工程地質勘察中鉆探技術的應用淺述

陳鴻濤

摘 要：在國家經濟與社會發展的推動下，工程地質勘察也取得可喜可賀的突出成績。我國土地地形和地勢差異較大，在一定程度上給工程地質勘察增加了難度。鉆探技術作為工程地質勘察的重要手段，由于其具備精確的分析手段故在實際應用中得到的大范圍的運用。本文結合工程地質勘察的簡要介紹及其特征，詳細地闡述了幾種鉆探技術在工程地質勘察的實際應用，期望能夠推動地質勘察工程的快速進步與提升。

關鍵詞：工程地質勘察；鉆探技術；應用

中圖分類號：TU195 文獻標志碼：A

0 前言

我國土地資源遼闊，但近些年隨著國家經濟的發展和人口眾多的影響，對于礦產及其能源的消耗量在逐年增加。所以就需要對于工程地質勘察工作的開展給予足夠的重視。鉆探技術作為工程地質勘察的最重要的方法，能夠保證勘察數據的高準確度及高效率。目前鉆探技術方法種類較多，就需要在實際的現場施工中根據地質條件的差異選擇適宜的鉆探技術。

1 工程地質勘察的簡要介紹及其特征

1.1 簡要介紹

工程地質勘察可以簡單地理解為通過一定的技術手段對地形及地質的整體狀況進行縝密的勘測、調研與實驗，以此能夠對地域范圍的整體地形及地質的狀況有比較詳盡的了解，能夠為后期項目的施工奠定良好的基石。勘察的具體內容包涵地質情況的勘測、樣品的實驗開展、地質情況的調查及其測繪等，在相關工作完成后對項目籌建地點的土層情況和相關的力學參數有了準確的認識，結合勘察相關數據就能夠對項目適應性做好剖析與檢測，最終得出符合項目施工要求的方案與技術性建議。

1.2 特征

工程地質勘察的目的是技術人員對項目施工地的地勢與地質條件有足夠的了解，其特征大體包含如下4方面：第一，工程地質勘察的勘察目標是土地。因此需在開展詳細的施工操作開始之前對地勢及其地形有充分的了解，保證判斷結果的準確性及其合理性，從而確保能夠選取最佳的鉆探技術。第二，在鉆探過程中，需要認識到布孔和取樣是同等重要的，既要保證合適的布孔又要確保取樣的代表性。在選取巖心過程中所布孔盡可能地控制在10m以內，且沒必要過大，只有這樣才能保證對地質的結構未造成損害的基礎上進行合理分析。第三，鉆探技術是通過布孔的方式來實現采樣的目的，取樣的同時不能忽略布孔的重要性。布孔是一項技術含量較高的技術，在布孔中會應用到很多技巧，對于布孔的地點、深度的確定都需要布孔操作人員做好正確的評估。而且布孔的目的完成取樣的同時能夠對現場的水源特征及其自然災害的類別有初步的了解。第四，在地形情況較難估量的地點進行勘察時對于布孔的要求就相對較高，若布孔操作人員的技術未達標，不但很難保證實驗數據的準確性，同時還會給現場人員的生命安全產生一定的危害。

2 常用方法

2.1 擊入法

對于質地較為堅硬的地層，使用一般的鉆探方法往往由于對巖層的沖擊力不夠而無法快速的破碎巖石，使得鉆進時效受到影響。擊入法則能夠提供足夠的能量，使得巖石快速的破碎，有利于鉆探工作的順利開展，通常孔內、孔外擊入兩種方式。

2.2 壓入法

對于質地柔軟的巖層，不需要較大的沖擊力，只需要適當的施加壓力，因而此時可以采用壓入法來進行鉆探，這樣就可以減少鉆進過程中的能量消耗。通常來說根據工作連續性不同有連續壓入和間歇壓入兩種。

2.3 振動法

振動法對于一般性的巖層鉆探均能適用，它可以利用振動器來使得土層產生震動，并將鉆頭鉆進到土層中。但應當注意該方法不適用于巖石層的鉆探以及原狀樣的提取。

3 應用分析

鉆探技術是進行地質勘探以及獲取勘探成果的重要手段。我國國土資源極其豐富，在面積遼闊的土地及海洋中埋藏著極多的資源寶藏，要想獲得這些資源就需要利用鉆探技術來進行資源的勘探，為我國經濟的發展提供資源支持。另外，地質勘探中樣品的采集也需要利用鉆探技術來獲取，人類到訪月球及火星甚至在未來去更遙遠的星球進行科學考察，也需要采用鉆探技術來進行取樣，可見鉆探技術是人類了解地球的必要手段。常見的鉆塔技術有以下幾種：

