■　趙鑫

（廣東省工程勘察院廣東廣州510510）

鉆探技術(shù)在地質(zhì)勘察工程中的應(yīng)用研究

■趙鑫

（廣東省工程勘察院廣東廣州510510）

近年來(lái)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，需要開(kāi)發(fā)大量的能源，地質(zhì)鉆探技術(shù)的提高對(duì)能源勘查起保障作用，我國(guó)的地質(zhì)勘察事業(yè)近些年不斷發(fā)展，鉆探技術(shù)以其準(zhǔn)確的分析能力在地質(zhì)勘察工程中也應(yīng)用得越來(lái)越多，成了地質(zhì)勘察的主要手段，因此，研究地質(zhì)鉆探技術(shù)的應(yīng)用具有十分重要意義。本文通過(guò)對(duì)鉆探技術(shù)的詳細(xì)分析，對(duì)其在地質(zhì)勘查工程中的應(yīng)用加以研究和探討，希望對(duì)同行有所幫助。

鉆探技術(shù)地質(zhì)勘察反循環(huán)鉆探繩索取心鉆探液動(dòng)潛孔錘技術(shù)

1　引言

我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的發(fā)展速度不斷加快，工程建筑事業(yè)的發(fā)展也日新月異，工程建筑的發(fā)展不僅改善了人們的生活水平，也極大的推進(jìn)了我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。其中，地質(zhì)勘察事業(yè)也得到了迅猛的發(fā)展，在地質(zhì)勘察的工程中，地質(zhì)鉆探技術(shù)對(duì)人類(lèi)的生產(chǎn)生活發(fā)揮著重要的影響，鉆探技術(shù)具有十分準(zhǔn)確的分析能力，提高地質(zhì)鉆探技術(shù)的水平能夠有效的實(shí)現(xiàn)對(duì)不可再生資源的有效利用，從而緩解當(dāng)今全球面臨的資源短缺的危機(jī)，所以它也成為了地質(zhì)勘察的重要手段。在經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展的背景下，對(duì)資源開(kāi)發(fā)、利用的要求越來(lái)越高，需求量也越來(lái)越多，我國(guó)鉆探技術(shù)的相應(yīng)工藝技術(shù)和設(shè)備在很多領(lǐng)域中都得到了應(yīng)用，并且隨著我國(guó)地質(zhì)勘察事業(yè)的快速發(fā)展，也帶動(dòng)了鉆探技術(shù)水平的不斷提升?，F(xiàn)如今我國(guó)的鉆探技術(shù)已經(jīng)達(dá)到了一個(gè)先進(jìn)水平，其表現(xiàn)在裝備、工藝技術(shù)還有廣泛應(yīng)用領(lǐng)域等方面，再加上地質(zhì)勘察業(yè)的不斷發(fā)展，這也就間接地提高了鉆探技術(shù)的水平。

2　地質(zhì)勘查工程

2.1地質(zhì)勘查工程的定義

工程勘察指的是經(jīng)過(guò)測(cè)繪、試驗(yàn)、勘探、調(diào)查等一些方法，從而獲取到和工程建設(shè)相關(guān)的水體、土體及巖體的力學(xué)參數(shù)、變化規(guī)律、空間分布等一些信息，然后以此來(lái)對(duì)建筑適宜性、場(chǎng)地穩(wěn)定性、環(huán)境演化性進(jìn)行論證、評(píng)價(jià)、檢驗(yàn)，同時(shí)再提出一些關(guān)于施工原則、資料的建議。工程勘察的目的是深入了解工程施工地點(diǎn)的巖土水源情況的分布等信息，確保對(duì)其施工地點(diǎn)的地質(zhì)的屬性進(jìn)行分析試驗(yàn)，判斷其是否符合工程施工建設(shè)的需求。在工程地質(zhì)勘察中，鉆探技術(shù)的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用是促進(jìn)地質(zhì)勘查工程的重要保障，其主要的勘察技術(shù)，主要對(duì)提取巖土，分析巖土內(nèi)部結(jié)構(gòu)具有重要作用，尤其是對(duì)復(fù)雜地形的勘探，鉆探技術(shù)可以深入巖石的內(nèi)部，以保證深入分析巖層的整體構(gòu)造，對(duì)工程施工的設(shè)計(jì)有非常重要的意義?？梢?jiàn)，鉆探技術(shù)在工程地質(zhì)勘察中作用非常重要，是工程地質(zhì)勘察的重要方法，隨著我國(guó)工程建設(shè)項(xiàng)目的不斷發(fā)展，鉆探技術(shù)在工程地質(zhì)勘察中被廣泛的運(yùn)用。

