工程地质勘察中钻探技术选用的探讨

陈仙海 严谨

工程地质勘察是开展工程施工的初始程序，在工程地质勘察工作流程中，存在多方面的影响因素，对勘察工作的整体质量会造成较大的影响。其中最为关键的影响因素就是对钻探技术的选用，不同的地质环境在结构和构造上存在较大的差异，对钻探技术的要求也有显著的不同，科学选择钻探技术，能够提升钻探的整体成功率，为工程地质勘察工作的开展奠定良好的基础。

1、钻探技术理论概述

1.1 钻探技术概念

钻探技术是应用于各类工程施工和地质勘察工作中，对地质条件进行准确勘察和分析的重点流程之一。在钻探技术的实际应用过程中，是依托钻机、钻具和对应的工艺措施开展工作，在地层内部钻凿出圆柱形的岩矿样品，从而探明地下地质形态的状态和分布规律。随着钻探技术的发展水平不断提升，将传感技术和信息技术应用于钻具中，能够将常规的钻探技术转型为定向钻探技术，采用人为控制的方法对钻孔轨迹进行科学调整，从而提升钻探精度，为工程地质勘察工作的开展做出贡献。

1.2 钻探技术特征

在实际应用过程中，钻探技术的应用具有三个方面的特征：一是钻探技术的应用对工程地质勘察工作开展的质量具有重要的影响，对操作技能要求水平比较高；二是钻探流程开展过程常与各种试验同步进行，因此流程比较纷繁，进尺较慢，需要同步做好数据记录工作。三是其应用范围比较广，可以在各种地质条件和环境中应用，为工程地质勘察工作的开展奠定良好的基础。

2、钻探技术分析

2.1 反循环钻探技术

在工程地质勘察工作开展的过程中，反循环钻探技术根据循环介质的不同又可以分为空气反循环技术和水力反循环技术两种。空气反循环钻探技术是基于双壁钻杆外管的作用将空气输送到孔底，在空气剧烈膨胀的作用下推动潜孔锤对岩石产生撞击作用，在空气循环回到地面的同时也会将岩屑带回地面。而水力反循环技术的应用则是将空气介质转换为水资源，相对于空气反循环技术而言，其所获取的岩块更加完整。反循环钻探技术的应用具有劳动强度低、施工成本低的特征，但是整体施工效率较为缓慢，所获取的数据资料较为有限，准确度不高。

2.2 绳索取心技术

绳索取心技术在实际应用过程中，程序比较简单，具有广泛的适应性，由于其整体钻进深度比较低，能够有效的提升钻进设备的施工效率。绳索取心技术将钻杆与绳索的取心技术同步予以利用，在施工过程中能够保护好岩石内部结构，使得采样结果比较准确，能够获取更加准确的地质勘察数据。在采用绳索取心技术的情形下，只有在更换钻头或出现质量问题时才会进行钻杆升降操作，能够极大的降低工作人员的作业强度，提升工作效率。

2.3 液动潜孔锤技术

液动潜孔锤技术的应用设备作业流程较为复杂，其基本的工作原理是利用冲洗液来进行动力传输，将动力能量传递到钻头位置，从而实现对岩石的破碎作用。在进行工程地质勘察时，可以根据预先搜寻的地质资料对冲洗液进行现场配置，并通过相应的设备对冲洗液的输送密度和数量进行准确控制，以便达到更好的施工效果。液动潜孔锤技术的应用，是对常规回转钻探技术的改进，其改变了传统作业方式中只有回转力作用的缺陷，使得对高硬岩区和脆性较大的地质区域进行勘察时，能够起到回转力和冲击力的双重作用，可以极大的提升地质勘察工作的效率，降低整体作业成本。但是在此技术的应用过程中，主要是基于高频振动方式来完成的，因此对设备运行的安全性能要求较高，在作业流程开始之前，要按照相应的检修标准对设备进行严格勘察，减少给施工环节带来的安全隐患[1]。此外，在配制液压泥浆时要达到粘稠度低、含砂量少、润滑性能好等方面的要求，以减少对液动锤的磨损作用，延长设备的使用年限，通过整体施工质量。

