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      工程地質(zhì)勘察中鉆探技術(shù)方法及應(yīng)用

      2019-12-10 06:57:30馬正成
      有色金屬設(shè)計(jì) 2019年2期
      關(guān)鍵詞:繩索工程地質(zhì)鉆桿

      馬正成

      (貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局一一二地質(zhì)大隊(duì),貴州 安順 561000)

      0 引 言

      隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展,各類(lèi)工程建設(shè)也日益增多,尤其是近幾年來(lái),一些大型工程的建設(shè)較往年有了很大的提升。在工程建設(shè)過(guò)程中,通過(guò)工程地質(zhì)勘察,對(duì)影響工程建筑物的地質(zhì)因素而進(jìn)行調(diào)查研究,是進(jìn)行工程建設(shè)不可或缺的重要環(huán)節(jié),同時(shí)也是確保工程質(zhì)量安全的重要工作。工程地質(zhì)勘察的主要內(nèi)容是地質(zhì)結(jié)構(gòu)或地質(zhì)構(gòu)造,主要包括地貌、水文地質(zhì)條件、土和巖石的物理力學(xué)性質(zhì),自然地質(zhì)現(xiàn)象和天然建筑材料等。工程地質(zhì)條件明確后,需根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行特點(diǎn),預(yù)測(cè)工程建筑物與地質(zhì)環(huán)境相互作用的方式、特點(diǎn)與規(guī)模,作出正確的評(píng)價(jià),為保障建筑物穩(wěn)定與正常使用的防護(hù)措施提供依據(jù)。

      1 工程地質(zhì)勘察概述

      工程地質(zhì)勘察所涵蓋的內(nèi)容相當(dāng)廣泛,包括地質(zhì)勘察、樣本試驗(yàn)、調(diào)查及測(cè)繪等。工程施工之前的地質(zhì)勘察工作,是切實(shí)掌握工程建設(shè)的土體分布和力學(xué)參數(shù)等數(shù)據(jù)的重要手段,通過(guò)對(duì)所掌握的客觀數(shù)據(jù)的科學(xué)分析,對(duì)工程的適應(yīng)性進(jìn)行科學(xué)有效的判斷,從而制定科學(xué)合理的施工要求和施工建議。在眾多的地質(zhì)勘察方法中,鉆探技術(shù)是其中最為重要也是最為常見(jiàn)的一種方法,尤其是在一些地層相對(duì)復(fù)雜的地質(zhì)勘察工作中,利用鉆探技術(shù)更有利于獲得準(zhǔn)確的地質(zhì)資料,其準(zhǔn)確度是經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)的;同時(shí),此項(xiàng)技術(shù)也是巖土樣本采集和孔內(nèi)原位測(cè)試的首選技術(shù)。

      2 鉆探技術(shù)的要求

      科學(xué)的地質(zhì)勘察工作是工程建設(shè)施工得以順利開(kāi)展的前提和基礎(chǔ),因此,工程建設(shè)中的地質(zhì)鉆探技術(shù)必須精益求精,綜合考慮各種影響因素,全面衡量利弊得失,例如巖層的采取率必須保證不低于80 %,夾層的采取率必須保證不低于60 %,對(duì)此項(xiàng)工作的高標(biāo)準(zhǔn)可見(jiàn)一斑;而且,針對(duì)不同的巖層,所采取的鉆探技術(shù)和鉆探速度也都不盡相同,必須結(jié)合實(shí)際情況來(lái)確定;同時(shí),在實(shí)際的水文地質(zhì)勘察工作中,為了確保地下水位測(cè)試和水文地質(zhì)試驗(yàn)的有序開(kāi)展,必須充分結(jié)合水層位置和水文實(shí)驗(yàn)的具體要求來(lái)決定鉆進(jìn)位置和鉆進(jìn)方法,對(duì)于不同的含水層要進(jìn)行分層止水隔離處理。

      3 常用的鉆探方法

      在實(shí)際的工程地質(zhì)鉆探勘察工作中,根據(jù)不同的地質(zhì)情況所采取的鉆探方法多種多樣,主要包括以下幾種鉆探方法:①擊入法,一般適用于對(duì)硬度較大巖層所開(kāi)展的鉆探工作,其優(yōu)勢(shì)在于擊打時(shí)可以產(chǎn)生巨大的能量,從而對(duì)巖層的研究和開(kāi)發(fā)會(huì)更加深入。在現(xiàn)實(shí)操作中,又可以分為孔內(nèi)擊入和孔外擊入;②壓入法,一般適用于對(duì)硬度較小巖層所開(kāi)展的鉆探工作,其優(yōu)勢(shì)在于無(wú)需施加較大外力即能夠完成取樣工作。在現(xiàn)實(shí)操作中,也可以分為連續(xù)壓入法和斷續(xù)壓入法;③振動(dòng)法,是工程地質(zhì)鉆探勘察中最為常見(jiàn)的1種鉆探方法,其優(yōu)勢(shì)在于適用范圍比較廣泛,在實(shí)際操作時(shí),利用土層的振動(dòng),使鉆頭深入土層中,然后進(jìn)行樣品的提取,但需要注意的是,此方法并不適用于容易發(fā)生液化的巖層勘察。應(yīng)根據(jù)不同的地質(zhì)情況采取不同的鉆探方法。

