关于工程地质勘察中钻探技术的应用分析

2016-04-14董璐

地球 2016年9期

关键词：液动潜孔工程地质

■董璐

（河南省地质矿产勘查开发局第五地质勘查院　河南　郑州　450001）

关于工程地质勘察中钻探技术的应用分析

■董璐

（河南省地质矿产勘查开发局第五地质勘查院河南郑州450001）

地质勘察是现代工程建设的前期工作，任何工程施工之前都需要对相关的地下水文条件、岩石结构等情况进行有效探查，对地基施工有着十分重要的作用和意义。地质结构获取数据准确与否主要决定于用于勘察的钻探技术适不适合。例如对相关地质结构的岩层分析是对工程地基建设的主要依据，对于改地质结构的调查分析主要来之精准的钻探技术作为保障。

工程地质勘察钻探技术应用

1　地质勘察工程

1.1相关概念

施工之前的地质勘察主要依靠勘察人员人工或者仪器进行地下水文信息、地质结构、土壤分布情况的分析，从而实现对施工过程中，尤其是地基建设所需要的技术资料，是施工过程的主要依据指标。例如岩石的力学结构是建筑工程地基建设的主要指标。不同的地质结构需要有不同的地基处理方法和手段。只有掌握地质结构的基本情况，才能有效地实现对相关地形的不同处理方案，实现施工建筑的稳定、可靠。地质勘察最终的目的就是为了给施工提出合理化的建议，实现安全、可靠施工。勘察方法很多，有调查分析、数据分析等等，其中钻探是一种最为直接的、可靠的勘探方法，可以给出施工地下真实的地质结构。例如：一块既有碎石，又有岩溶地质的结构，一旦出现钻探方式不符合要求，最终的勘察结果可能影响最终的施工过程，降低建筑的安全性和稳定性。只有准确的钻探结果，才能实现当地地质结构的精准分析，使得施工建筑的地基打得更牢。

1.2主要特征

首先，地质钻探的位置选取不仅仅需要关注环境情况，同时还需要根据施工建筑的情况进行选取位置。一般来说，钻眼的位置需要进一步选择在施工建筑的整体外轮廓之上，因为这种轮廓线上是整个建筑承重墙、柱的主要位置，即是整个建筑受力最大的区域。例如一个楼房的地质勘察选点就是该楼房外墙承重面上。其次，钻探深度不超过10米，一般选取的钻机就是一些简便轻盈的机械，但是当遇到一些大型的工程，例如三峡大坝工程的地质勘察需要钻探的深度就不止10米了，还有城市的地下轨道交通建设的地质勘察一般也超过了10米，有时可能要进行几十米深钻探。最后，钻探出的空洞有很多方面的使用。例如一个空洞可以进行其水文信息的调查，土质结构分析等，除了一次性的调查其土质信息之外，还可实时监控地下水文变化情况，实现静态和动态的数据信息获取。

2　钻探技术在工程地质勘察中的应用

2.1反循环钻探技术的应用

所谓反循环钻探技术，实际上可以因循环介质的差异，逐渐将其分为水力反循环技术和空气反循环技术。水力反循环技术主要是将水或者是泥浆作为介质，从而利用钻杆将这一介质传送到孔的底部。然后利用钻头，找到柱状的岩心，并且在最后阶段将其带回地面。不得不说这样的做法实际上有着一定的优势，但其弊端也非常明显。首先水力反循环技术很明显是为了得到更加完整的岩石，并且期望通过完整岩石，研究与分析出岩层的特点，从而获得对该地区岩土层的细致了解。同时这样的操作形式所耗费的劳动强度也较低。但弊端也显而易见，之所以是水力反循环技术，必然会有大量的水资源被消耗。并且由于钻孔速度较慢，水量耗费不断增大，其所需要的时间将会更长。

而另一种反循环技术则是空气反循环技术，这种技术以空气作为介质，并且可以利用双臂钻杆的外管将压缩的空气传送到孔的底部，最后在空气膨胀过后产生很强的冲击力，将在孔底的潜孔锤进行驱动，最终作用在岩石上。钻杆可以将空气和一些细碎的岩石带回地面，最终满足对岩石的采样研究要求。但这种技术优势和弊端也很明显。其相比较水力反循环技术，拥有更为广阔的使用空间，即便是缺水干旱的地区也可以使用。并且在同样的劳动强度方面所花费的成本较少。但是其缺点也显而易见，其所取得的岩屑样本不具备代表性，不如整块岩石更容易反映出地质结构层次问题。

2.2绳索取心技术的应用

这一技术不需要利用钻杆就可以获得岩心，并且在钻头出现问题的时候才可以使用钻杆。在使用过程中，这一技术的核心工具就是岩心管与打捞工具。这种技术在便携性上比较普遍且应用范围远超过反循环钻探技术。在钻孔的过程中，只需要较浅的深度即可完成探测任务。而在人工操作方面，因为该技术不需要使用钻杆，所以其往往可以降低相应工作人员的劳动强度。这一技术目前在我国钻探技术中处于比较领先的一种技术，在地热以及冰层乃至矿产等领域，其均体现出广泛的应用价值，并且在实际应用的过程当中，确实收获了较好的经济效益。

2.3液动潜孔锤钻探技术的应用

这一技术发展的基础是回转钻探技术，其主要是利用冲洗液来驱动潜孔锤工作。当液动潜孔锤受到严重冲击的时候，将会产生很强的能量，而这一能量也将直接传送到钻头上，从而击破岩石。这种技术可以充分利用坚硬的岩石抗剪强度较低的特点，将复杂地形以及钻孔质量较差的问题进行解决。目前在我国许多工程项目当中都有液动潜孔锤勘探技术的广泛应用，比如我国石油化工行业、金属矿山领域以及水电行业都需要这一技术的应用。

当然，为了促进液动潜孔锤勘探技术的广泛应用，还需要对其使用寿命以及工作效率提升方面加强研究。由于该技术大多处于高频作业环境之下，所以其往往需要润滑性能较好并且含沙量相对较低的原料作为工作开展的基础。从而才能尽可能避免液动潜孔锤大量磨损，使用寿命减短。