工程地質勘察中鉆探技術選用的探討

陳仙海 嚴謹

工程地質勘察是開展工程施工的初始程序，在工程地質勘察工作流程中，存在多方面的影響因素，對勘察工作的整體質量會造成較大的影響。其中最為關鍵的影響因素就是對鉆探技術的選用，不同的地質環境在結構和構造上存在較大的差異，對鉆探技術的要求也有顯著的不同，科學選擇鉆探技術，能夠提升鉆探的整體成功率，為工程地質勘察工作的開展奠定良好的基礎。

1、鉆探技術理論概述

1.1 鉆探技術概念

鉆探技術是應用于各類工程施工和地質勘察工作中，對地質條件進行準確勘察和分析的重點流程之一。在鉆探技術的實際應用過程中，是依托鉆機、鉆具和對應的工藝措施開展工作，在地層內部鉆鑿出圓柱形的巖礦樣品，從而探明地下地質形態的狀態和分布規律。隨著鉆探技術的發展水平不斷提升，將傳感技術和信息技術應用于鉆具中，能夠將常規的鉆探技術轉型為定向鉆探技術，采用人為控制的方法對鉆孔軌跡進行科學調整，從而提升鉆探精度，為工程地質勘察工作的開展做出貢獻。

1.2 鉆探技術特征

在實際應用過程中，鉆探技術的應用具有三個方面的特征：一是鉆探技術的應用對工程地質勘察工作開展的質量具有重要的影響，對操作技能要求水平比較高；二是鉆探流程開展過程常與各種試驗同步進行，因此流程比較紛繁，進尺較慢，需要同步做好數據記錄工作。三是其應用范圍比較廣，可以在各種地質條件和環境中應用，為工程地質勘察工作的開展奠定良好的基礎。

2、鉆探技術分析

2.1 反循環鉆探技術

在工程地質勘察工作開展的過程中，反循環鉆探技術根據循環介質的不同又可以分為空氣反循環技術和水力反循環技術兩種。空氣反循環鉆探技術是基于雙壁鉆桿外管的作用將空氣輸送到孔底，在空氣劇烈膨脹的作用下推動潛孔錘對巖石產生撞擊作用，在空氣循環回到地面的同時也會將巖屑帶回地面。而水力反循環技術的應用則是將空氣介質轉換為水資源，相對于空氣反循環技術而言，其所獲取的巖塊更加完整。反循環鉆探技術的應用具有勞動強度低、施工成本低的特征，但是整體施工效率較為緩慢，所獲取的數據資料較為有限，準確度不高。

2.2 繩索取心技術

繩索取心技術在實際應用過程中，程序比較簡單，具有廣泛的適應性，由于其整體鉆進深度比較低，能夠有效的提升鉆進設備的施工效率。繩索取心技術將鉆桿與繩索的取心技術同步予以利用，在施工過程中能夠保護好巖石內部結構，使得采樣結果比較準確，能夠獲取更加準確的地質勘察數據。在采用繩索取心技術的情形下，只有在更換鉆頭或出現質量問題時才會進行鉆桿升降操作，能夠極大的降低工作人員的作業強度，提升工作效率。

2.3 液動潛孔錘技術

液動潛孔錘技術的應用設備作業流程較為復雜，其基本的工作原理是利用沖洗液來進行動力傳輸，將動力能量傳遞到鉆頭位置，從而實現對巖石的破碎作用。在進行工程地質勘察時，可以根據預先搜尋的地質資料對沖洗液進行現場配置，并通過相應的設備對沖洗液的輸送密度和數量進行準確控制，以便達到更好的施工效果。液動潛孔錘技術的應用，是對常規回轉鉆探技術的改進，其改變了傳統作業方式中只有回轉力作用的缺陷，使得對高硬巖區和脆性較大的地質區域進行勘察時，能夠起到回轉力和沖擊力的雙重作用，可以極大的提升地質勘察工作的效率，降低整體作業成本。但是在此技術的應用過程中，主要是基于高頻振動方式來完成的，因此對設備運行的安全性能要求較高，在作業流程開始之前，要按照相應的檢修標準對設備進行嚴格勘察，減少給施工環節帶來的安全隱患[1]。此外，在配制液壓泥漿時要達到粘稠度低、含砂量少、潤滑性能好等方面的要求，以減少對液動錘的磨損作用，延長設備的使用年限，通過整體施工質量。