      4 鉆探技術(shù)的應(yīng)用

      4.1 反循環(huán)鉆探技術(shù)

      反循環(huán)鉆探技術(shù)的核心在于將壓縮空氣作為循環(huán)載體,然后利用雙臂鉆桿進(jìn)行碎巖,并將其作為地質(zhì)樣品的一種地質(zhì)鉆探技術(shù)。在現(xiàn)實(shí)操作過(guò)程中,隨著鉆探工作開(kāi)展的不斷深入鉆頭的旋轉(zhuǎn)速度不斷加快,大量的巖屑會(huì)被飛速旋轉(zhuǎn)的鉆頭帶回地表,地面工作人員將不同時(shí)間下落的巖屑進(jìn)行收集和整理,并以其作為試驗(yàn)樣本進(jìn)行分析。實(shí)踐表明,此技術(shù)更有利于探查地質(zhì)深層次情況,而且施工成本相對(duì)較低,但從當(dāng)前的技術(shù)水平來(lái)看,若想使此技術(shù)得到推廣和普及,仍然需要進(jìn)一步加大研究的力度。

      4.2 繩索取心技術(shù)

      繩索取心是工程地質(zhì)勘察過(guò)程中鉆頭發(fā)生質(zhì)量問(wèn)題時(shí),需要更換鉆頭或使用鉆桿時(shí)所采取的主要技術(shù),因?yàn)樵阢@頭的鉆進(jìn)過(guò)程中,一旦發(fā)生堵塞問(wèn)題,則需要必要的打撈工具,如果是提取巖心則可以使用巖心管。繩索取心技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于施工便捷,適用范圍較為廣泛;而且,此項(xiàng)鉆進(jìn)技術(shù)的鉆進(jìn)深度較淺,更有利于保護(hù)巖心質(zhì)量,也使其鉆進(jìn)的效率更高。事實(shí)上,在鉆探時(shí),若發(fā)生堵塞問(wèn)題,在打撈工具的輔助作用下,能夠有效避免鉆桿工具與巖心的摩擦,同時(shí),繩索取心技術(shù)無(wú)需頻繁的提升鉆桿,升降次數(shù)比較少,可以說(shuō),此項(xiàng)技術(shù)在一定程度上降低了施工人員的工作強(qiáng)度,也有利于延長(zhǎng)鉆頭的使用壽命。

      4.3 液動(dòng)潛孔錘技術(shù)

      該項(xiàng)鉆探技術(shù)建立在回轉(zhuǎn)鉆探技術(shù)的基礎(chǔ)之上,主要利用沖洗液對(duì)液動(dòng)錘進(jìn)行驅(qū)動(dòng),進(jìn)而對(duì)鉆頭施加沖擊力,加速碎巖。在現(xiàn)實(shí)操作過(guò)程中,一般是將液動(dòng)錘安裝于鉆桿和巖心管之間,并且隨著鉆頭的不斷深入,液動(dòng)錘也會(huì)隨之深入至鉆孔之內(nèi),從而使得對(duì)鉆頭所施加的沖擊力更大。實(shí)踐充分表明,該技術(shù)更適用于硬度大、脆性大地質(zhì)結(jié)構(gòu)的地質(zhì)勘察工作當(dāng)中,而且一旦采用此技術(shù),則意味著設(shè)備始終處于高頻的工作狀態(tài),所以,必須高度重視設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng),以確保工程施工的順利進(jìn)行。

      4.4 組合鉆探技術(shù)

      所謂組合鉆探技術(shù),指的是綜合使用反循環(huán)鉆探、繩索取心及液動(dòng)潛孔錘3種技術(shù),從而實(shí)現(xiàn)取長(zhǎng)補(bǔ)短,充分利用各種鉆探技術(shù)的優(yōu)勢(shì),從而達(dá)到有效降低勘察人員工作強(qiáng)度,切實(shí)降低施工成本的目的。

      5 結(jié) 語(yǔ)

      綜上所述,工程地質(zhì)勘察是工程建設(shè)中一項(xiàng)極其重要的工作,其中鉆探技術(shù)是工程地質(zhì)勘察中常用的技術(shù)之一,常用的方法包括擊入法、壓入法、振動(dòng)法,同時(shí)該技術(shù)又包括反循環(huán)鉆探、繩索取心、液動(dòng)潛孔錘、組合鉆探等多種技術(shù)。在具體的應(yīng)用過(guò)程中,需要根據(jù)工程的的特點(diǎn)和勘察地的實(shí)際條件,選擇合適的鉆探方法與鉆探技術(shù)。

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