產生壓縮波，作用於孔壁之後傳至地層，在地層中可同時產生P波和S波。改變爆炸能量可定量控制S波和P波間的能量分配，爆炸能量越高，S波能量越大，這種效應在淺層更加明顯。

由於S波是P波的反射波，在上述一個復雜的波序列上識別S波的初始點將比較困難。

跨孔法波速測試採用的振源有兩種：爆炸振源和機械振源。現在大多用的是機械振源。

井下剪切波錘是一種常用的機械型振源(圖7-1)，它適用於各類土層。這種裝置由一個固定的圓筒體和一個滑動重錘組成。測試時，把該裝置放到鑽孔某一深度處，通過地面的液壓裝置將4個活塞推出使筒體緊貼井壁，然後向上拉連接在錘頂部的鋼絲繩，使活動重錘向上沖擊固定筒體。此時會產生剪切振動。由於振源作用力方向的改變，使接收到的S_V波初至相位差180°，這對辨別S_V波的初至是有益的。完成一個測點的測試後，可以通過地面的液壓裝置將4個活塞縮回，再放到另一個深度，繼續進行測試。

(2)接收器 跨孔法波速測試時，無論什麼樣的振源，都會產生復合波。這就要求接收器既能觀察到垂直振動分量，又能觀察到水平振動分量以便更好地識別剪切波到達的時刻。所以一般採用三分量檢波器。其中豎向分量主要用來識別S_V波。同時，三分量波形記錄器還可以進行互相校核資料、分析結果的可靠性。

圖7-1 井下剪切波錘結構簡圖

(3)放大器 跨孔法波速測試可以採用普通多通道放大器。各通道必須有較一致的相位特性，並配有可調節的增益裝置。放大器的放大倍數一般要求大於2000；同時要求內部噪音小；頻率特性適宜，抗工頻干擾能力強。

(4)記錄器 跨孔法波速測試所用的記錄器要求具有0.2ms的記錄、掃描能力，其掃描速率可以調節，以便波形的識別。目前國內常用的有SC-10、SC-16、SC-18型紫外線感光記錄示波器。

3.現場測試方法

(1)測試前的准備工作 測試前的准備工作包括：鑽孔數量、鑽孔尺寸、鑽孔布置方法和鑽孔間距的確定和記錄、下套管和灌漿、鑽孔垂直度測量等方面的工作。

(2)現場測試方法 跨孔法波速測試方法有兩種：①一次成孔測試法，它是當用於跨孔測試的鑽孔數量、深度、孔徑和孔距等設計好之後，將所有的鑽孔一次性鑽完，然後將套管下至距孔底2m處，然後灌漿，待漿液凝固後，便可進行測試；②分段鑽進分段測試法，它一般是用三台鑽機同時鑽進，當鑽至預定深度後提出鑽具，與此同時，將檢波器放入孔底同一標高，用重錘敲擊取土器使其產生波。該方法主要用於厚度不太大的第四紀土層。

4.資料整理

(1)波形記錄的現場識別 波形識別是跨孔法波速測試的重要工作。跨孔法波速測試中所記錄的波動信號曲線主要由體波組成。一般分三個階段：第一階段是從零時開始至直達波能量的到達，其信號除受外部干擾出現毛刺外，基本上是一條接近於直線的平穩段；第二段從波的第一個初至起至第二個初至止，此段屬於P波段，振幅小，頻率高；第三段是以S波為主的部分，振幅大，頻率低。

(2)波形的室內判讀 室內判讀主要是精確地判讀出P 波初至時間和第一個 S 波到達的時間。

(3)數據的整理和計算 完成波形識別工作後，記錄兩接收孔間 P波和S波的傳播時間t_P、t_S。根據振源孔和測試孔之間的距離，以及鑽孔垂直度量測結果，求出直達波的傳播距離L，並由式(7-5)分別求出P波和S波的波速t_P、t_S：

土體原位測試與工程勘察

式中：υ_P，υ_S為分別為P波和S波的波速(m/s)；L為直達波的傳播距離(m)；t_P，t_S分別為P波和S波的傳播時間(s)。

同一測點P波和S波的波速的測試誤差，應控制在5%～10%之內，否則必須分析原因或者重新測試。

二、單孔法

單孔法波速測試是在一個垂直鑽孔中進行波速測試的方法。按激振和檢波器在鑽孔中所處的位置不同，單孔法又可分為四種：①地表激發，孔中接收(下孔法)；②孔中激發，地表接收(上孔法)；③孔中激發，孔中接收；④孔中激發，孔底接收。

1.測試設備

除了振源外，單孔法波速測試的其他儀器設備與跨孔法基本相同。單孔法波速測試常選用的振源為剪切波振源，其優勢波為S_H波(S_H波是一種剪切波，其質點振動方向平行於地面)和S_V波，具有可重復性和可反向性。一般採用(圖7-2)所示的激振方式：

圖7-2 單孔法的測試工作原理示意圖

2.測試方法

現場測試工作包括如下內容：鑽孔、設置振源和檢波器、確定測點間距。

(1)鑽孔：鑽孔附近地面應盡可能幹凈，鑽孔時應盡量減少孔壁土擾動，待測孔鑽到預定深度時，如地層軟弱應下套管護壁，套管與孔壁間用灌漿和填砂法處理。

(2)設置振源：用敲板法作振源時，在距孔口1.0～3.0m處放置一長度2.0～3.0m的木板或混凝土板，並與地面貼緊，上壓5kN左右的重物，以防止板的滑移。板的中垂線應通過孔口，用錘沿板縱軸從兩個相反方向水平敲擊板端以產生水平剪切波。當板中心的高程與孔口相差較大時，應量測並記錄下來，以便作修正之用。

(3)設置檢波器：當檢波器在孔內不同深度處接收剪切波時，應將其固定在孔壁。當只需測定地層中的P波時，檢波器就不一定要和孔壁貼緊，但在這種情況下，孔中必須注滿水或泥漿。有時為了整理資料上的方便可將兩只檢波器同時放入孔中。根據它們的間距，用兩個檢波器接收同一激振下初至波傳播的時差來計算波速，提高分析精度。

(4)測點間距的確定：測點間距原則上應使相鄰兩點時間差大於記錄上可讀精度。對於土層，一般以0.5～2.0m為宜。當有較薄夾層時，應適當調整測點間距使得薄夾層中至少布置兩個測點。

3.測試資料的整理

單孔法波速測試時，P波和S波識別方法與跨孔法相同。但當振源激發點距孔口距離較大時，應作修正。其方法是將實測斜距行走時間(t)按式(7-6)換算成垂距行走時間(t′)：

