浅论工程勘察中的钻探技术应用

李永强

摘 要：随着科学技术的发展，工程地质勘探技术水平也得到了很大程度的提高，这为探究工程地质问题提供了坚实的技术支撑。文章重点论述了工程勘察中的钻探技术，以期能够为相关的实践提供些许理论参考。

关键词：工程勘察；钻探技术；条件；方法；类型

工程勘察技术的选用对勘察的结果有着重要的影响，尤其是工勘中的钻探技术，在勘察过程中意义重大，依据客观环境选用恰当的勘察技术不仅可以提高工程的效率，还可以确保工程勘察的精确性。

1 工程勘察钻探技术的具体方法

工程勘察工作的环境一般都是地质状况比较复杂的自然环境，选用不同的勘察方法和设备对勘察结果的精确程度有着很大的影响。

当前经常使用的钻探方法主要有四种，一是冲击钻探法，主要应用在卵状砾石、破碎岩层和强风化基岩的钻探中，且操作便捷，成本较低；二是回转钻探法，又分为正循环回转钻进和反循环回转钻进两种，前者主要用于粘质土层钻探工程，后者主要用于岩屑较多的地质钻探中；三是冲击回转法，在硬质岩层的钻探中效果显著；四是振动钻探法，也即采用声波共振的方式，适用于各种类型的地层，钻进的速度非常快，但是钻孔的深度有限，且成本昂贵。经常使用到的方法是冲击钻探法和回转钻探，这两种勘察方法的适用性比较强，且勘察的效果比较好。这两种钻探方法又可以分成人力钻探和机械钻探两种类型，这是根据驱动力的类型划分的。总体来看，机械回转钻探法的工作效率颇高，钻孔的深度最大，因此它在工程地质勘察中的应用也最为普遍。随着科学技术的发展，尤其是数字自动化控制技术在各个领域中的推广，钻探技术也朝着全液压自动化操控的方向发展与革新，这为勘察工作提供了更多的便利条件。

工程勘察的土样采取类型主要有两种，第一种是“扰动土样”，第二种是“不扰动土样”，两类取样技术各有特点，依据工程和试验要求来选取。“扰动土样”在实际操作中需要确保固相组分的代表性，不需要控制结构扰动和水分的变化等内容，这种方法通常用在对岩土进行分类定名时，有时也用于研究工程填料的特性研究方面。“不扰动土样”也被称作是“原状土样”，不仅要求固相组分有一定的代表性之外，还需要确保其结构、密度、含水量等因素不会随着试验过程而发生变化，通常用于土层地质的物力性能的研究上。

不扰动土样的采取方法通常分为三种，一是击入法，二是压入法，三是振动法。每种方法的使用各有其优势，要依据客观的勘察环境和技术条件来选取。

在土层比较厚的岩土工程中，采用击入法进行土样的采集可以收到较好的效果。根据适用的空间又分为孔内和孔外两种，又根据施用的具体方式，分为轻锤多击法和重锤少击法两种类型，在工程勘察中，孔内重锤少击法的应用价值最高，不仅取样的效率高，且土样的扰动程度最小。

在土层比较松软的土层中进行取样时，可以采用压入法。依据取样的过程又可分为连续压入和断续压入的方式。连续压入法的动力为活塞油压筒，有时也采用钢绳滑轮的组合装置进行土样的采集，是将取土器皿快速压入土层中，并且压入的速度要均匀，这样对土样的扰动程度也比较小。如果无法进行连续采集土样时，这通常是由于取土器无法一次性压入土中所致，可以使用断续采集的方法。

振动法的使用范围比较小，尤其在容易受到振动而发生液化的土层中尤为不适用。它具体的采样过程是运用振动器的振动，将取土器均匀压入到需要勘察的土层中来，由于振动作用，这种方式对土样的边缘部分的损坏程度比较大。为了确保所采集的土样的质量，不仅要选择最为恰当的取土方式和器皿，还要注重勘察过程中所使用的钻孔技术，以及孔的结构特点，并要对孔内残留的土渣进行及时的清理，同时还要注意土样的保存和运输方式是否符合相关的标准。

2 工程勘察钻孔的类型和特点

工程地质勘察钻孔的主要类型是根据成孔的角度与方向划分的。成孔的角度是指钻探机的立轴钻杆和地平面形成的夹角，此夹角又被称作是钻孔倾角，钻孔所要遵循的具体原则就是要在预定的钻探工作量的前提下，避免钻孔的方向和不同岩性接触面、断层面呈现垂直状态。

依据钻孔倾角的具体变化状况，又可以细分成四个类型，即为铅直孔、斜孔、水平孔、定向孔。根据实际的钻探需要选择适合的类型可以发挥出最大的勘探效益。

铅直孔是钻进方向与地面呈90°的倾角。这种类型的钻孔在工程地质勘察工作中最为常用，尤其是在勘察岩浆岩的岩性岩相特征、研究岩石风化层的性质、探究基岩面特性、探明第四纪覆盖层的厚度和性质、勘测缓倾角的沉积和岩层断裂等方面具有重要的价值。在压水试验过程中，也经常使用到铅直孔的钻探技术。

斜孔是指倾角小于90°的倾角，并且在实际的应用中会标记出具体的斜率和方向。有些沉积岩的倾角虽然小于90°但稍大于60°，这时的钻进方向通常要与岩层倾向或者断层的倾向相反才能达到预期的效果，在陡倾程度比较明显的断层带也往往采用这种钻进方式。涉及到水利和水电的工程勘察过程中，也往往采用斜孔的钻探方式。

水平孔是指倾角为0°，经常应用于坑探工程中，在石门等的勘探工程中的应用频率也比较高。水平孔的应用还有助于探明河底的岩层构造情况，对岩体性质进行勘探。水平孔还用于河谷斜坡地段的地质工程勘察中，勘察的结果较为明显。

定向孔主要是指利用一些专门的技术措施，根据具体的勘察情况，随时将钻孔的具体深度调整到适当的范围，并随着钻孔深度的增加，曲线呈现出规律性的变化态势。在实施定向钻进的过程中，可以采用多种方式，例如在岩层面钻进采用上缓下陡的办法，或者在同一个钻孔中分别同时控制多个定向的分支孔。定向钻孔的实施技术较其它几种方法都复杂，但是使用效果良好。例如在同一个孔位上钻出几个平行但是方向不同的定向斜孔，应用非常普遍，勘察效果显著。

在钻孔类型的选择上要依据不同的勘察场地，综合考虑要得到什么样的勘察效果，这样才能最大限度地发挥工程勘察技术的价值。

3 结语

综上所述，依据工程勘察的具体地质环境和技术水平，选择合适的勘察钻探技术，为确保勘察结果的精确性奠定良好的基础。为了进一步提高工程勘察的质量，还要在实践中加大人力、物力、财力资源的投入，在借鉴国外先进技术的同时还要增强核心技术的自主创新力度，切实提高勘察技术的应用价值。

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