3.1 反循環鉆探

反循環鉆探技術起始于20世紀中葉，歐洲國家開始使用，并逐漸推廣普及開來，并在發展過程中形成了多種形式。在一開始的反循環鉆探功能較少，主要用于巖礦屑的采集，目前已經能夠實現連續的對巖心進行鉆探收集。“壓送法”反循環鉆探適用于之地較軟或者是中硬質地的勘探現場，工作時先壓送沖洗液進入套管內，隨后沖洗液又從鉆桿內返回繼而形成循環，這樣鉆取的巖心就隨著沖洗液帶到地表。空氣反循環鉆探技術實現了節水的鉆探，特別是在一些水資源緊張的地區特別適用，它的循環介質為空氣，多用于固體礦產鉆探。有些礦產質地較為松散，適用其他的鉆探技術有可能對巖心造成較大的擾動，使得取樣準確率不高，特別是一些高嶺土會在水的作用下發生膨脹現象，造成礦巖心的污染而使用空氣反循環鉆探技術可避免此類問題，從而高效率的準確取樣。實際的操作時，隨著鉆探深度的加深，鉆機轉速不斷提高，巖心礦物隨著空氣循環到地上，取樣人員只需要在按照一定的時間節點接收收集。

3.2 繩索取心技術

進行地質勘探時，如果使用鉆探技術鉆進到巖心時，巖心物質進入到管中，此時在提取巖心時不用將鉆上提，而是使用繩索等專業取樣工具將其從巖心管取出來，這樣就可以大大地縮短鉆探的有效時間。據統計，在進行金剛石巖心的勘探時，如果采用升降鉆機的方式進行取樣，其升降鉆機的時間就占到總工作時間的四成左右，而使用繩索取心技術就可以節省這一部分時間，提高了工作效率。另外這種技術采用的厚壁鉆頭雖然鉆進速度略慢，但總體上減少了升降工序，仍然有較高的鉆探效率，并且在出現巖心管堵塞時，能夠馬上進行疏通，還能夠保證巖心的完整程度。采用升降鉆機取心還會導致鉆機的磨損加大，據統計，繩索取心技術使用的鉆頭使用壽命可以延長一倍。由于提鉆少，使得鉆桿始終處在鉆孔內，一定程度上有護壁的作用。綜合來看，該方法減輕了勞動強度，使得鉆探成本降低，但是同時也應注意到，由于鉆頭壁厚，會對巖石產生大面積的削切，同時鉆進的能耗較高。

3.3 液動潛孔錘

液動潛孔錘是一種新的鉆探技術，它在回轉鉆探技術基礎上進行改進后形成的，屬于液動的類型，并在液動能量的支持下給予鉆頭一定的沖擊力，使其向下錘動，加速了巖石的破碎。在進行實際的工作時，完全可以利用現有的回轉鉆探的配套設施，其操作步驟也相同，而且適應孔深可以達到5000m以下，具有較高的鉆進時效，特別是對于一些硬質的地層，使用液動潛孔錘技術進行鉆進時，通常不會有堵塞的情況，并能夠有效地降低孔斜強度，無須使用較大的能耗，也不會對環境產生較大的污染。對于含水層的鉆進同樣有效，能夠利用液動潛孔錘機械本身的性能來提高護壁能力，容易操作，進行維護檢修工作也較為方便。

3.4 組合鉆探技術

工程地質勘探工作通常面臨較為復雜的地質環境，有時僅憑一種鉆探方法難以達到理想的效果，因此可以綜合使用各種鉆探技術，根據實際情況來進行組合，這樣就可以整合各類鉆探技術的優勢，從而提高鉆探的效率，減少工作人員的勞動強度，節約鉆探工作的成本，達到更好的鉆探效果。

結語

就目前我國工程地質勘察的應用來看，可供選擇的鉆探技術上面提及的幾種方法可供選擇，其所涵蓋的內容較全面，所以在實際的現場施工中就需要根據地質條件的差異選取適宜的鉆探技術，期望能夠保證勘察數據的準確可靠，推動地質勘察工程的快速進步與提升。只有保證鉆孔技術的正確應用才能從根本上促進地質勘測工程的良好發展態勢。

參考文獻

[1]辛小春，張如滿.淺析物探技術與傳統勘探方法在解決工程地質問題中的關[J].水文地質工程地質，2012（2）：53-56.

[2]冉恒謙，張金昌.地質鉆探技術與應用研究[J].地質學報，2011（11） ：1806-1822.

[3]李恒旺，劉云飛.工程地質勘察中鉆探技術的應用分析[J].華夏地理，2015（9）：120-121.