土體原位測試與工程勘察

式中：t′為修正後的垂距行走時間(s)；t為在記錄上讀取的斜距行走時間(s)；h為孔中檢波點距孔口距離(s)；x為孔口距振源激發點的距離(s)。

E. 壓縮波的正文

在氣體動力學中，波是擾動區和未擾動區的分界面。若穿過此界面，擾動使氣體的壓強升高，則此波稱為壓縮波；反之稱為膨脹波。一維非定常流動中的壓縮波的形成可用圖1說明。圖1a上方表示一個原來裝有壓強和密度分別為p0，和的靜止氣體的管道。當活塞以無限小的速度dv向右運動時，活塞右側相鄰的一層氣體被壓縮，壓強和密度分別升高一個微量dp和，並被迫以與活塞同樣的速度向右運動。接著，已運動的氣體又推動右邊相鄰的氣體。如此一層一屋往右傳播，即活塞的運動在靜止氣體中產生擾動並以一定的速度在未擾動氣體中傳播。這種微弱擾動的傳播速度等於聲速。過一定時間後，擾動傳播到A-A'位置，AA'面便是擾動和未擾動區域的分界面。這個分界面就是壓縮波。圖1a下方表示在某一對應的瞬間氣體壓強p沿管長x的分布。反之，若活塞以速度dv向左運動，產生的擾動使活塞右側氣體壓強和密度減小，相應的波稱為膨脹波。壓縮波和膨脹波有一個根本區別：對於一系列前後相繼的壓縮波（圖1b），後面的波的傳播速度比前面的波快，最終可能疊在一起形成一道突躍的壓縮波，即激波；膨脹波則相反，不會形成突躍的膨脹波。一維非定常波主要用來分析各種管道中的非定常流動。在二維和三維定常超聲速氣流中，擾動和未擾動區的分界面就是馬赫波（見馬赫錐）。超聲速氣流經過一系列馬赫波膨脹加速，也稱為膨脹波，若增壓減速，則稱為壓縮波。定常超聲速氣流繞凸壁表面和凹壁表面的流動就是膨脹波和壓編波的典型例子（圖2）。當氣流繞凸壁表面時（圖2a），氣流的馬赫數逐漸增大，馬赫角逐漸減小，依次的波逐漸向下游傾斜，形成向下游張開的一個扇形連續膨脹區（見普朗特－邁耶爾流動）。繞凹壁則情況相反（圖2b），諸波依次有匯交的趨勢，在諸壓縮波匯交時，一系列微弱壓縮波疊在一起，形成激波。在定常超聲速氣流中，氣體速度，壓強等的變化都是以壓縮波、膨脹波或激波的形式出現的。

圖1 一維非定常流動中的壓縮波

圖2 二維定常超聲速氣流中的膨脹波和壓縮波

F. 剪切波波速測試的波速試驗現場

天然地基，常常不是單一的勻質土體，而是具有多層結構的非勻質土體，為了解地基土
層的空間分層變化情況，提供與波速相關的岩土動力學參數、計算土層的剪切模量、了解地
基的軟弱地層、分析地基土的類型和建築物場地類別，進行地震土的地震反應計算等，必須
使用波速測井這種地球物理方法。
單孔波速測試的原理
當 S波穿過地層時，他們遇到構造不連續界面時會發生折射或反射，並使其振動方面發
生偏振。當發生偏振的 S波的岩石顆粒僅在水平面中運動時，稱為 SH 波。當岩石顆粒在岩波傳播方向的豎直平面里運動時，這中 S波稱為 SV 波。
SH 波 水平偏振橫波。質點在垂直於入射平面的方向上振動的波叫水平偏振
橫波。
SV 波 垂直偏振橫波。質點在入射平面內且與傳播方向垂直振動的波叫垂直偏
振橫波。
利用直達波的原理，由振源產生的壓縮波（又稱 P波）和剪切波（又稱 SH 波），經過岩（土）體，被放置在孔中的三分量檢波器接收，根據波傳播的距離和走時計算出場地土的波速，進而評價場地土的工程性質。
原位測定壓縮波（P波）、剪切波（SH 波）在岩（土）體中的傳播速度，從而避免了室
內測試所帶來的誤差。
優點：直接對地層測試、結果相對精確且不需要任何場地（只要能成孔）。
當地面振源激發產生剪切波信號時，剪切波信號便從震源發出穿過地層介質，到達井下三分量探頭，探頭中的檢波器，經過機電轉換把地震的振動信號轉換成電信號，通過電纜傳送到波速測試儀，由測試儀器記錄並顯示剪切波波形。
（1）.在測井工作中，井口、震源、測井探頭三點構成了一個直角三角形。
（2）.在測井過程中只要知道了兩個測點的深度和剪切波的傳播時間則兩點間的深度之間地層介質的平均波速滿足： 鑽孔
測試剪切波的鑽孔有一定的要求，主要如下：
孔徑的要求：
按測井探頭口徑的需要，鑽頭一般經常使用 50～60mm、90~105mm、110~130mm,
根據測井需要，鑽孔直徑應該比測井探頭直徑大 3～125px。
鑽孔井壁的要求：
井壁要求光滑，井徑變化較小，上下一致。在鬆散和結構復雜的地層鑽井，除
了更換鑽具外，鑽進的速度也要適當控制以保證鑽孔質量。井孔的傾斜要求不能超
過 5°，否則測井資料的可靠程度大大降低。尤其跨孔法，對鑽孔的要求更嚴，否
則誤差較大。
測井對鑽孔時間的要求：
一般測井的時間要求比較特殊，受到終孔時間的限制。一般來說，在鑽機打完
井後，馬上對鑽進進行擴孔、泥漿護壁等工作，這些工作完成後立即開始進行測井。
打鑽工作一般在白晝進行，在完工後 24 小時以內，應該完成波速測井的工作，為了
防止周圍環境和人文干擾，測井有時要在夜深人靜時進行，尤其受人文、交通干擾
較大的地區，選擇合適的時間測井也是一種很好的防干擾措施。
鑽孔附近地面應盡可能平整：
鑽孔時應盡量減少孔壁土層擾動，待測孔鑽到預定深度時，如地層軟弱應立即
下套管護壁，套管與孔壁間應灌漿和填砂法處理，以保持套管與孔壁間的緊密接觸。
關於使用各種套管的問題：
測量有套管鑽孔的剪切波速度，實踐證明還是比較不容易的。盡管有的文獻曾
給出有套管鑽孔的剪切波速度和無套管測量結果是一致的，但沒有指出是如何測量，
如何處理才能得到與沒有套管時測井的一致的結果。
對振源的要求
剪切波振源應採用錘和上壓重物的木板，壓縮波振源宜採用錘和金屬板。
對木板激振源的一般尺寸要求：木板長約 2.5 米，寬約 0.3－0.5 米，厚約0.1 米。受錘擊的
兩頭報上鐵板；通過敲擊木板兩側，這樣木板就給地面一個水平沖擊力，激起土層的剪切振
動。
大錘的要求：8 磅或 10磅。
現場測試注意事項
為獲得高質量的波形紀錄，測試前應調整好儀器設備，保證各設備可靠連接。另外，
現場要注意以下的問題。
1. 作為振源的木板應選用彈性和韌性較好的木板，不宜用鐵板或水泥板。木板錘
擊的兩頭可包上鐵皮或用一塊比木板截面稍大的鐵板墊在木板兩頭以便多次
使用。
2. 井孔應與木板長軸線垂直，即井孔到木板的距離相等，這是保證木板兩面敲擊
後，剪切波恰好反向的一個基礎。孔源距應是井孔到木板中心的垂直距離。
3. 木板與表土層耦合的好壞直接關系波形採集的好壞。現場可在選定放木板的地
方撒一層砂子，放上木板來回磨動，然後拿開木板，耦合好壞一目瞭然，在有
空缺處再撒砂子，反復數次可達到最佳效果。
4. 現場可將汽車直接壓在木板上。無汽車可用重物。重物的重量應保證錘擊時沒
有大的位移，另外重物應盡可能在木板上均勻分配。當重物質量有限時，在木
板地面加帶鋼釘的鐵板或木板打孔插鋼筋。
5. 測剪切波時，錘擊力要盡量保證水平。錘擊要干凈利索，避免二次或多次擊打。
6. 每次放下或提升換能器到一個新深度應保留十幾秒後再測，這樣可避免泥漿擾
動干擾。
7. 在換能器上要配接吃力拉繩。根據經驗，最好是鋼絲細繩，細鋼絲繩伸縮性小，
抗拉性強，不易纏繞。（探頭帶鋼絲最好）
8. 測有泥漿護壁的鑽孔，最好從孔底測起，避免因泥漿沉澱引起卡換能器和測量
深度不夠情況。
9. 剪切波不能在水中傳播，但根據實測經驗，在有濃泥漿護壁的鑽孔中，可以在
換能器不與鑽孔壁緊密接觸的情況下測得很好的S波震相，為測量提供了方便。
另外泥漿濃可以減少塌孔的可能性。
10. 測有套管的鑽孔，要避免鋼絲繩與套管直接接觸。
11. 測量時如遇塌孔卡住換能器，在人力拉不動的情況下，最好將鑽機用不帶鑽頭
的鑽桿放到合適深度，用沖洗的方法慢慢的提升，這樣可保護換能器。
12. 在用氣囊式換能器時，用高壓氣筒慢慢打氣，打一下停一下，看是否已耦合，
如提不動，則耦合好。切忌連續打氣，將氣囊脹破。杠桿式可將換能器提到一
定高度後，放鬆電纜後，看是否下滑。
13. 隨著測試深度的增加，有效信號的頻率會有所降低，對數據的准確讀取有一定
的影響（可選在有效波起跳點或第一波峰處）。
14. 隨著測試深度的增大，S波信號能量逐漸減小。為提高有效信號的幅度，單純
增加激發能量也會增大雜訊的干擾。在選擇適當激發能量的同時，採用多次疊
加的方法不僅能提高有效信號能量，還可壓制雜訊。

