鉆探技術(shù)在地質(zhì)工程勘察中的應(yīng)用研究

王顯亮

摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和進(jìn)步，我國(guó)建筑行業(yè)快速的發(fā)展起來(lái)，并促進(jìn)了工程地質(zhì)勘探行業(yè)的發(fā)展在工程地質(zhì)勘察中鉆探技術(shù)以其較為準(zhǔn)確的分析能力得到了廣泛的應(yīng)用。鉆探技術(shù)在工程地質(zhì)勘察中作用非常重要，是工程地質(zhì)勘察的重要方法。地質(zhì)勘察工程中，鉆探技術(shù)發(fā)揮了重要的作用。鉆探技術(shù)的不斷改進(jìn)，大大提高了我國(guó)地質(zhì)勘察工程技術(shù)水平。本文簡(jiǎn)要探討了鉆探技術(shù)在地質(zhì)工程勘察中的應(yīng)用研究。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)工程勘察；鉆探技術(shù)；應(yīng)用

引言

地質(zhì)勘察的過(guò)程中，鉆探技術(shù)具有舉足輕重的地位，對(duì)工程建設(shè)有著重要作用，它是針對(duì)影響建筑物的地質(zhì)因素進(jìn)行研究的，其中地質(zhì)因素包括地質(zhì)的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造等方面。不同的地質(zhì)對(duì)鉆探技術(shù)的要求不同，所以，在工程地質(zhì)勘察中對(duì)鉆探技術(shù)的選用也是非常重要環(huán)節(jié)之一，因此，要掌握地質(zhì)勘察中鉆探技術(shù)，依據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。鉆探技術(shù)即為采用人力或機(jī)械的方式，揭示地層層序、巖土工程特征、掌握地表以下地層或是某一特定位置的地質(zhì)地層情況的勘探手段，是我國(guó)工程建設(shè)、采礦等作業(yè)的基礎(chǔ)。在此背景下，不斷提高地質(zhì)勘察工程中的鉆探技術(shù)水平意義重大。

1、地質(zhì)工程勘察中的鉆探概述

地質(zhì)工程勘察，就是通過(guò)勘探、試驗(yàn)、調(diào)查、測(cè)繪等手段，對(duì)目標(biāo)地區(qū)的地質(zhì)條件進(jìn)行判斷和評(píng)估，了解目標(biāo)地區(qū)的水體、巖體、土體的分布情況和變化規(guī)律。了解了這些條件，就能夠?qū)ㄖ锏倪m應(yīng)性、穩(wěn)定性和環(huán)境演化性進(jìn)行論證、分析，為施工方案的確定和修改提供依據(jù)。地質(zhì)勘察工程涉及多項(xiàng)工程技術(shù)，其中以鉆探技術(shù)最為重要。通過(guò)鉆探，地質(zhì)勘察工作者能夠了解當(dāng)?shù)氐耐寥罓顩r、巖石類型、地下結(jié)構(gòu)分布，有助于制定準(zhǔn)確的工程建設(shè)方案。

地質(zhì)工程勘察主要包括地質(zhì)勘察、樣本試驗(yàn)、調(diào)查、測(cè)繪等多個(gè)方面，通過(guò)地質(zhì)勘察工作，能夠明確了解工程建設(shè)的土體分布以及力學(xué)參數(shù)等，通過(guò)對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可以對(duì)建筑適應(yīng)性進(jìn)行監(jiān)測(cè)，最后據(jù)此提出具體的施工要求和建議。鉆探技術(shù)是最為重要的地質(zhì)勘察方法，對(duì)于一些地質(zhì)條件比較復(fù)雜的地層，通過(guò)鉆探技術(shù)能夠準(zhǔn)確獲得地質(zhì)資料，準(zhǔn)確性較高，而且也是巖土樣本采集以及孔內(nèi)原位測(cè)試的關(guān)鍵技術(shù)。

2、鉆探的特點(diǎn)和使用條件

工程地質(zhì)勘察過(guò)程中，相關(guān)的現(xiàn)場(chǎng)勘察人員需要充分考慮到工程的現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件。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時(shí)會(huì)沿著建筑輪廓線進(jìn)行布孔，而水壩等大型建筑在布孔時(shí)往往會(huì)沿著建筑的軸線進(jìn)行布孔。在鉆探時(shí)也應(yīng)當(dāng)盡量選擇相對(duì)較為簡(jiǎn)單的鉆探方法與設(shè)備。鉆探不僅可以了解現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件和地層巖性，還能幫助勘察人員進(jìn)行地層的取樣與實(shí)驗(yàn)。