2.2地質(zhì)勘查工程的特點(diǎn)和使用要求

工程的地質(zhì)鉆探技術(shù)是工程建筑物設(shè)計(jì)更好實(shí)施的保證，和工程施工順利進(jìn)行的保證。因此，在進(jìn)行地質(zhì)勘查工程的過(guò)程中，對(duì)地質(zhì)鉆探技術(shù)的要求非常高。地質(zhì)勘查工程的主要特點(diǎn)的使用要求主要表現(xiàn)在以下幾點(diǎn)：（1）在布置勘探工程的鉆孔過(guò)程中，布置人員首先要考慮到施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件，并且還要對(duì)工程項(xiàng)目的實(shí)際特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的分析；（2）在工程地質(zhì)勘察中，為了準(zhǔn)確了解地下巖石的具體構(gòu)造，對(duì)工程地質(zhì)鉆探技術(shù)對(duì)巖石內(nèi)部的采取率不可以小于百分之八十，對(duì)巖層的軟弱與斷裂夾層的提取率也不可以小于百分之六；（4）為了保證準(zhǔn)確地測(cè)定地下水位和水文地質(zhì)試驗(yàn)工作的正常運(yùn)行，必須按含水層的位置和試驗(yàn)工作的要求，確定孔身結(jié)構(gòu)及鉆進(jìn)方法，通常來(lái)說(shuō)，除了大型的水利工程、控測(cè)深巖漿、深埋隧道以外，其他鉆進(jìn)的深度都不大，也就在10多米左右，因此我們就會(huì)經(jīng)常用輕便鉆機(jī)和簡(jiǎn)易的鉆探法，對(duì)不同的含水層要換徑并分層止水，加以隔離。含水層愈多，換徑和分層止水的次數(shù)就愈多。

2.3地質(zhì)勘查工程的對(duì)鉆探技術(shù)的要求

工程地質(zhì)鉆探的鉆探方法和設(shè)備的選擇依據(jù)是施工地點(diǎn)的地質(zhì)特征。不同地質(zhì)對(duì)鉆探技術(shù)不同要求：（1）考慮到卵碎石粒徑大小在鉆進(jìn)中影響，鉆具器材口徑的選擇應(yīng)適當(dāng)，口徑太大或太小都難以取得較好的總體效果；（2）對(duì)于松散的卵碎石類(lèi)地層，鉆進(jìn)中孔壁坍塌程度較小，適用于裸孔鉆進(jìn)；（3）卵碎石層是的主要成為是粘性土壤，其粘力強(qiáng)，所以其比較適合用裸鉆鉆進(jìn)，在對(duì)卵碎石層進(jìn)行鉆探的時(shí)，應(yīng)注意對(duì)其孔壁的保護(hù)；（4）含水量較小的卵碎石層鉆進(jìn)時(shí)孔壁坍塌程度相對(duì)較小，適用于跟管鉆進(jìn)，當(dāng)?shù)貙訛檎承酝脸涮顣r(shí)，也可用裸孔鉆進(jìn)。

3　鉆探技術(shù)在地質(zhì)勘察工程中的應(yīng)用

最近幾年，隨著地質(zhì)鉆探技術(shù)的不斷發(fā)展，綜合型的鉆探技術(shù)的應(yīng)用將成為我國(guó)地質(zhì)鉆探技術(shù)的一個(gè)新的發(fā)展方向，尤其是繩索取心技術(shù)、液動(dòng)潛孔錘鉆探技術(shù)、反循環(huán)鉆探技術(shù)以及其三者共同組成的組合鉆探技術(shù)。在地質(zhì)鉆孔技術(shù)中，應(yīng)該根據(jù)巖石的特點(diǎn)以及施工的具體環(huán)境和條件，在現(xiàn)有鉆孔技術(shù)的基礎(chǔ)上采用高效的鉆探技術(shù)。

3.1反循環(huán)鉆探技術(shù)

反循環(huán)鉆探技術(shù)一般分成空氣反循環(huán)與水力反循環(huán)，兩種技術(shù)最大的區(qū)別是循環(huán)介質(zhì)不同?？諝夥囱h(huán)鉆探技術(shù)就是將壓縮空氣來(lái)做循環(huán)的介質(zhì)，在雙壁鉆桿外管的作用下，空氣會(huì)被輸送到孔底，而空氣的劇烈膨脹一定會(huì)產(chǎn)生沖擊力，孔底的潛孔錘就會(huì)猛烈的撞擊孔底的巖石，從而由鉆桿把巖芯帶回地面（如圖1所示）；而水循環(huán)則是以水或泥漿作為介質(zhì)，利用鉆桿將介質(zhì)傳送至孔底，然后取心鉆頭得到柱狀巖心，又將其帶回地面。氣反循環(huán)可以提高鉆探的效果，而且勞動(dòng)強(qiáng)度低，成本也很低，同時(shí)還能及時(shí)地判斷出巖層的變化，適合用在一些缺水干旱的地區(qū)來(lái)進(jìn)行鉆探；水力反循環(huán)鉆探技術(shù)得到的巖塊更加完整，并且所需的勞動(dòng)強(qiáng)度也更低，能夠充分的保證對(duì)巖層判斷的準(zhǔn)確性，但是其更加的消耗水資源，并且工作