G. 光面爆破法的分區起爆順序

光面爆破掘進時有兩種施工方案，即全斷面一次爆破和預留光面爆破層分次爆破。

全斷面一次爆破時，按起爆順序分別裝入多段毫秒電雷管或非電塑料導爆管起爆系統起爆，起爆順序為掏槽孔→輔助孔→崩落孔→周邊孔，多用於掘進小斷面單線隧道和巷道。

在大斷面的隧道和硐室掘進時，可採用預留光面爆破層的分次爆破。採用超前掘進小斷面導硐，然後擴大至全斷面，這種方法又稱為修邊爆破。修邊爆破的優點是根據最後留下光面爆破層的具體情況調整爆破參數，這樣可以節約爆破材料，提高光面爆破效果和質量；其缺點是施工工藝復雜，增加了輔助時間。

為保證光面爆破的良好效果，除根據岩層條件、工程要求正確選擇光面爆破參數外，精確的鑽孔也極為重要，是保證光面爆破質量的前提。對鑽孔的要求是「平」、「直」、「齊」、「准」。

炮孔要按照以下要求施工：

(1)所有周邊孔應彼此平行，並且其深度一般不應比其他炮孔深。

(2)各炮孔均應垂直於工作面。實際施工時，周邊孔不可能完全與工作面垂直，必然有一個角度，根據炮孔深度一般此角度取3°～5°。

(3)如果工作面不齊，應按實際情況調整炮孔深度及裝葯量，力求所有炮孔底落在同一個橫斷面上。

(4)開孔位置要准確，偏差值不大於30mm。對於周邊孔開孔位置均應位於掘進斷面的輪廓線上，不允許有偏向輪廓線裡面的誤差。

(7)鑽孔壓縮波測試步驟擴展閱讀

作用機理

炸葯爆破是產生的沖擊波和高溫高壓氣體均作用在眼壁上，炮眼周圍的岩石因受到強烈的壓縮破碎，與此同時形成的壓縮應力波向四面八方傳播。沖擊波的傳播速度比壓縮波快得多，並很快衰減成聲波不再起到壓縮作用。粉碎圈以外的岩石在壓縮波作用下產生徑向裂縫，當壓縮波傳到自由面時，因彈性能的釋放又以拉伸波的形式向反方向傳播，此時中心部分。

因空間加大和氣體壓力降低，彈性能於此處山開始釋放，生成的拉伸波向離開炮眼中心方向傳播。此二拉伸波在其傳播過程中把岩塊從岩體中拋擲出去，最後形成相互作用的爆破漏斗。當爆破參數選取合理，將形成連續的光滑壁面。

參考資料來源：網路-光面爆破法

參考資料來源：網路-光面爆破

H. 打孔植筋流程

步驟一：鑽孔
根據設計圖的配筋位置及數量，錯開原結構鋼筋位置，標注出植筋位置。用沖擊鑽鑽孔，鑽頭直徑應比鋼筋直徑大5mm左右，鋼筋選用φ25鋼筋，鑽頭選用φ30的合金鋼鑽頭。孔深大小15d(375mm)，實際鑽深400mm。鑽孔時，鑽頭始終與柱面保持垂直。

步驟二：清孔除塵
清空除塵是植筋中最重要的一個環節，因為孔鑽完後內部會有很多灰粉、灰渣，直接影響植筋的質量，所以一定要把孔內雜物清理干凈。方法是：用防脫毛毛刷，套上加長棒，伸至孔底，把灰塵、碎渣帶出，再用壓縮空氣，吹出孔內浮塵，來回三遍，吹完後再用脫脂棉沾酒精或丙酮擦洗孔內壁。但不能用水擦洗，因酒精和丙酮易揮發，水不易揮發。用水擦洗後孔內不會很快乾燥。鑽孔清洗完後要請設計等有關單位驗收，合格後方可注膠。

