钻探技术在地质勘察工程中的应用研究

陈国荣

摘要：随着我国经济的快速发展，地质勘察工程领域所取得的成就非常显著。钻探技术在工程地质勘察中的应用最为普遍、广泛。本文就笔者在实际的工程地质勘察中的经验进行阐述，进一步评述工程地质勘察中常见的钻探技术的应用，以期为以后的工程施工提供参考和借鉴。

关键词：工程地质；勘察；钻探技术

引言

社会的发展使得人类对于各类矿产资源需求与日俱增。寻找更多的资源是解决问题的最直接的办法。工程地质勘察对实现矿产资源的开发具有重要意义，也成为人们关注的焦点。在进行地质勘察中，科学运用钻探技术对环境地质条件进行了解，进而让工程更加有保证和有价值。

1.工程地质勘察概述

工程地质勘察是指通过一定的技术手段对地质条件进行勘探、调查与实验，进而对于区域内的地质状况有一个较好的了解，为工程的施工奠定良好的基础。在进行地质勘察时，为较好的了解岩土体的情况，需要对工程的岩土结构和地下水体分布情况进行深入的调查和研究，采取相应的施工措施，确保了工程地基的安全。在进行工程地质勘察工作中，技术人员应具有很高的综合能力，可以根据不同的建筑物类型进行相应的选择。例如在民用建筑工程和水利工程中采用的方法有一定的区别。前者在勘察中布孔需要沿着建筑物轮廓，后者的布置则要依据建筑物中的中心轴。另外对地质以及地层进行了解试验。

2.工程地质勘探中钻探技术的应用

中国国土资源极其丰富，像在面积辽阔的土地及海洋中就埋藏着极多的珍贵资源宝藏，如何更好地获得这些资源，这就需要利用钻探技术来进行资源的勘探。钻探技术是进行地质勘探以及获取勘探成果的重要手段。另外，地質勘探中样品的采集也需要利用钻探技术来获取，人类不仅限制在地球，在月球以及更远的星球进行勘测时，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。常见的钻探技术有以下几种：

2.1绳索取心技术的应用

在获取岩心的过程中不需要钻杆辅助是绳索取心技术的主要特征，在实际应用中只有当钻头出现质量问题时才进行钻头更换或者使用钻杆。在钻进过程中发生断落、卡钻时可以使用打捞工具，绳索取芯技术施工方便快捷，对各种地质有较强的适应性，应用范围很广。这项技术也能够实现对岩石内部的保护，所以，钻进效率比较高。并且这项钻探技术中对于钻杆应用很好，不会发生钻杆出现升降问题，这很大程度上降低了工作人员的劳动强度，同时钻头使用寿命比较长，这些特点使得其在工程地质勘察中具有很好的应用。

2.2反循环钻探技术的应用

反循环钻探技术在工程地质勘探中的应用主要分为两种：水力反循环技术和空气反循环技术。顾名思义，其主要区别就在于它们之间不同的循环介质，即分别为水（泥浆）和空气。水力反循环是通过介质水和泥浆的循环，将孔底部的岩心带上地面，完成样品的采集。空气反循环钻井技术原理如图1所示，通过双壁钻杆的作用，外管完全借住空气输送，空气对底管的冲击作用和膨胀作用较大，在底孔在潜孔锤的作用下冲击碎屑岩，之后钻杆把底部空气和其带的岩石碎屑全部抽上来，这些碎屑检测结果有助于对地质岩石的更确切的了解。每种方法都会有一定的长处，也会有相应的弊端。空气反循环具有较低的劳动强度，适合在干旱的环境下进行运作，成本相对较低。但是获得的岩石碎屑样品只能代表局部并不能充分的体现整体。水力反循环的优点是可以获得完整的岩石块，这样就能较充分地保证岩石地质资料的完整性，并且还具有同空气反循环一的优点有较低的劳动强度。但其在钻探过程中工作效率低，消耗大量的水资源造成水资源的浪费。综上所述，这两种方法具有较大的适应性，无论复杂地面锚固施工还是松软的地层施工这两种钻探技术都有较好的效果。

2.3液动潜孔锤技术的应用

液动潜孔锤由冲洗液传输动力进行工作，这是液动潜孔锤的工作原理。通过击打液动潜孔锤使其把能量传递到钻头上，在此能量的强大冲击下实现对岩石的破碎。针对液动锤的不同可以在杆与岩心管之间，液动锤会随着钻探深度逐渐潜入钻孔对钻头施加压力。高频的工作特点使得该项技术在硬性和脆性工程地质更为合适。而在实际施工过程中，要注意设备的牢固性和液动锤的磨损情况，为了减少磨损在选择泥浆材料上，应该尽量选择含沙量比较低的材料。总之，为了使液动潜孔锤技术更好的使用，应加强研究和优化潜孔锤使用寿命及提升潜孔锤的工作效率。

2.4组合钻探技术的应用

综合钻井技术是指综合运用上述三种钻井技术进行工程地质勘察。这三种钻井技术各有其优点和缺点。通过使用钻井技术的组合，可以最大限度地利用每种钻井技术的优点。合理节约施工成本，降低不必要的能耗。

2.5新型钻探技术的应用

时代的进步产生了新的材料和方法。例如，新型节水钻井技术的出现为干旱地区的钻井提供了新的方法。它采用超声波技术制造的新型钻头，大大提高了钻孔的工作效率，延长了钻头的使用寿命。与普通钻头相比，该钻头的钻速提高20%。新型清洗液的应用可以快速清理钻杆内部的污垢，保护钻杆设备，增加钻杆的使用时间，进一步提高了钻探的技术。

3.钻探方法和设备的选择

不同的钻探技术对钻探方法和设备的选择不尽相同，主要是分为三种方式进行应用。首先是压人法，通过连续以及断续压人的方式进行划分，主要是在一些松软的地层中进行应用。其次就是击人法，主要是应用于相对坚硬的地层，通过重锤的方式实现取样效果。最后是振动法的应用非常普遍，钻孔方法的适用性相当广泛，这意味着通过土壤振动将钻头压人土壤层，完成提取岩心取样工作。钻井广泛应用于地质找矿，希望在实际应用中结合工程地质，选择合适的工程实施方法。总的来说，在工程地质勘察中有很多钻探技术可以进行选择，所涉及的范围也是非常广泛，因此相关人员在进行工程建设中就需要结合工程实际情况选择合适的钻探技术，达到勘察的目的。

结束语

在工程地质勘察中，这几种经典的钻探技术已经得到广泛的应用。为保证能更好地进行地质工程的勘探，在实际钻探应用过程中，面对不同的工程地质和自然条件，必须选择最符合实际需要的钻探技术通过结合地质勘察实际需要，保证工程地质勘察钻探施工的顺利进行，并保证施工的质量和工期。在目前形势下，只有深入了解钻探技术的发展和研究钻探知识，掌握钻探技能，才能够提升自身的施工技术，打造合格的建设工程。