工程地质勘察中钻探技术的应用浅述

陈鸿涛

摘 要：在国家经济与社会发展的推动下，工程地质勘察也取得可喜可贺的突出成绩。我国土地地形和地势差异较大，在一定程度上给工程地质勘察增加了难度。钻探技术作为工程地质勘察的重要手段，由于其具备精确的分析手段故在实际应用中得到的大范围的运用。本文结合工程地质勘察的简要介绍及其特征，详细地阐述了几种钻探技术在工程地质勘察的实际应用，期望能够推动地质勘察工程的快速进步与提升。

关键词：工程地质勘察；钻探技术；应用

中图分类号：TU195 文献标志码：A

0 前言

我国土地资源辽阔，但近些年随着国家经济的发展和人口众多的影响，对于矿产及其能源的消耗量在逐年增加。所以就需要对于工程地质勘察工作的开展给予足够的重视。钻探技术作为工程地质勘察的最重要的方法，能够保证勘察数据的高准确度及高效率。目前钻探技术方法种类较多，就需要在实际的现场施工中根据地质条件的差异选择适宜的钻探技术。

1 工程地质勘察的简要介绍及其特征

1.1 简要介绍

工程地质勘察可以简单地理解为通过一定的技术手段对地形及地质的整体状况进行缜密的勘测、调研与实验，以此能够对地域范围的整体地形及地质的状况有比较详尽的了解，能够为后期项目的施工奠定良好的基石。勘察的具体内容包涵地质情况的勘测、样品的实验开展、地质情况的调查及其测绘等，在相关工作完成后对项目筹建地点的土层情况和相关的力学参数有了准确的认识，结合勘察相关数据就能够对项目适应性做好剖析与检测，最终得出符合项目施工要求的方案与技术性建议。

1.2 特征

工程地质勘察的目的是技术人员对项目施工地的地势与地质条件有足够的了解，其特征大体包含如下4方面：第一，工程地质勘察的勘察目标是土地。因此需在开展详细的施工操作开始之前对地势及其地形有充分的了解，保证判断结果的准确性及其合理性，从而确保能够选取最佳的钻探技术。第二，在钻探过程中，需要认识到布孔和取样是同等重要的，既要保证合适的布孔又要确保取样的代表性。在选取岩心过程中所布孔尽可能地控制在10m以内，且没必要过大，只有这样才能保证对地质的结构未造成损害的基础上进行合理分析。第三，钻探技术是通过布孔的方式来实现采样的目的，取样的同时不能忽略布孔的重要性。布孔是一项技术含量较高的技术，在布孔中会应用到很多技巧，对于布孔的地点、深度的确定都需要布孔操作人员做好正确的评估。而且布孔的目的完成取样的同时能够对现场的水源特征及其自然灾害的类别有初步的了解。第四，在地形情况较难估量的地点进行勘察时对于布孔的要求就相对较高，若布孔操作人员的技术未达标，不但很难保证实验数据的准确性，同时还会给现场人员的生命安全产生一定的危害。

2 常用方法

2.1 击入法

对于质地较为坚硬的地层，使用一般的钻探方法往往由于对岩层的冲击力不够而无法快速的破碎岩石，使得钻进时效受到影响。击入法则能够提供足够的能量，使得岩石快速的破碎，有利于钻探工作的顺利开展，通常孔内、孔外击入两种方式。

2.2 压入法

对于质地柔软的岩层，不需要较大的冲击力，只需要适当的施加压力，因而此时可以采用压入法来进行钻探，这样就可以减少钻进过程中的能量消耗。通常来说根据工作连续性不同有连续压入和间歇压入两种。

2.3 振动法

振动法对于一般性的岩层钻探均能适用，它可以利用振动器来使得土层产生震动，并将钻头钻进到土层中。但应当注意该方法不适用于岩石层的钻探以及原状样的提取。

3 应用分析

钻探技术是进行地质勘探以及获取勘探成果的重要手段。我国国土资源极其丰富，在面积辽阔的土地及海洋中埋藏着极多的资源宝藏，要想获得这些资源就需要利用钻探技术来进行资源的勘探，为我国经济的发展提供资源支持。另外，地质勘探中样品的采集也需要利用钻探技术来获取，人类到访月球及火星甚至在未来去更遥远的星球进行科学考察，也需要采用钻探技术来进行取样，可见钻探技术是人类了解地球的必要手段。常见的钻塔技术有以下几种：