步驟三：注膠
植筋膠是AB組分專用成品，取一組強力植筋膠，裝進套筒內，安置到專用手動注射器上，慢慢扣動板機，排出鉑包口處較稀的膠液廢棄不用，然後將螺旋混合嘴伸入孔底，如長度不夠可用塑料管加長，然後扣動板機，板機孔動一次注射器後退一下，這樣能排出孔內空氣。為了使鋼筋植入後孔內膠液飽滿，又不能使膠液外流，孔內注膠達到80%即可。孔內注滿膠後應立即植筋。

步驟四：植筋
在注膠前梁底模板就已支好，便於植筋後鋼筋定位。植筋前要把鋼筋植入部分用鋼絲刷反復刷，清除銹污，再用酒精或丙酮清洗。鑽孔內注完膠後，把經除銹處理過的鋼筋立即放入孔口，然後慢慢單向旋入，不可中途逆向反轉，直至鋼筋伸入孔底。

步驟五：固化
鋼筋植入後，在梁底模板上定位，在強力植筋膠完全固化前不能振動鋼筋。強力植筋膠在常溫下就可完成固化，按膠水說明書中指定固化時間待其固化後便可進行下道工序施工。

步驟六：檢驗
在植筋施工前，要對所用鋼筋及植筋膠進行現場拉拔試驗，以確定鋼筋及植筋膠是否符合設計要求。
方法是：製作與要植筋部位混凝土構件相同強度等級的混凝土試件，按植筋步驟，植入3組鋼筋，待植筋膠完全固化後，進行拉拔實驗。實驗用專用的鋼筋測力計，當加力達到Ⅱ級鋼筋屈服強度(450N/mm2)時，出現頸縮現象，繼而拉斷。
測試時測力計施加於卡具的力應符合FC≥FYK(FC：測力計施加的力，N/mm2;FYK：鋼筋的屈服強度，N/mm2)試驗需證明：植筋用的植筋膠強度大於鋼筋的屈服強度，植筋的破壞是鋼筋的屈服破壞，不是膠的粘結破壞，這表明鋼筋和植筋膠都是合格的。
植筋後進行非破損性拉拔試驗，用來檢測工作狀態下的植筋質量，檢測的數量是植筋總數的10%。檢測中，測力計施加的力要小於鋼筋的屈服強度、大於由設計部門提供的植筋設計錨固力值。公式為：FM<fc<fyk(fc：測力計施加的力，n p="" mm2)檢測實驗合格後就可進行下道工序。

步驟七：綁筋、支模、澆注混凝土
鋼筋在抗拉拔試驗合格後就可按施工圖開始綁筋、支模、澆注混凝土。

I. 　現場波速測試

現場原位波速測試可為工程抗震設計和研究土的動力特性提供具體參數。這對高層建築日益增多和多地震的我國來講，具有特別重要的意義。波速測試的傳統方法，是先用鑽機開孔，後在孔中作波速測試，可分單孔法和跨孔法。波速靜探為新的波速測試方法，同時又可做靜探測試；本節還介紹地脈動測試。它們都是為工程抗震設計提供必要參數的。

（一）波速靜力觸探測試

波速靜力觸探儀（seismic cone penetrometer）由美國人Ertec Western研製，並由加拿大R.G.Campanella等人改進而成。我國南京建工學院已研製成功，由浙江南光地質儀器廠生產。它是在電測靜力觸探儀的基礎上加上一套測量波速的裝置（見圖7—1），即在靜力觸探頭上方裝一檢波器，在地面放置一條厚鋼（木）板，可用大鐵錘敲擊鋼（木）板，使板與地面產生剪切力，土層振動產生彈性波。大鐵錘和檢波器分別和地面的示波儀相連，可測得彈性波（主要是壓縮波和剪切波）到達檢波器的時間，從而測得波速等參數。

1.試驗設備

（1）靜探壓入裝置；

（2）激振鋼（木）板：板尺寸一般為250cm×30cm×5cm，上壓＞500kg重物；

（3）探頭：單、雙橋靜探探頭及安裝其上方的三分量檢波器；

（4）大鐵錘；

（5）觸（激）發器；

（6）孔口（地表）接收或放大記錄儀器：主要採用多道地震儀，要有增強疊加功能，如SDZ-01地震儀、Es125地震儀或SC20型—SC16型光線示波儀。

可根據地層情況、試驗要求及各單位具體條件，靈活選用壓入設備及試驗儀器。

2.試驗原理

波速靜探和鑽孔波速法一樣，都是利用直達波。做檢層法時，以孔口敲板作為振源，利用孔口及孔中檢波器測出波傳播這段路程的時間，即可求得波速。其計算原理如圖7—2示。因激發板離孔口有一段距離（2—4m），地震波行走的路程是斜距（一般按直達波考慮）而不是垂距。因此，採用垂距（地層厚度）計算波速時，應將斜距讀時校正為垂距讀時，其公式為：

土體原位測試機理、方法及其工程應用

式中：t′——垂距讀時；

t——斜距讀時（實測）；

S——激發板到孔口距；

H——垂直距離。

圖7—1單孔波速靜力觸探測試示意圖

設測點D位於層面（圖7—2），波通過層面時會產生折射，為簡化計算，將波傳播的行程ABC折線簡化為直線AC（直達波），則C、D層的剪切波速V_s等於

土體原位測試機理、方法及其工程應用

式中，

、

為剪切波分別到達土層（或某一深度間隔）頂、底面的時間；其它符號見圖7—2所示。

敲擊激振板產生的波也會從探桿中傳播到孔內檢波器中，從而產生干擾。為了減少這種干擾，可採取一些措施來解決，如水平敲擊可使探桿中向下滑行的波能量變得很小；激振板和探桿之間不接觸或隔振；在波在探桿上滑行的起始深度（一般在0.5m以內）內加大孔徑。

圖7—2土層波速計算示意圖

水平敲擊激振板，板與地面間產生相對剪切滑動，這時在土層中激發出剪切波S和壓縮波P，且V_p＞V_s。為了能准確辨認出第一個剪切波到達的時間，從而准確計算V_s，就要求振源能產生優勢的剪切波（水平敲擊）；同時，為正確識別剪切波與壓縮波，要求振源是可重復的，且能反向（圖7—3）。

圖7—3P、S波的識別

在波速測試中，分別測定壓縮波P和剪切波S初始到達檢波器（拾震器）的時間是試驗的中心環節。其方法如下：

首先在各測點的原始波形記錄上識別出P波和S波序列。第一個起跳點即為P波的初至點。然後根據下列特徵識別出第一個S波到達點。

（1）波幅突然增至為P波幅值的2倍以上（圖7—3a）。

（2）周期較P波周期至少增加2倍以上（圖7—3b）。

若在鋼（木）板的兩端分別敲擊，一般壓縮波的初至極性不發生變化，而第一個剪切波到達點的極性則產生180°的改變。因此，極性波的交點即為第一個剪切波的到達點；此交點的橫坐標即為剪切波初至時間t。這種示波儀可和計算機相連，把波形訊號貯存到簡易磁碟上，可隨時取出，將同一深度的兩個極性波重疊顯示在示波儀熒光屏上，則極性曲線的第一個交點便很容易在熒光屏上識別出來，從而可精確測定時間t（圖7—4）。

