钻探技术在地质工程勘察中的应用研究

王显亮

摘要：随着我国经济的发展和进步，我国建筑行业快速的发展起来，并促进了工程地质勘探行业的发展在工程地质勘察中钻探技术以其较为准确的分析能力得到了广泛的应用。钻探技术在工程地质勘察中作用非常重要，是工程地质勘察的重要方法。地质勘察工程中，钻探技术发挥了重要的作用。钻探技术的不断改进，大大提高了我国地质勘察工程技术水平。本文简要探讨了钻探技术在地质工程勘察中的应用研究。

关键词：地质工程勘察；钻探技术；应用

引言

地质勘察的过程中，钻探技术具有举足轻重的地位，对工程建设有着重要作用，它是针对影响建筑物的地质因素进行研究的，其中地质因素包括地质的结构、构造等方面。不同的地质对钻探技术的要求不同，所以，在工程地质勘察中对钻探技术的选用也是非常重要环节之一，因此，要掌握地质勘察中钻探技术，依据实际情况进行选择。钻探技术即为采用人力或机械的方式，揭示地层层序、岩土工程特征、掌握地表以下地层或是某一特定位置的地质地层情况的勘探手段，是我国工程建设、采矿等作业的基础。在此背景下，不断提高地质勘察工程中的钻探技术水平意义重大。

1、地质工程勘察中的钻探概述

地质工程勘察，就是通过勘探、试验、调查、测绘等手段，对目标地区的地质条件进行判断和评估，了解目标地区的水体、岩体、土体的分布情况和变化规律。了解了这些条件，就能够对建筑物的适应性、稳定性和环境演化性进行论证、分析，为施工方案的确定和修改提供依据。地质勘察工程涉及多项工程技术，其中以钻探技术最为重要。通过钻探，地质勘察工作者能够了解当地的土壤状况、岩石类型、地下结构分布，有助于制定准确的工程建设方案。

地质工程勘察主要包括地质勘察、样本试验、调查、测绘等多个方面，通过地质勘察工作，能够明确了解工程建设的土体分布以及力学参数等，通过对这些数据进行分析，可以对建筑适应性进行监测，最后据此提出具体的施工要求和建议。钻探技术是最为重要的地质勘察方法，对于一些地质条件比较复杂的地层，通过钻探技术能够准确获得地质资料，准确性较高，而且也是岩土样本采集以及孔内原位测试的关键技术。

2、钻探的特点和使用条件

工程地质勘察过程中，相关的现场勘察人员需要充分考虑到工程的现场地质条件。不同的工程有不同的勘探要求，一般的民用建筑在勘探布孔时会沿着建筑轮廓线进行布孔，而水坝等大型建筑在布孔时往往会沿着建筑的轴线进行布孔。在钻探时也应当尽量选择相对较为简单的钻探方法与设备。钻探不仅可以了解现场的地质条件和地层岩性，还能帮助勘察人员进行地层的取样与实验。

在进行地质勘察的钻孔过程中，钻孔深度通常不超过10米。地质勘察人员从钻孔当中进行取样、观测、试验分析，能够有效了解目标地区的地质条件，比如土壤的质量、岩石的坚硬程度、地下水的流速和流向等等。这些信息都是确定工程建设方案不可缺少的信息依据。比如在建设工业建筑或民用建筑的时候，钻探孔的布置一定要考虑到建筑的轮廓线。而在建設水坝工程的时候，钻探孔的布置则要沿着水坝的轴线来进行。

在工程建设中，地质勘察工作是确保工程建设能够顺利实施的关键。工程施工建设对于地质钻探技术的要求很高，在具体的钻探施工过程中，需要综合考虑多个方面，比如岩层提取率必须在80%以上，而夹层的采取率必须在60%以上。对于不同岩层，需要采用不同的钻探技术，而且还需要及时调节钻探速度。另外，在水文地质勘察中，为了确保地下水位测试以及水文地质试验能够顺利进行，必须综合考虑水层位置以及水文实验要求确定钻进位置以及钻进方法。