3.1 反循环钻探

反循环钻探技术起始于20世纪中叶，欧洲国家开始使用，并逐渐推广普及开来，并在发展过程中形成了多种形式。在一开始的反循环钻探功能较少，主要用于岩矿屑的采集，目前已經能够实现连续的对岩心进行钻探收集。“压送法”反循环钻探适用于之地较软或者是中硬质地的勘探现场，工作时先压送冲洗液进入套管内，随后冲洗液又从钻杆内返回继而形成循环，这样钻取的岩心就随着冲洗液带到地表。空气反循环钻探技术实现了节水的钻探，特别是在一些水资源紧张的地区特别适用，它的循环介质为空气，多用于固体矿产钻探。有些矿产质地较为松散，适用其他的钻探技术有可能对岩心造成较大的扰动，使得取样准确率不高，特别是一些高岭土会在水的作用下发生膨胀现象，造成矿岩心的污染而使用空气反循环钻探技术可避免此类问题，从而高效率的准确取样。实际的操作时，随着钻探深度的加深，钻机转速不断提高，岩心矿物随着空气循环到地上，取样人员只需要在按照一定的时间节点接收收集。

3.2 绳索取心技术

进行地质勘探时，如果使用钻探技术钻进到岩心时，岩心物质进入到管中，此时在提取岩心时不用将钻上提，而是使用绳索等专业取样工具将其从岩心管取出来，这样就可以大大地缩短钻探的有效时间。据统计，在进行金刚石岩心的勘探时，如果采用升降钻机的方式进行取样，其升降钻机的时间就占到总工作时间的四成左右，而使用绳索取心技术就可以节省这一部分时间，提高了工作效率。另外这种技术采用的厚壁钻头虽然钻进速度略慢，但总体上减少了升降工序，仍然有较高的钻探效率，并且在出现岩心管堵塞时，能够马上进行疏通，还能够保证岩心的完整程度。采用升降钻机取心还会导致钻机的磨损加大，据统计，绳索取心技术使用的钻头使用寿命可以延长一倍。由于提钻少，使得钻杆始终处在钻孔内，一定程度上有护壁的作用。综合来看，该方法减轻了劳动强度，使得钻探成本降低，但是同时也应注意到，由于钻头壁厚，会对岩石产生大面积的削切，同时钻进的能耗较高。

3.3 液动潜孔锤

液动潜孔锤是一种新的钻探技术，它在回转钻探技术基础上进行改进后形成的，属于液动的类型，并在液动能量的支持下给予钻头一定的冲击力，使其向下锤动，加速了岩石的破碎。在进行实际的工作时，完全可以利用现有的回转钻探的配套设施，其操作步骤也相同，而且适应孔深可以达到5000m以下，具有较高的钻进时效，特别是对于一些硬质的地层，使用液动潜孔锤技术进行钻进时，通常不会有堵塞的情况，并能够有效地降低孔斜强度，无须使用较大的能耗，也不会对环境产生较大的污染。对于含水层的钻进同样有效，能够利用液动潜孔锤机械本身的性能来提高护壁能力，容易操作，进行维护检修工作也较为方便。

3.4 组合钻探技术

工程地质勘探工作通常面临较为复杂的地质环境，有时仅凭一种钻探方法难以达到理想的效果，因此可以综合使用各种钻探技术，根据实际情况来进行组合，这样就可以整合各类钻探技术的优势，从而提高钻探的效率，减少工作人员的劳动强度，节约钻探工作的成本，达到更好的钻探效果。

结语

就目前我国工程地质勘察的应用来看，可供选择的钻探技术上面提及的几种方法可供选择，其所涵盖的内容较全面，所以在实际的现场施工中就需要根据地质条件的差异选取适宜的钻探技术，期望能够保证勘察数据的准确可靠，推动地质勘察工程的快速进步与提升。只有保证钻孔技术的正确应用才能从根本上促进地质勘测工程的良好发展态势。

参考文献

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