淺論工程勘察中的鉆探技術應用

李永強

摘 要：隨著科學技術的發展，工程地質勘探技術水平也得到了很大程度的提高，這為探究工程地質問題提供了堅實的技術支撐。文章重點論述了工程勘察中的鉆探技術，以期能夠為相關的實踐提供些許理論參考。

關鍵詞：工程勘察；鉆探技術；條件；方法；類型

工程勘察技術的選用對勘察的結果有著重要的影響，尤其是工勘中的鉆探技術，在勘察過程中意義重大，依據客觀環境選用恰當的勘察技術不僅可以提高工程的效率，還可以確保工程勘察的精確性。

1 工程勘察鉆探技術的具體方法

工程勘察工作的環境一般都是地質狀況比較復雜的自然環境，選用不同的勘察方法和設備對勘察結果的精確程度有著很大的影響。

當前經常使用的鉆探方法主要有四種，一是沖擊鉆探法，主要應用在卵狀礫石、破碎巖層和強風化基巖的鉆探中，且操作便捷，成本較低；二是回轉鉆探法，又分為正循環回轉鉆進和反循環回轉鉆進兩種，前者主要用于粘質土層鉆探工程，后者主要用于巖屑較多的地質鉆探中；三是沖擊回轉法，在硬質巖層的鉆探中效果顯著；四是振動鉆探法，也即采用聲波共振的方式，適用于各種類型的地層，鉆進的速度非常快，但是鉆孔的深度有限，且成本昂貴。經常使用到的方法是沖擊鉆探法和回轉鉆探，這兩種勘察方法的適用性比較強，且勘察的效果比較好。這兩種鉆探方法又可以分成人力鉆探和機械鉆探兩種類型，這是根據驅動力的類型劃分的。總體來看，機械回轉鉆探法的工作效率頗高，鉆孔的深度最大，因此它在工程地質勘察中的應用也最為普遍。隨著科學技術的發展，尤其是數字自動化控制技術在各個領域中的推廣，鉆探技術也朝著全液壓自動化操控的方向發展與革新，這為勘察工作提供了更多的便利條件。

工程勘察的土樣采取類型主要有兩種，第一種是“擾動土樣”，第二種是“不擾動土樣”，兩類取樣技術各有特點，依據工程和試驗要求來選取。“擾動土樣”在實際操作中需要確保固相組分的代表性，不需要控制結構擾動和水分的變化等內容，這種方法通常用在對巖土進行分類定名時，有時也用于研究工程填料的特性研究方面。“不擾動土樣”也被稱作是“原狀土樣”，不僅要求固相組分有一定的代表性之外，還需要確保其結構、密度、含水量等因素不會隨著試驗過程而發生變化，通常用于土層地質的物力性能的研究上。

不擾動土樣的采取方法通常分為三種，一是擊入法，二是壓入法，三是振動法。每種方法的使用各有其優勢，要依據客觀的勘察環境和技術條件來選取。

在土層比較厚的巖土工程中，采用擊入法進行土樣的采集可以收到較好的效果。根據適用的空間又分為孔內和孔外兩種，又根據施用的具體方式，分為輕錘多擊法和重錘少擊法兩種類型，在工程勘察中，孔內重錘少擊法的應用價值最高，不僅取樣的效率高，且土樣的擾動程度最小。

在土層比較松軟的土層中進行取樣時，可以采用壓入法。依據取樣的過程又可分為連續壓入和斷續壓入的方式。連續壓入法的動力為活塞油壓筒，有時也采用鋼繩滑輪的組合裝置進行土樣的采集，是將取土器皿快速壓入土層中，并且壓入的速度要均勻，這樣對土樣的擾動程度也比較小。如果無法進行連續采集土樣時，這通常是由于取土器無法一次性壓入土中所致，可以使用斷續采集的方法。

振動法的使用范圍比較小，尤其在容易受到振動而發生液化的土層中尤為不適用。它具體的采樣過程是運用振動器的振動，將取土器均勻壓入到需要勘察的土層中來，由于振動作用，這種方式對土樣的邊緣部分的損壞程度比較大。為了確保所采集的土樣的質量，不僅要選擇最為恰當的取土方式和器皿，還要注重勘察過程中所使用的鉆孔技術，以及孔的結構特點，并要對孔內殘留的土渣進行及時的清理，同時還要注意土樣的保存和運輸方式是否符合相關的標準。

2 工程勘察鉆孔的類型和特點

工程地質勘察鉆孔的主要類型是根據成孔的角度與方向劃分的。成孔的角度是指鉆探機的立軸鉆桿和地平面形成的夾角，此夾角又被稱作是鉆孔傾角，鉆孔所要遵循的具體原則就是要在預定的鉆探工作量的前提下，避免鉆孔的方向和不同巖性接觸面、斷層面呈現垂直狀態。

依據鉆孔傾角的具體變化狀況，又可以細分成四個類型，即為鉛直孔、斜孔、水平孔、定向孔。根據實際的鉆探需要選擇適合的類型可以發揮出最大的勘探效益。

鉛直孔是鉆進方向與地面呈90°的傾角。這種類型的鉆孔在工程地質勘察工作中最為常用，尤其是在勘察巖漿巖的巖性巖相特征、研究巖石風化層的性質、探究基巖面特性、探明第四紀覆蓋層的厚度和性質、勘測緩傾角的沉積和巖層斷裂等方面具有重要的價值。在壓水試驗過程中，也經常使用到鉛直孔的鉆探技術。

斜孔是指傾角小于90°的傾角，并且在實際的應用中會標記出具體的斜率和方向。有些沉積巖的傾角雖然小于90°但稍大于60°，這時的鉆進方向通常要與巖層傾向或者斷層的傾向相反才能達到預期的效果，在陡傾程度比較明顯的斷層帶也往往采用這種鉆進方式。涉及到水利和水電的工程勘察過程中，也往往采用斜孔的鉆探方式。

水平孔是指傾角為0°，經常應用于坑探工程中，在石門等的勘探工程中的應用頻率也比較高。水平孔的應用還有助于探明河底的巖層構造情況，對巖體性質進行勘探。水平孔還用于河谷斜坡地段的地質工程勘察中，勘察的結果較為明顯。

定向孔主要是指利用一些專門的技術措施，根據具體的勘察情況，隨時將鉆孔的具體深度調整到適當的范圍，并隨著鉆孔深度的增加，曲線呈現出規律性的變化態勢。在實施定向鉆進的過程中，可以采用多種方式，例如在巖層面鉆進采用上緩下陡的辦法，或者在同一個鉆孔中分別同時控制多個定向的分支孔。定向鉆孔的實施技術較其它幾種方法都復雜，但是使用效果良好。例如在同一個孔位上鉆出幾個平行但是方向不同的定向斜孔，應用非常普遍，勘察效果顯著。

在鉆孔類型的選擇上要依據不同的勘察場地，綜合考慮要得到什么樣的勘察效果，這樣才能最大限度地發揮工程勘察技術的價值。

3 結語

綜上所述，依據工程勘察的具體地質環境和技術水平，選擇合適的勘察鉆探技術，為確保勘察結果的精確性奠定良好的基礎。為了進一步提高工程勘察的質量，還要在實踐中加大人力、物力、財力資源的投入，在借鑒國外先進技術的同時還要增強核心技術的自主創新力度，切實提高勘察技術的應用價值。

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