在波速靜探測試中，應變幅較小（10^-5—10^-7），不及強震時的應變值（10^-3—10^-4）。因土的模量值隨應變增加而呈非線性降低（圖7—5），故此法測得的動剪切模量（G_d）是最大值，應用時應注意。

土體原位測試機理、方法及其工程應用

式中：ρ——土層密度（g/cm³）;

G_d——土的動剪切模量（kPa）;

V_s——S波波速（m/s）。

圖7—4示波儀上顯示的極化S波訊號圖

還可根據G_d計算出土的動彈性模量E_d。

土體原位測試機理、方法及其工程應用

式中，μ_d為土的動泊松比；其它符號意義同前。

土體原位測試機理、方法及其工程應用

二式中：V_p——地層的壓縮波速度（m/s）;

V_s——地層的剪切波速度（m/s）；

ρ——地層的密度（t/m³）;

G_d、E_d——分別為地層的動剪、動彈性模量（kPa）。

圖7—5動剪切模量Gd和剪應變γ的關系

綜上所述，可將配有觸探車和計算機的波速靜力觸探試驗步驟歸納如下。

（1）把條形厚鋼（木）板置於離孔位2.5m左右遠的地面上，清除鋼板下方的石子等物，並將觸探車壓在鋼板上（可將鋼（木）板用液壓裝置安放在車底座後下方，以便自由升降和固定），以使鋼（木）板緊貼地面。

（2）將聯接波速靜力觸探頭的電纜和大鐵錘的導線與示波儀相連；注意觸探桿和車身不得接觸，以免波通過觸探桿先期到達檢波器。

（3）將觸探頭壓入，同時測記錐頭阻力、側壁摩阻力和孔隙水壓力。

（4）到預定深度後停止壓入，調整示波儀旋紐到測試狀態。

（5）用大錘敲擊鋼（木）板一端激振，並將波形訊號貯存在與示波儀相連的計算機簡易磁碟上；然後，用大錘敲擊鋼（木）板另一端，同樣把波形訊號貯存在磁碟上。

（6）為取得最佳效果或求得平均時間值，可放大訊號或重復步驟（4）和（5）。

（7）如繼續進行試驗，可重復步驟（3）—（6）。

波速靜力觸探試驗的優點有：

（1）同時做靜力觸探試驗和波速試驗，互不幹擾，效率高，應用面廣。

（2）做波速試驗時，比通常的跨孔波速試驗可節省一個探孔，大大節省測試時間和費用。

（3）檢波器緊貼孔壁，位置固定，測試精度高。

實踐證明，波速靜力觸探法的有效測試深度已達40m，最淺不得小於0.5m，最佳測試深度范圍為3—30m。其測試成果見圖7—6。

圖7—6波速靜探成果曲線（據袁燦勤等，1990）

波速靜力觸探所測剪切波速資料是非常有用的，是地基抗震設計不可缺少的。在土的物性中，對地震反應起決定作用的是剪切波速。地面運動的卓越周期和加速度（速度、位移）幅值均與覆蓋土層的剪切波速有關，如（7—6）式。

土體原位測試機理、方法及其工程應用

式中：T₀——地震波的卓越周期（s）；卓越周期指地震波組成中出現次數最多的周期。

H——上覆土層的厚度（m）；其餘符號意義同前。

用

波長法則可計算地基固有周期，見（7—7）式，與地脈動測試（見後）的卓越周期T₀相當。

土體原位測試機理、方法及其工程應用

式中：H_i——第i層厚度；

V_si——第i層S波速；

一般應計算到V_s＞500m/s的地層。T₀單位為秒。

（二）波速測試綜述

1.直達波測試

在進行工程勘察時，淺層地震勘探具有明顯的優點，其精度和解析度較高。波速測試就是淺層地震勘探的一種。由震源出發，直接到達各接收點的波稱直達波。它反映了淺層介質的彈性特點，廣泛用於了解地基岩土的彈性模量、泊松比等動力參數；也可根據動靜參數對比，進一步求出靜力參數。

與縱波相比，橫波的特點是波速低。在用敲擊大板作為振源的條件下，橫波還具有振幅大、衰減慢、頻率低的特點；如果進行正、反向敲擊時，直達橫波還具有反相位特點（圖7—4）。但是，對於反射橫波來說，因受反射面條件的影響，正、反向敲擊的相位關系則比較復雜，並不總是反相位。對橫波勘探資料解釋，首先要對橫波的時間剖面進行解釋，並計算出各層波速，然後利用波速計算出彈性參數。

依不同的現場條件和設備條件，以及欲測動力參數，可選擇不同的方法進行直達波（波速）測試。在同一個試驗深度上，應重復試驗，以保證測試質量。

（1）單孔法：利用單一鑽孔，孔內激發地面接收或地面激發孔內接受直達波，測得地表至測點間地層的平均波速。

單孔法多用地面激發，激發裝置應盡量靠近孔口，以減少測量誤差。由於波會隨深度衰減，因而單孔法的測試深度有限，一般不超過80m。波速靜力觸探測試中的波速測試，就屬於單孔法。它自行鑽孔，檢波器緊貼孔壁，測試精度高，費用低，速度快，適宜用在層次少或土層軟硬變化大的場地。

單孔法也常先用鑽探一次成孔，然後下入塑料套管；在套管壁與孔壁之間的孔隙中填入砂子，並加以密實；然後將電纜、檢波器及空氣囊一起放入套管；達到預定測試深度後，立即對氣囊充氣，以便將檢波器固定貼緊在套管壁上。然後在地表用大錘敲擊壓有重物的厚木板，用地震儀（或動測儀）接受，和波速靜力觸探測試波速方法類似。從孔底向上，按預定測試深度依次作完。如果在不會塌孔的硬粘性土等地層中測試，也可不下套管，用泥漿護壁進行測試，測試精度比下套管要好。由於單孔法多在地面激振，波會隨深度增加而衰減，使接受訊號變弱。因此，單孔法測試深度有限，淺層效果好，最深不超過80m。測試深度與激振能量有關。

（2）跨孔法：在相距4—5m的兩個平行鑽孔的相同深度上，在一孔中激發，在一孔中接收直達波。從波形圖上讀到從激發訊號至橫波初至信號之間的時間差，除以兩鑽孔的中心距，即可求得該地層的橫波波速。宜布置兩個檢波孔，以便校核平均。