在進(jìn)行地質(zhì)勘察的鉆孔過(guò)程中，鉆孔深度通常不超過(guò)10米。地質(zhì)勘察人員從鉆孔當(dāng)中進(jìn)行取樣、觀測(cè)、試驗(yàn)分析，能夠有效了解目標(biāo)地區(qū)的地質(zhì)條件，比如土壤的質(zhì)量、巖石的堅(jiān)硬程度、地下水的流速和流向等等。這些信息都是確定工程建設(shè)方案不可缺少的信息依據(jù)。比如在建設(shè)工業(yè)建筑或民用建筑的時(shí)候，鉆探孔的布置一定要考慮到建筑的輪廓線。而在建設(shè)水壩工程的時(shí)候，鉆探孔的布置則要沿著水壩的軸線來(lái)進(jìn)行。

在工程建設(shè)中，地質(zhì)勘察工作是確保工程建設(shè)能夠順利實(shí)施的關(guān)鍵。工程施工建設(shè)對(duì)于地質(zhì)鉆探技術(shù)的要求很高，在具體的鉆探施工過(guò)程中，需要綜合考慮多個(gè)方面，比如巖層提取率必須在80%以上，而夾層的采取率必須在60%以上。對(duì)于不同巖層，需要采用不同的鉆探技術(shù)，而且還需要及時(shí)調(diào)節(jié)鉆探速度。另外，在水文地質(zhì)勘察中，為了確保地下水位測(cè)試以及水文地質(zhì)試驗(yàn)?zāi)軌蝽樌M(jìn)行，必須綜合考慮水層位置以及水文實(shí)驗(yàn)要求確定鉆進(jìn)位置以及鉆進(jìn)方法。

3、地質(zhì)工程勘察中的鉆探技術(shù)應(yīng)用

3.1反循環(huán)鉆探技術(shù)

一般情況下，我們將這類鉆探技術(shù)分為空氣反循環(huán)技術(shù)和水力反循環(huán)技術(shù)兩種，它們之間最重要的區(qū)別就是循環(huán)的介質(zhì)的不同。水力反循環(huán)鉆探技術(shù)的循環(huán)介質(zhì)就是水或者是泥漿，它的循環(huán)方式就是將循環(huán)的介質(zhì)傳送到孔底，取心鉆頭就可以得到柱狀的巖心，之后巖心就會(huì)與鉆頭一起回到地面；而空氣反循環(huán)鉆探技術(shù)的循環(huán)介質(zhì)就是空氣，同樣在雙壁鉆桿外管的作用下，空氣會(huì)被輸送到孔底，而空氣的劇烈膨脹一定會(huì)產(chǎn)生沖擊力，孔底的潛孔錘就會(huì)猛烈的撞擊孔底的巖石，之后鉆桿將空氣帶回地面的同時(shí)也會(huì)帶一些巖屑上來(lái)，通過(guò)這些巖屑我們就可以測(cè)得所需的資料了。

這兩種技術(shù)各有各的優(yōu)缺點(diǎn)和適用范圍?？諝夥囱h(huán)鉆探技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是勞動(dòng)強(qiáng)度低，花費(fèi)成本低，非常適合干旱地區(qū)的地質(zhì)勘察，缺點(diǎn)是產(chǎn)生的巖石碎屑缺乏代表性，不能夠完整地反映出目標(biāo)地區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)；水力反循環(huán)鉆探技術(shù)則與其恰恰相反，得到的巖石碎屑比較完整，能夠很好地反映出目標(biāo)地區(qū)的地質(zhì)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，缺點(diǎn)是比較消耗水資源，花費(fèi)成本更高，而且工作效率相對(duì)空氣反循環(huán)鉆探技術(shù)要低，適用于土質(zhì)松軟的地區(qū)。

3.2繩索取心鉆探技術(shù)