3、地质工程勘察中的钻探技术应用

3.1反循环钻探技术

一般情况下，我们将这类钻探技术分为空气反循环技术和水力反循环技术两种，它们之间最重要的区别就是循环的介质的不同。水力反循环钻探技术的循环介质就是水或者是泥浆，它的循环方式就是将循环的介质传送到孔底，取心钻头就可以得到柱状的岩心，之后岩心就会与钻头一起回到地面；而空气反循环钻探技术的循环介质就是空气，同样在双壁钻杆外管的作用下，空气会被输送到孔底，而空气的剧烈膨胀一定会产生冲击力，孔底的潜孔锤就会猛烈的撞击孔底的岩石，之后钻杆将空气带回地面的同时也会带一些岩屑上来，通过这些岩屑我们就可以测得所需的资料了。

这两种技术各有各的优缺点和适用范围。空气反循环钻探技术的优点是劳动强度低，花费成本低，非常适合干旱地区的地质勘察，缺点是产生的岩石碎屑缺乏代表性，不能够完整地反映出目标地区的地质结构特点；水力反循环钻探技术则与其恰恰相反，得到的岩石碎屑比较完整，能够很好地反映出目标地区的地质结构特点，缺点是比较消耗水资源，花费成本更高，而且工作效率相对空气反循环钻探技术要低，适用于土质松软的地区。

3.2绳索取心钻探技术

绳索取芯技术在钻探过程中最为显著的一个特点是不需要使用钻杆进行钻探，只有在钻头出现故障时才使用钻杆。由于技术无需使用钻杆，电梯的频率很小，所以人工劳动强度低。这种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矿心的岩心管，在提取岩心时，并不需要提升钻杆柱的。由于这种技术的便捷性和适应性，其应用的范围是十分广泛的，同时这种技术也能够保证取心的质量，并且钻进的深度也较低，这就大大的提升的设备钻进的效率，在作业时如果出现了阻塞的问题，由于打捞工具的存在，钻杆工具与矿心就可以避免出现摩擦，从而保证了取心的效率。采用绳索取心技术时，由于不需要经常提升钻杆，升降的频次也很少，所以作业人员的劳动强度是很低的，钻头的使用寿命也得到了提升。

3.3液动潜孔锤钻探技术

液压潜孔锤钻进技术是旋转钻探的基础上开发的，主要使用冲洗驱动潜孔锤，当液压潜孔锤冲击能量可以传送到钻头，钻打破岩石，主要工具是施工现场的泥浆泵，液压锤钻探和旋转钻探对比如图1所示。旋转钻探技术的改进技术、影响和旋转力的驱动下，极大地提高钻井设备的效率，降低钻井成本。简而言之，为了更好地促进液压潜孔锤钻进技术的使用，应延长使用寿命的潜孔锤和潜孔锤的工作效率，加强研究和优化。这一钻探技术我国在应用和研究方面做得很好，在世界上也是名列前茅的。

3.4组合钻探技术

组合钻探技术，就是讲上述的反循环钻探技术、绳索取心技术和液动潜孔锤钻探技术组合到一起进行钻探，吸取了各个钻探工艺的优点。能依据地质的钻探要求和地层的情况来提高钻探的效率，从而也减少了额外劳动和成本。

结束语

地质勘察工程能够帮助人们了解目标地区的水文、地质条件，为工程建设方案的制定提供完善的科学依据。钻探技术是地质勘察工程中的重要环节，地质钻探技术是很繁琐复杂的一项工艺，而且其涉及的领域也很广泛，因此，我们要针对不同的地质勘察工程来选择适合的钻探技术。在灵活利用的同时，需要不断对钻探技术进行改进，同时多方面完善钻探技术，进一步提高我国地质勘察的钻探水平。

参考文献

[1]王琨.工程地质勘察中钻探技术的应用分析[J].低碳世界，2015（9）：105-106.

[2]李鹏.工程地质勘察中钻探技术的应用分析[J].城市建筑，2015（5）：110.

[3] 李艳峰，赵文举.我国地质钻探技术装备现状分析及发展建议[J].山东工业技术，2015（15）：88.

（作者单位：辽宁省冶金地质四〇二队有限责任公司）