跨孔法測試深度較大，且須試前鑽2—3孔，測試成本較單孔法高。在求分層波速上，精度高於單孔法。

2.地脈動測量

隨著我國高層建築物的日益增多和抗震法規的執行，一般都要求進行地脈動測量，以提供建築物抗震設計參數。

在非人為因素的自然條件下，地表每時每刻都以微小的振幅不停地振動著，振幅一般僅有數微米，振動周期一般為0.05s至數秒。地脈測量選擇沒有干擾的時候（一般為深夜或凌晨）進行，連續觀測5min以上，用放大1000倍以上的專用地震儀觀測。原始記錄及其處理後的曲線見圖7—7。在此圖的微震記錄中，以零線作為時間軸，可得波形與零線交點，取相鄰兩交點時差△t的兩倍，就是波的周期T。一般取2min的連續記錄進行統計，數出各種周期出現的次數（即頻度），於是可得圖7—7c的周期頻度曲線，曲線上頻度最高的周期，即為卓越周期，以To表示。圖7—7b是地基微動頻譜曲線，振幅最高的為卓越振幅。地基土的卓越周期是反映地基土抗震條件的最主要參數，須避免建築物自振周期和場地卓越周期相同。

圖7—7確定卓越周期圖

（三）波速資料的應用

1.劃分建築場地抗震類別

我國工業與民用建築抗震設計規范（TJ₁₁-78修訂本及GBJ₁₁-89）中將場地按覆蓋層厚度H和平均剪切波速

分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四類，如表7—1所示。

表7—1建築場地的抗震分類

註：f_k為地基承載力標准值。

按表7—1的場地條件分類，既抓住了影響地面運動特性的兩個主要因素，又考慮了過去的經驗，比較簡便合理。

表7—1中的場地土類別分兩種情況，當為單一土層時，土的類別即為場地區類別；當為多層土時，場地土類別，應根據地面下15m，且不深於覆蓋層厚度范圍內各土層的類別和厚度綜合判定。按厚度加權平均的方法求土層平均剪切波速

，按（7—8）式計算，再按表7—1劃分抗震類別。

土體原位測試機理、方法及其工程應用

場地覆蓋層厚度應按地面至V_S＞500m/s的土層或堅硬頂面的距離確定。該頂面以下各土層V_S均大於500m/s或皆為堅硬土，薄的夾層或孤石應包括在覆蓋層之內。

建築場地抗震分類是利用設計反應譜（見抗震規范）計算地震荷載的必要條件。

2.求土的工程性質指標

許多單位和個人把彈性波速同土的工程性質指標建立起相關經驗式。現摘錄一些V_s與其它指標之間的關系式。如日本Tovouchik經驗式為：

土體原位測試機理、方法及其工程應用

上四式中：K₀——基床系數（100kPa）;

q_u——無側限抗壓強度（100kPa）;

P₁——屈服壓力（100kPa）；

土體原位測試機理、方法及其工程應用

式中：N——標貫擊數；

V_s——剪切波速（m/s）。

國內有的單位還將V_s與e、C、I_L、Φ、γ等建立了關系式。應用上述經驗式時，須結合當地土質情況進行驗證。

3.判別砂土或粉土的地震液化

剪切波速越大，土越密實，土層越不易液化。據此，國內、外都在應用V_s來評價砂土或粉土的地震液化問題。

（1）天津TBT1-88規范：

土體原位測試機理、方法及其工程應用

式中：V_scri——臨界波速（m/s）;

K_v——地震系數，烈度為7度時，取42;8度時，取60;

d_s——飽和砂土或粉土所處深度（m）。

如實測的V_si＞V_scri不液化

V_si＜V_scri液化。

（2）國家地震局工程力學所判別式：

土體原位測試機理、方法及其工程應用

式中：K_v——地震系數，烈度為7、8、9時，分別取145、160、175;

d_w——地下水埋深（m）；

其它符號意義同前。

當V_si＞V_scri時，土層不會液化；反之，會液化。

（3）美國西特公式：

土體原位測試機理、方法及其工程應用

式中：Z——飽和粉土或砂土埋深（m）；

γ_d——土的非剛性修正系數，地表為1,12m深處為0.85；

其它符號意義及判別方法同前。

（4）根據國內、外研究，對於大多數粉土和砂土，產生液化的臨界應變數γ_cr=2×10^-4，可進行室內測試。現場波速試驗的剪應變數很小，一般為10^-6級。

4.根據（7—14）—（7—18）式可計算土層的動剪切模量G_d、動彈性模量E_d和動泊松比μ_d。

土體原位測試機理、方法及其工程應用

式中，V_s、V_p、V_R分別為剪切波速、壓縮波速和瑞利波速；

其它符號意義同前。

動泊松比可通過V_p或V_s值換算，也可按經驗值取用。

J. 石油鑽探

【石油鑽探揭秘】

原文地址http://science.bowenwang.com.cn/oil-drilling.htm

圖文並茂推薦在原鏈接觀看。

石油的形成
石油是由1,000萬至6億年前古代海洋里死亡的微小動植物（浮游生物）殘體形成的。這些生物死後，便會沉入海底的沙里或泥里。

隨著歲月流逝，生物有機體在沉積層內腐爛了。這些地層內的氧氣很少或根本就沒有氧氣，因此殘體被微生物分解為富碳化合物，最終形成有機層。這些有機物質與沉積物混和，形成了細密的頁岩或源岩。隨著新的沉積層不斷沉積，源岩被施加了巨大的壓力和熱量，這些熱量和壓力使得有機物質成為了原油和天然氣。石油從源岩內流出，積聚在厚度更高、孔隙更多的石灰岩或沙岩（稱為貯油岩）中。地殼運動使得石油和天然氣被截留在不滲透岩層或蓋岩（例如花崗石或大理石）之間的貯油岩內。
這些地殼運動包括：

褶皺——向內擠壓的水平運動，使得岩層向上移動形成褶皺或背斜。
斷層——岩層斷裂，並發生上下相對位移。
尖滅——不滲透岩層被向上壓入貯油岩中。
尋找石油
尋找石油是地質學家的任務，地質學家或被石油公司直接僱傭，或被私人公司通過合同僱傭。他們的任務是找到正確的石油開采區——正確的源岩、貯油岩和圈閉。多年以前，地質學家的主要工作是解釋地貌、地表岩石和土壤類型，或許還會通過淺層鑽井採集一些少量的岩芯樣品。現代的石油地質學家還藉助衛星圖像來研究地表岩石和地形。然而，他們還利用各種其他的方法來尋找石油。比如，可以利用高靈敏度的重力儀來測量地球引力場中的微小變化，這些變化可以尋找到地下流動的石油；還可以利用高靈敏度的磁力計來測量由於石油流動造成的地球磁場內的細微變化；利用被稱為嗅探器的高靈敏度電子鼻，他們可以探測到烴類物質的氣味。最後（也是最常見的），他們利用地震學的知識，製造出沖擊波穿過隱藏岩層，然後對反射回地面的地震波進行分析。

