工程地质勘察中钻探技术的应用分析

邹红魁

（北京建达道桥咨询有限公司长沙分公司 湖南省长沙市 410012）

工程地质勘察中钻探技术的应用分析

邹红魁

（北京建达道桥咨询有限公司长沙分公司 湖南省长沙市 410012）

我国国土辽阔，地质条件复杂多变，同时我国经济处于高速发展中，各种类型的工程建设大规模开展，工程地质勘察事业也进入高速发展期，但和发达国家相比，在钻探技术这一方面还有很大差距。但随着我国地质勘察事业的不断发展，也带动了我国钻探技术水平的不断提升。本文主要对工程地质勘察中钻探技术的应用进行分析。

地质勘察工程；钻探技术；应用分析

1 地质勘察工程的概念

地质勘察工程就是指为满足工程设计、施工、特殊岩土和不良地质处治的需要，通过采用勘探、试验、调查以及测绘等方式方法，对相关工程地质条件进行综合分析，最后得到工程相关的水体、岩体以及土体的空间分布、变化规律以及物理力学参数等数据，进行建筑场地的稳定性、环境的演化性以及建筑的适应性进行检测、论证和分析，最后提出所需的施工原则和施工建议。而在其中最为重要的一种勘探方法就是钻探技术，像一些岩溶、岩堆、滑坡等较为复杂的地段，钻探技术能够充分的保证勘察资料的准确性，同时也是采集岩土样品和测试孔内测试的重要的手段，所以如果采用的钻探技术不够科学合理，那么就无法得到相应的力学参数，并且也不能保证分析地层结构的准确性，对工程的整体质量也会产生不利影响。

2 工程地质钻探技术特点

工程地质钻探技术现已普遍应用于工程地质勘察事业中，在保证其应用条件下基本呈现出如下特点：①在进行勘探工程钻孔时，在考虑自然地质的同时也要结合好工程的特点及类别，不同的工程类型所用的布孔方式也是不一样的，比如民用建筑需要根据建筑的轮廓线来进行布孔，而高速公路则是沿线路展布线性布孔。②除深埋隧道、大型水利工程外一般工程钻孔深度不宜太大，孔深一般不超过50m，且应该采用简单钻探法及请便设备进行。③钻孔通常具有综合性功能，能施工现场的水文地质条件、地层岩性及地质结构等进行勘察，但为了保证其功能的实现，需利用钻探技术对场地进行取样、观测、孔内测试等。④根据钻孔结构中观测、编录等环节具备的特殊性，其在环节施工时也需遵循这些特殊性进行开展。

3 工程地质钻探技术的应用阐述

3.1 绳索取芯技术的应用

绳索取芯技术的核心工具应是发生堵塞问题时用来打捞的工具以及装满了岩芯的岩芯管，在提取岩芯时，并不需要提升钻杆柱的，仅在更换钻头、处理事故等少数情况下才需要提升钻杆，升降的频次也很少，可以节省大量提钻、下钻时间，并减少孔内事故发生，降低作业人员的劳动强度，提高了钻头的使用寿命，极大地提升了钻进的效率。在作业时如果出现了阻塞的问题，由于打捞工具的存在，钻杆工具与岩芯就可以避免出现摩擦，从而保证了取芯的效率。由于这种技术的便捷性，以及能够保证取芯的质量，其应用的范围是十分广泛的，在高速公路深埋长隧道工程地质勘察工作中广泛应用，如陕西省定汉线宝鸡至平坎高速公路秦岭特长隧道全长约15km，布置孔深大于200m的钻孔共31个，最深钻孔达650m，采用绳索取芯技术，四个月内顺利完成全部钻探及孔内测试任务。另外在我国的很多领域中，如钻探地热、钻探坑道、钻探冰层、钻探天然气以及钻探固体矿产等领域，也都可以看到绳索取芯技术的应用。

3.2 反循环钻探技术的应用

反循环钻探技术有两种：水力反循环技术和空气反循环技术，两者的不同之处就是循环的介质不同。空气反循环钻探技术就是将压缩空气来做循环的介质，用双壁钻杆外管把压缩的空气送到钻孔底，那么空气的剧烈膨胀就会出现冲击力，从而驱动了孔底潜孔锤，让其作用于岩石上，而空气作用以后会通过钻杆中心的通道重新回到地表，同时也会夹带一些岩屑，那我们就可以将此做成钻探取样样本，然后对岩屑进行化验；水力反循环钻探技术就是将泥浆或是水来做循环的介质，其循环的方式与空气的循环一样，都是利用钻杆来把介质传送到孔底，而取芯钻头将得到柱状的岩芯，然后将其携带回地面。

（1）优缺点：空气反循环可以提高钻探的效果，而且劳动强度低，成本也很低，同时还能及时地判断出岩层的变化，适合用在一些缺水干旱的地区来进行钻探。但是此方法是用岩屑来作为确定岩样的标准的，不能全面、准确的反映地层结构。水力反循环钻探可取得较高质量的完整岩芯，同时劳动强度也较低，能合理地利用时间、准确地鉴别岩土层。但是与空气反循环相比，钻进的速度和效率都不是很高，也很耗能。

（2）适用性：反循环技术适合用在地质勘察的取样工程，还能勘察水文水井和松软塌陷的地层，还有复杂地层锚固施工和注浆中都能用此技术。

3.3 液动潜孔锤钻探技术的应用

液动潜孔锤钻探技术是在回转钻探基础上开发的，主要用冲洗液驱动潜孔锤，而当液动潜孔锤受到冲击时，能将能量传送给钻头，钻头即可击破岩石，其中主要的工具是施工现场的泥浆泵。该技术作为回转钻探技术的改进技术，在冲击力及回转力的驱使下大大提升了设备的钻进效率，并且最大限度地降低了钻孔成本。此外，该技术还能充分利用坚硬岩石抗剪强度低的特点，有效解决钻孔质量差和复杂地形的钻探问题。当前，液动潜孔锤钻探技术在我国水电建材、石油化工、金属矿山等领域中运用广泛，并且此技术在世界上已处于领先地位。对于液动潜孔锤钻探技术的应用，因为该技术的应用都处于高频作业情况下，所以对于岩质坚硬和脆性较大的地质结构较为适用，但在施工作业过程中设备的紧固问题就应该被引起重视，且对于液压泥浆的质量也需尽量选择润滑性好、含沙量低的原料，以更好的保护液动锤，减少磨损，提高效率。

4 结束语

工程地质勘探中的钻探技术是一项很繁琐复杂的工艺，而且涉及的领域广，因此就需要我们根据不同的地质勘察工程来有针对性地进行选择合适的钻探技术。另一方面，相关的工作人员也要补充专研钻探技术知识，这样才能从整体上促进我国钻探技术的发展。

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[2]张正雄.绳索取芯钻进工艺在水利水电工程地质勘探中的应用研究[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2015（02）.

[3]孙贵生.煤田地质超深孔钻探工艺[J].中国煤炭地质，2015（01）.

TU195

A

1004-7344（2016）02-0156-01

2015-12-22