Законодательная база Российской Федерации

"ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И СТРОИТЕЛЬСТВУ ГАЗОРАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СИСТЕМ ИЗ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ И ПОЛИЭТИЛЕНОВЫХ ТРУБ. СП 42-101-2003" (утв. Протоколом от 08.07.2003 N 32) (Приложения Л - Э)

Л.3.1 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 Р*1 - лобовое сопротивление бурению (сопротивление движению буровой головки в грунте) с учетом искривления пилотной скважины;

Р*2 - сила трения от веса буровых штанг (в скважине);

Р*3 - увеличение силы трения от силы тяжести грунта зоны естественного свода равновесия (по М.М. Протодьяконову);

Р*4 - увеличение силы трения от наличия на буровых штангах выступов за пределы наружного диаметра;

Р*5 - дополнительные силы трения от опорных реакций;

Р*6 - сопротивление перемещению буровых штанг в зоне забуривания за счет смятия стенки скважины;

Р*7 - 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, отсутствии 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.

Л.3.2 Лобовое сопротивления бурению Р*1 рассчитывается по формуле

, (28)

где Р*г - сила сопротивления бурению, Н;

li - текущая длина пилотной скважины при бурении от точки забуривания до выхода пилотной скважины из земли (от 0 до 1), м;

R - радиус кривизны пилотной скважины, м;

f*p - условный коэффициент трения вращающегося резца о грунт, рассчитывается по формуле

, (29)

где f_p - коэффициент трения резца о грунт;

d_г - диаметр буровой головки, м;

h - подача на оборот, рассчитывается по формуле

где v - скорость бурения, м/мин;

омега - угловая скорость бурения, об/мин.

Сила сопротивления бурению P*г при разрушении грунта вращающейся буровой головкой рассчитывается по формуле

, (31)

где С_о - коэффициент сцепления грунта, Н/м2 (Па);

m - ширина резца, м;

е_р - глубина врезания (вылет резца), м;

р - угол внутреннего трения грунта, рад.

Л.3.3 Силу трения от веса буровых штанг в пилотной скважине Р*2 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;

l - длина пилотной скважины, м;

li - текущая длина пилотной скважины, м.

f*ш - 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 y_ш - удельный вес материала штанг, Н/м3;

y_ж - удельный вес бурового раствора, Н/м3;

б_ш - толщина стенки штанги, м.

Л.3.4 Усилие увеличения силы трения от силы тяжести грунта зоны естественного свода равновесия (по М.М. Протодьяконову) Р*3 рассчитывается по формуле

, (35)

где q_г - погонный вес грунта зоны естественного свода равновесия (по М.М. Протодьяконову), который рассчитывается по формуле

, (36)

где и - коэффициент бокового давления;

k - коэффициент высоты свода равновесия (по М.М. Протодьяконову), который рассчитывается по формулам:

	- при благоприятных условиях; (37)
	- при неблагоприятных условиях, (38)

где р - угол внутреннего трения грунта, рад;

y*г - объемный вес грунта с учетом разрыхления при его обрушении на буровые штанги, который рассчитывается по формуле

, (39)

где y_г - удельный объемный вес грунта в естественном залегании, Н/м3.

Л.3.5 Увеличение силы трения от наличия на штангах выступов за пределы наружного диаметра Р*4 рассчитывается по формуле

, (40)

где q*6 - погонная сила сопротивления буртов земли, образованных выступами, рассчитывается по формулам, Н/м:

а) при благоприятных условиях:

, (41)

где а_ш - расстояние между выступами на штанге, м;

y_в - удельный вес воды, Н/м3;

P*3 - потеря давления бурового раствора между выступом и стенкой скважины на длине выступа, рассчитывается по формуле

, (42)

где Q_ж - расход бурового раствора, м3/с (характеристика установки);

L*3 - длина выступа на штанге, м;

d*3 - наружный диаметр выступа на штанге, м;

d_г - наружный диаметр буровой головки, м;

Р_ш - потеря давления бурового раствора между штангами и стенкой скважины на длине выступа, которая рассчитывается по формуле

б_упл - напряжение уплотнения грунта, которое рассчитывается по формуле

- для песчаных грунтов, Н/м2 (Па), (45)

А_г - площадь вертикального сечения бурта, рассчитывается по формуле

, (46)

n_0 - пористость грунта в естественном залегании;

n - приращение пористости грунта при обрушении грунта зоны свода равновесия, рассчитывается по формуле

. (47)

Л.3.6 Дополнительные силы трения от опорных реакций при движении в криволинейной скважине рассчитываются по формуле

, (48)

Р*и - силы трения от опорных реакций, определяющих изгиб буровых штанг, рассчитываются по формуле

, (49)

где Е_ш - модуль упругости материала штанг, Н/м2 (Па);

В_ш - плечо опорных реакций буровых штанг, рассчитывается по формуле

. (50)

Л.3.7 Сопротивление перемещению буровых штанг в зоне забуривания рассчитывается по формуле

(51)

где Р*с - сила смятия стенки скважины при забуривании, рассчитывается по формуле

(52)

Л.3.8 Сопротивление движению при переходе от криволинейного движения к прямолинейному рассчитывается по формуле

(53)

Л.3.9 Полное усилие прокладки пилотной скважины рассчитывается по формулам:

а) при благоприятных условиях:

(54)

б) при неблагоприятных условиях (обрушении грунта по всей длине пилотной скважины и полной фильтрации бурового раствора в грунт):

(55)

Фактическое усилие прокладки пилотной скважины в реальных условиях будет находиться между пограничными величинами Р_п(а) и Р_п(б).