2.4 组合钻探技术

组合钻探技术是在进行工程地质勘察时将上述三种方式结合在一起应用，更好的规避其各自的劣势，更好的发挥各种钻探技术的优势，科学提升钻探技术的效率，降低钻探作业中的能耗，降低钻探作业成本，为后期工程的开展奠定良好的基础。

3、钻探信息对钻探技术选用的影响

在选定钻探技术时，必须根据现有的钻探信息和结果要求科学选择钻探技术，这些信息包括钻孔结构、冲洗液、岩心采取率、回次进尺率等各个方面，钻探作业的开展，不仅是要求能够将钻进设备钻入地下，更重要的是能够需要准确的地质指标。如何确保钻取土芯结构能够反映出地质结构的实际特征，是工程地质勘察工作开展的重点，也是这项工作开展的难点问题。因此在選用钻探技术时，必须要对现有的钻探信息进行明确，并在此基础上选用对应的钻探技术。

3.1 针对碎石土钻探技术的选用

碎石土地层在工程勘察过程中比较常见，这是一种具有力学特征不稳定的地层，结构较为松散，没有结胶情况，受到地下水的影响比较明显。在钻探工作开展过程中容易发展塌孔、冲洗液泄漏、卡钻等意外情形，因此在勘察作业时通常以选用回转取芯钻进和锤击取芯钻进为主的方式。对于较为松散的碎石类地层，可以采用跟管钻进，对于分布密实的碎石层，可以采用裸孔钻进[2]。在碎石层含水量较小或者地层有粘性土填充的情况下，可以采用裸孔钻进的方式。如果含水量较大，则需要选择跟管钻进。对于碎石粒径大小不一的情况，应该根据现场作业的需求对钻具口径科学确定，尤其是在作业过程发生变化的情形下，要根据实际情况做好各方面的调整，以便达到更高的钻探效率并同步提升钻探质量。

3.2 针对卵碎石地层钻探技术的选用

对于卵碎石地层钻探技术的选用也需要根据地质信息条件进行确定，其选择的依据包括含水量、黏土填充程度等各种不同情形。在地层密度比较松散、含水量比较小的情形下，可以采用回转跟管钻进，并且根据操作过程中的实际情形对钻进参数进行调整。需要注意的时，在出现进尺困难，压力表跳动幅度大的情形，要立即进行提钻操作，以减少对钻探设备的损坏。在地层中黏土填充密实度高、含水量小的情形下，可以采用合金干钻的方法开展钻探作业，在进行操作时要适当对钻具进行上下窜动，防止出现烧钻的情况[3]。在进尺缓慢但压力变动幅度不大的情形下，通常会有漂石出现，要及时将钻进参数调整为基岩标准。对于松散而黏土含量较低的卵碎石层中，通常采用跟管操作来进行勘察作业，在下管前先进行开孔流程的操作。在卵碎石地层工程地质勘察钻探作业操作时，应当尽量避免采用液动潜孔锤技术和水力反循环技术，以减少泥浆将地层中的小颗粒带走，从而影响到最后的勘察分析结果。

4、结束语

钻探技术的应用不仅决定着工程地质勘察作业的整体质量，而且对周边环境也会造成较大的影响，随着时代的发展，在工程地质勘察工作过程中，更加注重绿色勘察技术的开展，通过以钻代槽方式的改变，尽量减少槽深对作业区域内植物生存环境的影响，并且利用定向钻进技术和模块化作业方式提升勘察作业效率，为促进工程地质勘察技术的提高做出应有的贡献。

参考文献：

[1]罗龙.岩土工程勘察中钻探设备及工艺的选择[J].工程技术研究，2019，4（12）：106-107.

[2]黄燕，高杰.地质钻探在岩土工程勘察中的研究应用[J].西部探矿工程，2019，31（04）：11-14+18.

[3]陈国荣.钻探技术在地质勘察工程中的应用研究[J].西部资源，2018（06）：120+124.