在地震勘測中，製造沖擊波的方法包括：

壓縮氣槍——向水中發射空氣脈沖（用於水面勘探）
重擊卡車——向地下擊入厚金屬板（用於陸地勘探）
炸葯——在地上鑽孔放入炸葯（用於陸地勘探）或從船上向外扔炸葯（用於水面勘探），然後引爆。
沖擊波在地下傳播，並被不同的岩層反射回來。反射波的傳播速度取決於它們所穿過岩層的類型或密度。人們利用高靈敏度的擴音器或振動探測器來探測沖擊波的反射波——水上勘探利用水聽器，陸上勘探利用地震檢波器。地震學家將對探測結果進行分析，來尋找油汽圈閉區的信號。
雖然現代石油勘探技術要比過去先進很多，但是在尋找新油田時仍然只有10%的成功率。一旦發現一個富油區，其位置在陸地上將用全球定位系統坐標進行標記，水中則用標志浮標進行定位。

確定好地點之後，必須對選定地區進行勘測以確定其邊界，此外可能還需要進行環境影響研究。石油鑽探必須獲取租賃協議、土地使用資格和權利，還要進行法律評估。對於近海地區，還需要確定法律管轄權。
法律問題解決之後，工作隊開始著手陸地准備工作：

將陸地打掃干凈並鋪平，修建交通道路。
因為鑽探過程需要水，所以附近必須有水源。如果不存在天然水源，工作隊會打一口水井。
工作隊會挖掘一個儲備池，用來處理鑽探過程中產生的岩屑和鑽探泥漿。儲備池底部會鋪設塑料襯層，以保護環境。如果該地區是一個生態易受破壞地區（如濕地或荒野），那麼岩屑和泥漿必須在其他地方進行處理——用卡車運走，而不是填入坑內。
陸地准備工作完成之後，還需要挖掘幾個鑽探孔，為搭建鑽塔和鑽探主孔做准備。在真正的鑽井孔周圍挖一個被稱為圓井的矩形深坑，圓井在鑽孔周圍為工作人員和鑽井設備提供了一個工作平台。之後，工作人員開始挖掘主孔，通常是利用一個小型鑽車，而不是大型鑽塔。鑽孔的第一部分要比主體部分大一些，也更淺一些，並會鋪設大直徑的導管。在一旁挖掘一些額外的鑽探孔，用來暫時儲存設備——這些鑽探孔完成之後，就可以運入並架起鑽探設備了。

搭建鑽塔
根據鑽探區與其交通道路之間的距離遠近，來決定是利用卡車、直升機還是駁船將設備運到現場。一些在內陸水域工作的鑽塔被建在海船或駁船上，因為那裡沒有可以支撐鑽塔的地基（例如濕地或湖泊）。設備到位之後，便開始搭建鑽塔。下面是陸地石油鑽塔的主要組成系統：
動力系統
大型柴油發動機——燃燒柴油以提供主要的動力來源
發電機——以柴油發動機為動力來提供電力

機械繫統——由電機驅動
提升系統—— 用來提升重物；由一個帶有大型鋼纜軸盤的機械絞盤（絞車）、一個滑輪組和一個電纜接收存儲滾筒組成
轉盤——鑽探設備的一個組成部分

旋轉設備——用於旋轉鑽探
轉環——一個大手柄，用來支撐鑽柱的重量，使鑽柱可以旋轉，並對孔口進行耐壓密封
轉管——四面或六面的導管，將旋轉運動傳輸到轉盤或轉柱上
轉盤或輪盤——利用電機提供的動力來推動旋轉運動
鑽柱——由鑽桿（連接部分，大約10米長）和鑽環（直徑更大、更重的導管，安裝在鑽桿周圍，由鑽頭承載其重力）組成
鑽頭——鑽孔機的末端，用來實際切割岩石；會針對不同的鑽探任務和岩石構成，在眾多形狀和材質（碳化鎢鋼或金剛石）的鑽頭中選用最適合的一種

套管——安放在鑽孔內的大直徑混凝土管道，用於防止鑽孔塌陷並允許鑽探泥漿進行循環

石油學會供圖
泥漿在鑽孔內循環

循環系統——在壓力作用下用泵抽取鑽探泥漿（水、粘土、加重材料和化學物質的混合物，用來把鑽頭上的岩屑帶到地表），使之通過轉管、輪盤、鑽桿和鑽環
泵——從泥漿坑中抽取泥漿，並把它抽吸到鑽探設備中
導管和軟管——連接泵和鑽探設備
泥漿迴流管道——使泥漿從鑽孔中迴流
泥漿振動篩——通過振動或者過濾將岩屑從泥漿中分離出來
滑道——將岩屑傳送到儲備池
儲備池——收集從泥漿中分離出來的岩屑
泥漿坑——鑽探泥漿進行混合和循環利用的場所
泥漿混合槽——新的泥漿在這里進行混合，隨後送入泥漿坑
鐵架塔——安放鑽探設備的支撐框架；鐵架塔必須足夠高，以保證在鑽探過程中可以向鑽探設備上添加新的鑽桿部件

防噴裝置——高壓閥（安裝在陸地鑽塔下或海床上）用來密封高壓鑽井管道，並在必要時降低壓力以防止發生井噴（即氣體或石油不受控制地噴出地表，經常會引起火災）
工作隊搭建起鑽塔開始鑽探工作。首先，他們在最初的鑽孔位置上鑽一個表孔，該孔的深度是預定的，要高於人們所認為的石油圈閉區的位置。鑽探表孔有五個基本步驟：
把鑽頭、鑽環和鑽桿放入孔內。
安裝轉管和轉盤，開始鑽孔。
鑽孔過程中，循環泥漿不斷通過鑽桿，並從鑽頭排出，使得岩屑可以浮出孔口。
隨著孔越鑽越深，要在鑽桿上增加新部件（接頭）。
到達預定深度（從幾十米到幾百米）後，移走（取出）鑽桿、鑽環和鑽頭。
到達預定深度之後，必須插入套管並進行固定 ——將套管部分置入鑽孔內，以防止鑽孔發生塌陷。套管外圍設有定位裝置，以保證它位於鑽孔中央。
負責套管的工作人員將套管放入鑽孔中。固井隊工作人員利用底塞、水泥漿、頂塞和鑽探泥漿通過套管向下灌注水泥。來自鑽探泥漿的壓力使得水泥漿流經套管，並充滿套管外部與鑽孔之間的空隙。最後，等待水泥凝固，然後對硬度、位置和完全密封等性能進行測試。

新的鑽探技術
美國能源部和石油業都在努力尋找石油鑽探的新方法，其中包括水平鑽探技術、在生態易受破壞地區進行石油開采以及利用激光技術鑽油井。
繼續鑽探階段：工作人員進行鑽探，然後放置新套管並用水泥進行加固，之後再進行鑽探。當泥漿所含的岩屑中出現貯油岩內的油沙時，就達到了最終深度。此時，工作人員將鑽探設備從鑽孔中移出，然後進行以下幾項測試以驗證這一發現：