圖1　空氣反循環(huán)鉆探技術(shù)

的效率以及鉆進(jìn)的速度都較為緩慢。

圖2　繩索取心鉆探技術(shù)

3.2繩索取心鉆探技術(shù)

繩索取心技術(shù)在獲取巖心的過(guò)程中，是不需要使用鉆桿的，只有不得不更換鉆頭時(shí)或是鉆頭存在質(zhì)量問(wèn)題時(shí)，才會(huì)使用鉆桿。繩索取心是一種不提鉆取心的鉆探技術(shù)，其基本原理為：當(dāng)巖礦心裝滿巖心管或發(fā)生巖礦心堵塞時(shí)，不需要把孔內(nèi)鉆桿柱提升到地表，而是借助專(zhuān)用的繩索打撈工具在鉆桿柱內(nèi)將巖礦心容納管撈取上來(lái)（如圖2所示）。繩索取心技術(shù)有著方便和適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，所以應(yīng)用范圍也十分廣泛，而且繩索取心技術(shù)可以充分保證取心質(zhì)量，使設(shè)備鉆進(jìn)的效率提高，因此使用的范圍也很廣，可以說(shuō)是應(yīng)用到了各種專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域，比如說(shuō)鉆探石油天然氣，鉆探坑道，鉆探固體礦產(chǎn)，鉆探冰層，鉆探工程地質(zhì)，鉆探地?zé)岬鹊取?/p>

3.3液動(dòng)潛孔錘技術(shù)

液動(dòng)潛孔錘鉆探是在回轉(zhuǎn)鉆探的基礎(chǔ)上通過(guò)利用現(xiàn)場(chǎng)配套的泥漿泵輸送的沖洗液驅(qū)動(dòng)液動(dòng)潛孔錘對(duì)破碎巖石的鉆頭施加一定頻率的沖擊能量，也就是鉆頭上帶有沖擊負(fù)荷的回轉(zhuǎn)鉆探。此技術(shù)是常規(guī)回轉(zhuǎn)鉆探的一個(gè)改進(jìn)成果，在回轉(zhuǎn)力和沖擊力的作用下，可以明顯提高對(duì)高硬巖鉆進(jìn)的效率，從而減少打孔的成本。它較好地利用了堅(jiān)硬巖石脆性大而抗剪強(qiáng)度較低不耐沖擊力的弱點(diǎn)，是解決堅(jiān)硬巖層和某些復(fù)雜巖層鉆探效率低、鉆孔質(zhì)量差的有效鉆探技術(shù)。液動(dòng)潛孔錘處于而頻作業(yè)狀態(tài)，對(duì)堅(jiān)硬、脆性的地質(zhì)結(jié)構(gòu)可以取得最佳的鉆探效果。鉆探施工中要注意鉆探設(shè)備緊固的管理，而液動(dòng)錘磨損的大小與液壓泥漿質(zhì)量的好壞有直接關(guān)系，因此液壓泥漿就要粘稠度低、含砂量少、潤(rùn)滑性能好。

4　結(jié)語(yǔ)

地質(zhì)鉆探技術(shù)是很繁瑣復(fù)雜的一項(xiàng)工藝，而且其涉及的領(lǐng)域也很廣泛，因此我們就要針對(duì)不同的地質(zhì)勘察工程來(lái)選擇適合的鉆探技術(shù)。目前，我們應(yīng)該加大鉆探技術(shù)的研究投入，深入了解鉆探技術(shù)相關(guān)知識(shí)，促進(jìn)我國(guó)鉆探技術(shù)水平的提高。

[1]李小平，淺析地質(zhì)勘察工程中的鉆探技術(shù)[J]，中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2012 （37）：112-116.

[2]陳童男，關(guān)于工程地質(zhì)勘察中鉆探技術(shù)的應(yīng)用分析[J]，水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2012（2）：256-259.

[3]閆昌波，工程地質(zhì)勘察中鉆探技術(shù)的選用[J]，科技論壇，2013（12）：59-63

P62[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-3-181-2