2.4 組合鉆探技術

組合鉆探技術是在進行工程地質勘察時將上述三種方式結合在一起應用，更好的規避其各自的劣勢，更好的發揮各種鉆探技術的優勢，科學提升鉆探技術的效率，降低鉆探作業中的能耗，降低鉆探作業成本，為后期工程的開展奠定良好的基礎。

3、鉆探信息對鉆探技術選用的影響

在選定鉆探技術時，必須根據現有的鉆探信息和結果要求科學選擇鉆探技術，這些信息包括鉆孔結構、沖洗液、巖心采取率、回次進尺率等各個方面，鉆探作業的開展，不僅是要求能夠將鉆進設備鉆入地下，更重要的是能夠需要準確的地質指標。如何確保鉆取土芯結構能夠反映出地質結構的實際特征，是工程地質勘察工作開展的重點，也是這項工作開展的難點問題。因此在選用鉆探技術時，必須要對現有的鉆探信息進行明確，并在此基礎上選用對應的鉆探技術。

3.1 針對碎石土鉆探技術的選用

碎石土地層在工程勘察過程中比較常見，這是一種具有力學特征不穩定的地層，結構較為松散，沒有結膠情況，受到地下水的影響比較明顯。在鉆探工作開展過程中容易發展塌孔、沖洗液泄漏、卡鉆等意外情形，因此在勘察作業時通常以選用回轉取芯鉆進和錘擊取芯鉆進為主的方式。對于較為松散的碎石類地層，可以采用跟管鉆進，對于分布密實的碎石層，可以采用裸孔鉆進[2]。在碎石層含水量較小或者地層有粘性土填充的情況下，可以采用裸孔鉆進的方式。如果含水量較大，則需要選擇跟管鉆進。對于碎石粒徑大小不一的情況，應該根據現場作業的需求對鉆具口徑科學確定，尤其是在作業過程發生變化的情形下，要根據實際情況做好各方面的調整，以便達到更高的鉆探效率并同步提升鉆探質量。

3.2 針對卵碎石地層鉆探技術的選用

對于卵碎石地層鉆探技術的選用也需要根據地質信息條件進行確定，其選擇的依據包括含水量、黏土填充程度等各種不同情形。在地層密度比較松散、含水量比較小的情形下，可以采用回轉跟管鉆進，并且根據操作過程中的實際情形對鉆進參數進行調整。需要注意的時，在出現進尺困難，壓力表跳動幅度大的情形，要立即進行提鉆操作，以減少對鉆探設備的損壞。在地層中黏土填充密實度高、含水量小的情形下，可以采用合金干鉆的方法開展鉆探作業，在進行操作時要適當對鉆具進行上下竄動，防止出現燒鉆的情況[3]。在進尺緩慢但壓力變動幅度不大的情形下，通常會有漂石出現，要及時將鉆進參數調整為基巖標準。對于松散而黏土含量較低的卵碎石層中，通常采用跟管操作來進行勘察作業，在下管前先進行開孔流程的操作。在卵碎石地層工程地質勘察鉆探作業操作時，應當盡量避免采用液動潛孔錘技術和水力反循環技術，以減少泥漿將地層中的小顆粒帶走，從而影響到最后的勘察分析結果。

4、結束語

鉆探技術的應用不僅決定著工程地質勘察作業的整體質量，而且對周邊環境也會造成較大的影響，隨著時代的發展，在工程地質勘察工作過程中，更加注重綠色勘察技術的開展，通過以鉆代槽方式的改變，盡量減少槽深對作業區域內植物生存環境的影響，并且利用定向鉆進技術和模塊化作業方式提升勘察作業效率，為促進工程地質勘察技術的提高做出應有的貢獻。

參考文獻：

[1]羅龍.巖土工程勘察中鉆探設備及工藝的選擇[J].工程技術研究，2019，4（12）：106-107.

[2]黃燕，高杰.地質鉆探在巖土工程勘察中的研究應用[J].西部探礦工程，2019，31（04）：11-14+18.

[3]陳國榮.鉆探技術在地質勘察工程中的應用研究[J].西部資源，2018（06）：120+124.