測井——在鑽孔內放置電子和氣體感測器來測定那裡岩石的組成
鑽桿測試——在鑽孔內放置測壓裝置，該裝置可以顯示是否已經到達貯油岩
岩芯取樣——採集岩石樣品，尋找貯油岩的特徵
井噴和火災
在電影里，會看到鑽孔機到達最終深度時發生的油噴（井噴），甚至是火災。這些都是非常危險的情況，利用防噴裝置和鑽探泥漿產生的壓力（有可能）可以避免這些狀況的發生。在大多數油井中，都必須對油井進行酸化或碎裂處理，才能使油流出。
達到最終深度後，工作人員會將油井加以完善以保證石油能夠以可控制的方式流入套管中。首先，將打孔器放入油井內的產油深度處。打孔器內裝填有炸葯，可以在套管上炸開洞孔，從而讓石油經此處流出。套管開孔後，向鑽孔內放入一根小直徑的導管（油管），作為油氣流出井外的管道。一種叫做封隔器的裝置被安裝在油管外部的底端，當封隔器設置為生產狀態時，它會發生膨脹，從而在油管外部形成一個密封圈。最後，在油管頂部連接一個被稱為採油樹的多閥結構，並將其與套管頂部結合在一起。採油樹使得工作人員可以控制井內流出石油的流速。
油井完成後，必須讓石油流入油井內。如果是石灰石貯油岩，那麼通過向油井內注入酸，可以使之通過孔洞流出。酸會使石灰石內溶解出一條可供石油流入油井的通道。如果是沙岩貯油岩，那麼可以向油井中注入一種含有支撐劑（沙子、胡桃殼、鋁粒）的特殊混合液體，然後使石油通過孔洞流出。來自此種液體的壓力使得沙岩內部產生微小的裂縫，因此石油可以流入井內，而支撐劑可以維持這些縫隙的存在。石油流出時，石油鑽塔就會從現場拆除，同時安裝生產裝置來從油井中抽取石油。
鑽塔被移走後，將在井口放置一台油泵。

加利福尼亞州資源保護部供圖
用泵在鑽井中抽油

在泵抽系統中，利用電機帶動齒輪箱來移動控制桿。控制桿不斷地推拉拋光桿，使之上下移動。拋光桿連在一個抽油桿上，抽油桿又連著泵。該系統推動泵上下移動，從而產生一個吸力將石油從井裡抽上來。

在有些情況下，石油可能會因過於粘稠而無法流動。這時工人們會再鑽一個孔到達貯油區內，然後在壓力作用下注入蒸汽。蒸汽散發的熱量會使貯油區內的石油變稀，進而利用壓力作用將石油壓出井外。該過程被稱為原油強化回收。

加利福尼亞州資源保護部供圖
石油強化回收

雖然目前正在應用的石油鑽探技術眾多，並且新的方法不斷出現，但是問題仍然存在：我們會有足夠的石油來滿足需求么？根據目前和未來的石油發現量以及當今的需求量來估計，我們的石油儲量只能滿足未來63到95年的消耗量。

鑽探

工作隊搭建起鑽塔開始鑽探工作。首先，他們在最初的鑽孔位置上鑽一個表孔，該孔的深度是預定的，要高於人們所認為的石油圈閉區的位置。鑽探表孔有五個基本步驟：
把鑽頭、鑽環和鑽桿放入孔內。
安裝轉管和轉盤，開始鑽孔。
鑽孔過程中，循環泥漿不斷通過鑽桿，並從鑽頭排出，使得岩屑可以浮出孔口。
隨著孔越鑽越深，要在鑽桿上增加新部件（接頭）。
到達預定深度（從幾十米到幾百米）後，移走（取出）鑽桿、鑽環和鑽頭。
到達預定深度之後，必須插入套管並進行固定 ——將套管部分置入鑽孔內，以防止鑽孔發生塌陷。套管外圍設有定位裝置，以保證它位於鑽孔中央。
負責套管的工作人員將套管放入鑽孔中。固井隊工作人員利用底塞、水泥漿、頂塞和鑽探泥漿通過套管向下灌注水泥。來自鑽探泥漿的壓力使得水泥漿流經套管，並充滿套管外部與鑽孔之間的空隙。最後，等待水泥凝固，然後對硬度、位置和完全密封等性能進行測試。

新的鑽探技術
美國能源部和石油業都在努力尋找石油鑽探的新方法，其中包括水平鑽探技術、在生態易受破壞地區進行石油開采以及利用激光技術鑽油井。
繼續鑽探階段：工作人員進行鑽探，然後放置新套管並用水泥進行加固，之後再進行鑽探。當泥漿所含的岩屑中出現貯油岩內的油沙時，就達到了最終深度。此時，工作人員將鑽探設備從鑽孔中移出，然後進行以下幾項測試以驗證這一發現：

測井——在鑽孔內放置電子和氣體感測器來測定那裡岩石的組成
鑽桿測試——在鑽孔內放置測壓裝置，該裝置可以顯示是否已經到達貯油岩
岩芯取樣——採集岩石樣品，尋找貯油岩的特徵
井噴和火災
在電影里，會看到鑽孔機到達最終深度時發生的油噴（井噴），甚至是火災。這些都是非常危險的情況，利用防噴裝置和鑽探泥漿產生的壓力（有可能）可以避免這些狀況的發生。在大多數油井中，都必須對油井進行酸化或碎裂處理，才能使油流出。
達到最終深度後，工作人員會將油井加以完善以保證石油能夠以可控制的方式流入套管中。首先，將打孔器放入油井內的產油深度處。打孔器內裝填有炸葯，可以在套管上炸開洞孔，從而讓石油經此處流出。套管開孔後，向鑽孔內放入一根小直徑的導管（油管），作為油氣流出井外的管道。一種叫做封隔器的裝置被安裝在油管外部的底端，當封隔器設置為生產狀態時，它會發生膨脹，從而在油管外部形成一個密封圈。最後，在油管頂部連接一個被稱為採油樹的多閥結構，並將其與套管頂部結合在一起。採油樹使得工作人員可以控制井內流出石油的流速。
油井完成後，必須讓石油流入油井內。如果是石灰石貯油岩，那麼通過向油井內注入酸，可以使之通過孔洞流出。酸會使石灰石內溶解出一條可供石油流入油井的通道。如果是沙岩貯油岩，那麼可以向油井中注入一種含有支撐劑（沙子、胡桃殼、鋁粒）的特殊混合液體，然後使石油通過孔洞流出。來自此種液體的壓力使得沙岩內部產生微小的裂縫，因此石油可以流入井內，而支撐劑可以維持這些縫隙的存在。石油流出時，石油鑽塔就會從現場拆除，同時安裝生產裝置來從油井中抽取石油。

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