工程地质勘察中钻探技术方法及应用

2019-12-10马正成

有色金属设计 2019年2期

马正成

(贵州省地质矿产勘查开发局一一二地质大队，贵州安顺 561000)

0 引言

随着我国经济社会的不断发展，各类工程建设也日益增多，尤其是近几年来，一些大型工程的建设较往年有了很大的提升。在工程建设过程中，通过工程地质勘察，对影响工程建筑物的地质因素而进行调查研究，是进行工程建设不可或缺的重要环节，同时也是确保工程质量安全的重要工作。工程地质勘察的主要内容是地质结构或地质构造，主要包括地貌、水文地质条件、土和岩石的物理力学性质，自然地质现象和天然建筑材料等。工程地质条件明确后，需根据建筑物的结构和运行特点，预测工程建筑物与地质环境相互作用的方式、特点与规模，作出正确的评价，为保障建筑物稳定与正常使用的防护措施提供依据。

1 工程地质勘察概述

工程地质勘察所涵盖的内容相当广泛，包括地质勘察、样本试验、调查及测绘等。工程施工之前的地质勘察工作，是切实掌握工程建设的土体分布和力学参数等数据的重要手段，通过对所掌握的客观数据的科学分析，对工程的适应性进行科学有效的判断，从而制定科学合理的施工要求和施工建议。在众多的地质勘察方法中，钻探技术是其中最为重要也是最为常见的一种方法，尤其是在一些地层相对复杂的地质勘察工作中，利用钻探技术更有利于获得准确的地质资料，其准确度是经过实践检验的；同时，此项技术也是岩土样本采集和孔内原位测试的首选技术。

2 钻探技术的要求

科学的地质勘察工作是工程建设施工得以顺利开展的前提和基础，因此，工程建设中的地质钻探技术必须精益求精，综合考虑各种影响因素，全面衡量利弊得失，例如岩层的采取率必须保证不低于80 %，夹层的采取率必须保证不低于60 %，对此项工作的高标准可见一斑；而且，针对不同的岩层，所采取的钻探技术和钻探速度也都不尽相同，必须结合实际情况来确定；同时，在实际的水文地质勘察工作中，为了确保地下水位测试和水文地质试验的有序开展，必须充分结合水层位置和水文实验的具体要求来决定钻进位置和钻进方法，对于不同的含水层要进行分层止水隔离处理。

3 常用的钻探方法

在实际的工程地质钻探勘察工作中，根据不同的地质情况所采取的钻探方法多种多样，主要包括以下几种钻探方法：①击入法，一般适用于对硬度较大岩层所开展的钻探工作，其优势在于击打时可以产生巨大的能量，从而对岩层的研究和开发会更加深入。在现实操作中，又可以分为孔内击入和孔外击入；②压入法，一般适用于对硬度较小岩层所开展的钻探工作，其优势在于无需施加较大外力即能够完成取样工作。在现实操作中，也可以分为连续压入法和断续压入法；③振动法，是工程地质钻探勘察中最为常见的1种钻探方法，其优势在于适用范围比较广泛，在实际操作时，利用土层的振动，使钻头深入土层中，然后进行样品的提取，但需要注意的是，此方法并不适用于容易发生液化的岩层勘察。应根据不同的地质情况采取不同的钻探方法。

4 钻探技术的应用

4.1 反循环钻探技术

反循环钻探技术的核心在于将压缩空气作为循环载体，然后利用双臂钻杆进行碎岩，并将其作为地质样品的一种地质钻探技术。在现实操作过程中，随着钻探工作开展的不断深入钻头的旋转速度不断加快，大量的岩屑会被飞速旋转的钻头带回地表，地面工作人员将不同时间下落的岩屑进行收集和整理，并以其作为试验样本进行分析。实践表明，此技术更有利于探查地质深层次情况，而且施工成本相对较低，但从当前的技术水平来看，若想使此技术得到推广和普及，仍然需要进一步加大研究的力度。

4.2 绳索取心技术

绳索取心是工程地质勘察过程中钻头发生质量问题时，需要更换钻头或使用钻杆时所采取的主要技术，因为在钻头的钻进过程中，一旦发生堵塞问题，则需要必要的打捞工具，如果是提取岩心则可以使用岩心管。绳索取心技术的优势在于施工便捷，适用范围较为广泛；而且，此项钻进技术的钻进深度较浅，更有利于保护岩心质量，也使其钻进的效率更高。事实上，在钻探时，若发生堵塞问题，在打捞工具的辅助作用下，能够有效避免钻杆工具与岩心的摩擦，同时，绳索取心技术无需频繁的提升钻杆，升降次数比较少，可以说，此项技术在一定程度上降低了施工人员的工作强度，也有利于延长钻头的使用寿命。

4.3 液动潜孔锤技术

该项钻探技术建立在回转钻探技术的基础之上，主要利用冲洗液对液动锤进行驱动，进而对钻头施加冲击力，加速碎岩。在现实操作过程中，一般是将液动锤安装于钻杆和岩心管之间，并且随着钻头的不断深入，液动锤也会随之深入至钻孔之内，从而使得对钻头所施加的冲击力更大。实践充分表明，该技术更适用于硬度大、脆性大地质结构的地质勘察工作当中，而且一旦采用此技术，则意味着设备始终处于高频的工作状态，所以，必须高度重视设备的维护保养，以确保工程施工的顺利进行。