工程地質勘察中鉆探技術的應用分析

鄒紅魁

（北京建達道橋咨詢有限公司長沙分公司 湖南省長沙市 410012）

工程地質勘察中鉆探技術的應用分析

鄒紅魁

（北京建達道橋咨詢有限公司長沙分公司 湖南省長沙市 410012）

我國國土遼闊，地質條件復雜多變，同時我國經濟處于高速發展中，各種類型的工程建設大規模開展，工程地質勘察事業也進入高速發展期，但和發達國家相比，在鉆探技術這一方面還有很大差距。但隨著我國地質勘察事業的不斷發展，也帶動了我國鉆探技術水平的不斷提升。本文主要對工程地質勘察中鉆探技術的應用進行分析。

地質勘察工程；鉆探技術；應用分析

1 地質勘察工程的概念

地質勘察工程就是指為滿足工程設計、施工、特殊巖土和不良地質處治的需要，通過采用勘探、試驗、調查以及測繪等方式方法，對相關工程地質條件進行綜合分析，最后得到工程相關的水體、巖體以及土體的空間分布、變化規律以及物理力學參數等數據，進行建筑場地的穩定性、環境的演化性以及建筑的適應性進行檢測、論證和分析，最后提出所需的施工原則和施工建議。而在其中最為重要的一種勘探方法就是鉆探技術，像一些巖溶、巖堆、滑坡等較為復雜的地段，鉆探技術能夠充分的保證勘察資料的準確性，同時也是采集巖土樣品和測試孔內測試的重要的手段，所以如果采用的鉆探技術不夠科學合理，那么就無法得到相應的力學參數，并且也不能保證分析地層結構的準確性，對工程的整體質量也會產生不利影響。

2 工程地質鉆探技術特點

工程地質鉆探技術現已普遍應用于工程地質勘察事業中，在保證其應用條件下基本呈現出如下特點：①在進行勘探工程鉆孔時，在考慮自然地質的同時也要結合好工程的特點及類別，不同的工程類型所用的布孔方式也是不一樣的，比如民用建筑需要根據建筑的輪廓線來進行布孔，而高速公路則是沿線路展布線性布孔。②除深埋隧道、大型水利工程外一般工程鉆孔深度不宜太大，孔深一般不超過50m，且應該采用簡單鉆探法及請便設備進行。③鉆孔通常具有綜合性功能，能施工現場的水文地質條件、地層巖性及地質結構等進行勘察，但為了保證其功能的實現，需利用鉆探技術對場地進行取樣、觀測、孔內測試等。④根據鉆孔結構中觀測、編錄等環節具備的特殊性，其在環節施工時也需遵循這些特殊性進行開展。

3 工程地質鉆探技術的應用闡述

3.1 繩索取芯技術的應用

繩索取芯技術的核心工具應是發生堵塞問題時用來打撈的工具以及裝滿了巖芯的巖芯管，在提取巖芯時，并不需要提升鉆桿柱的，僅在更換鉆頭、處理事故等少數情況下才需要提升鉆桿，升降的頻次也很少，可以節省大量提鉆、下鉆時間，并減少孔內事故發生，降低作業人員的勞動強度，提高了鉆頭的使用壽命，極大地提升了鉆進的效率。在作業時如果出現了阻塞的問題，由于打撈工具的存在，鉆桿工具與巖芯就可以避免出現摩擦，從而保證了取芯的效率。由于這種技術的便捷性，以及能夠保證取芯的質量，其應用的范圍是十分廣泛的，在高速公路深埋長隧道工程地質勘察工作中廣泛應用，如陜西省定漢線寶雞至平坎高速公路秦嶺特長隧道全長約15km，布置孔深大于200m的鉆孔共31個，最深鉆孔達650m，采用繩索取芯技術，四個月內順利完成全部鉆探及孔內測試任務。另外在我國的很多領域中，如鉆探地熱、鉆探坑道、鉆探冰層、鉆探天然氣以及鉆探固體礦產等領域，也都可以看到繩索取芯技術的應用。

3.2 反循環鉆探技術的應用

反循環鉆探技術有兩種：水力反循環技術和空氣反循環技術，兩者的不同之處就是循環的介質不同。空氣反循環鉆探技術就是將壓縮空氣來做循環的介質，用雙壁鉆桿外管把壓縮的空氣送到鉆孔底，那么空氣的劇烈膨脹就會出現沖擊力，從而驅動了孔底潛孔錘，讓其作用于巖石上，而空氣作用以后會通過鉆桿中心的通道重新回到地表，同時也會夾帶一些巖屑，那我們就可以將此做成鉆探取樣樣本，然后對巖屑進行化驗；水力反循環鉆探技術就是將泥漿或是水來做循環的介質，其循環的方式與空氣的循環一樣，都是利用鉆桿來把介質傳送到孔底，而取芯鉆頭將得到柱狀的巖芯，然后將其攜帶回地面。

（1）優缺點：空氣反循環可以提高鉆探的效果，而且勞動強度低，成本也很低，同時還能及時地判斷出巖層的變化，適合用在一些缺水干旱的地區來進行鉆探。但是此方法是用巖屑來作為確定巖樣的標準的，不能全面、準確的反映地層結構。水力反循環鉆探可取得較高質量的完整巖芯，同時勞動強度也較低，能合理地利用時間、準確地鑒別巖土層。但是與空氣反循環相比，鉆進的速度和效率都不是很高，也很耗能。

（2）適用性：反循環技術適合用在地質勘察的取樣工程，還能勘察水文水井和松軟塌陷的地層，還有復雜地層錨固施工和注漿中都能用此技術。

3.3 液動潛孔錘鉆探技術的應用

液動潛孔錘鉆探技術是在回轉鉆探基礎上開發的，主要用沖洗液驅動潛孔錘，而當液動潛孔錘受到沖擊時，能將能量傳送給鉆頭，鉆頭即可擊破巖石，其中主要的工具是施工現場的泥漿泵。該技術作為回轉鉆探技術的改進技術，在沖擊力及回轉力的驅使下大大提升了設備的鉆進效率，并且最大限度地降低了鉆孔成本。此外，該技術還能充分利用堅硬巖石抗剪強度低的特點，有效解決鉆孔質量差和復雜地形的鉆探問題。當前，液動潛孔錘鉆探技術在我國水電建材、石油化工、金屬礦山等領域中運用廣泛，并且此技術在世界上已處于領先地位。對于液動潛孔錘鉆探技術的應用，因為該技術的應用都處于高頻作業情況下，所以對于巖質堅硬和脆性較大的地質結構較為適用，但在施工作業過程中設備的緊固問題就應該被引起重視，且對于液壓泥漿的質量也需盡量選擇潤滑性好、含沙量低的原料，以更好的保護液動錘，減少磨損，提高效率。

4 結束語

工程地質勘探中的鉆探技術是一項很繁瑣復雜的工藝，而且涉及的領域廣，因此就需要我們根據不同的地質勘察工程來有針對性地進行選擇合適的鉆探技術。另一方面，相關的工作人員也要補充專研鉆探技術知識，這樣才能從整體上促進我國鉆探技術的發展。

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[2]張正雄.繩索取芯鉆進工藝在水利水電工程地質勘探中的應用研究[J].探礦工程（巖土鉆掘工程），2015（02）.

[3]孫貴生.煤田地質超深孔鉆探工藝[J].中國煤炭地質，2015（01）.

TU195

A

1004-7344（2016）02-0156-01

2015-12-22