繩索取芯技術(shù)在鉆探過(guò)程中最為顯著的一個(gè)特點(diǎn)是不需要使用鉆桿進(jìn)行鉆探，只有在鉆頭出現(xiàn)故障時(shí)才使用鉆桿。由于技術(shù)無(wú)需使用鉆桿，電梯的頻率很小，所以人工勞動(dòng)強(qiáng)度低。這種技術(shù)的核心工具應(yīng)是發(fā)生堵塞問(wèn)題時(shí)用來(lái)打撈的工具以及裝滿了巖礦心的巖心管，在提取巖心時(shí)，并不需要提升鉆桿柱的。由于這種技術(shù)的便捷性和適應(yīng)性，其應(yīng)用的范圍是十分廣泛的，同時(shí)這種技術(shù)也能夠保證取心的質(zhì)量，并且鉆進(jìn)的深度也較低，這就大大的提升的設(shè)備鉆進(jìn)的效率，在作業(yè)時(shí)如果出現(xiàn)了阻塞的問(wèn)題，由于打撈工具的存在，鉆桿工具與礦心就可以避免出現(xiàn)摩擦，從而保證了取心的效率。采用繩索取心技術(shù)時(shí)，由于不需要經(jīng)常提升鉆桿，升降的頻次也很少，所以作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度是很低的，鉆頭的使用壽命也得到了提升。

3.3液動(dòng)潛孔錘鉆探技術(shù)

液壓潛孔錘鉆進(jìn)技術(shù)是旋轉(zhuǎn)鉆探的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的，主要使用沖洗驅(qū)動(dòng)潛孔錘，當(dāng)液壓潛孔錘沖擊能量可以傳送到鉆頭，鉆打破巖石，主要工具是施工現(xiàn)場(chǎng)的泥漿泵，液壓錘鉆探和旋轉(zhuǎn)鉆探對(duì)比如圖1所示。旋轉(zhuǎn)鉆探技術(shù)的改進(jìn)技術(shù)、影響和旋轉(zhuǎn)力的驅(qū)動(dòng)下，極大地提高鉆井設(shè)備的效率，降低鉆井成本。簡(jiǎn)而言之，為了更好地促進(jìn)液壓潛孔錘鉆進(jìn)技術(shù)的使用，應(yīng)延長(zhǎng)使用壽命的潛孔錘和潛孔錘的工作效率，加強(qiáng)研究和優(yōu)化。這一鉆探技術(shù)我國(guó)在應(yīng)用和研究方面做得很好，在世界上也是名列前茅的。

3.4組合鉆探技術(shù)

組合鉆探技術(shù)，就是講上述的反循環(huán)鉆探技術(shù)、繩索取心技術(shù)和液動(dòng)潛孔錘鉆探技術(shù)組合到一起進(jìn)行鉆探，吸取了各個(gè)鉆探工藝的優(yōu)點(diǎn)。能依據(jù)地質(zhì)的鉆探要求和地層的情況來(lái)提高鉆探的效率，從而也減少了額外勞動(dòng)和成本。

結(jié)束語(yǔ)

地質(zhì)勘察工程能夠幫助人們了解目標(biāo)地區(qū)的水文、地質(zhì)條件，為工程建設(shè)方案的制定提供完善的科學(xué)依據(jù)。鉆探技術(shù)是地質(zhì)勘察工程中的重要環(huán)節(jié)，地質(zhì)鉆探技術(shù)是很繁瑣復(fù)雜的一項(xiàng)工藝，而且其涉及的領(lǐng)域也很廣泛，因此，我們要針對(duì)不同的地質(zhì)勘察工程來(lái)選擇適合的鉆探技術(shù)。在靈活利用的同時(shí)，需要不斷對(duì)鉆探技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，同時(shí)多方面完善鉆探技術(shù)，進(jìn)一步提高我國(guó)地質(zhì)勘察的鉆探水平。

參考文獻(xiàn)

[1]王琨.工程地質(zhì)勘察中鉆探技術(shù)的應(yīng)用分析[J].低碳世界，2015（9）：105-106.

[2]李鵬.工程地質(zhì)勘察中鉆探技術(shù)的應(yīng)用分析[J].城市建筑，2015（5）：110.

[3] 李艷峰，趙文舉.我國(guó)地質(zhì)鉆探技術(shù)裝備現(xiàn)狀分析及發(fā)展建議[J].山東工業(yè)技術(shù)，2015（15）：88.

（作者單位：遼寧省冶金地質(zhì)四〇二隊(duì)有限責(zé)任公司）