秦俊生，劉春生，譚成軒

（1. 北京市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局，北京 100195；2. 北京市地質(zhì)工程設(shè)計研究院，北京 101500；3. 中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所，北京 100081）

地應(yīng)力鉆孔成果質(zhì)量評價探討

秦俊生1，劉春生2，譚成軒3

（1. 北京市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局，北京 100195；2. 北京市地質(zhì)工程設(shè)計研究院，北京 101500；3. 中國地質(zhì)科學(xué)院地質(zhì)力學(xué)研究所，北京 100081）

地應(yīng)力鉆孔是鉆探技術(shù)在地應(yīng)力測量與監(jiān)測科研領(lǐng)域新的應(yīng)用，具有特殊的質(zhì)量控制要求，也缺乏規(guī)范的質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)，分析研究探討其質(zhì)量評價方法和標(biāo)準(zhǔn)對控制鉆孔質(zhì)量具有一定意義。本文通過對大量應(yīng)力鉆孔項目實踐經(jīng)驗的分析和總結(jié)，在充分研究該類型鉆孔屬性與特性的基礎(chǔ)上，從應(yīng)力孔質(zhì)量控制要素分析入手，尋找應(yīng)力孔質(zhì)量評價的相關(guān)因子，并對普通地質(zhì)鉆孔質(zhì)量控制要素適用性進(jìn)行分析論證。通過對評價因子的權(quán)重分析，探討并提出了應(yīng)力鉆孔成果質(zhì)量評價方法和評價標(biāo)準(zhǔn)，方法獨特新穎。特別是獨特的質(zhì)量要素分類方法，借鑒建設(shè)工程的質(zhì)量評價方法和分析研究推薦的評價標(biāo)準(zhǔn)，具有合理的邏輯性和較好的操作性，對該類型鉆孔成果質(zhì)量評價具有現(xiàn)實的指導(dǎo)意義，也可為研究和制定類似的鉆探項目成果質(zhì)量評定規(guī)范性標(biāo)準(zhǔn)，提供借鑒和參考。

鉆孔；地應(yīng)力；質(zhì)量評價；標(biāo)準(zhǔn)；成果

0 前言

地應(yīng)力指賦存在巖體內(nèi)的應(yīng)力（唐榮余，2009），主要來自五個方面。地應(yīng)力鉆孔（以下簡稱應(yīng)力孔）是為了地震監(jiān)測研究、構(gòu)造或隱伏斷裂監(jiān)測研究以及重大地下工程或水利工程等項目監(jiān)測研究所需要而實施的地應(yīng)力測量和地應(yīng)力監(jiān)測鉆孔。應(yīng)力孔區(qū)別于地質(zhì)鉆孔主要在于其鉆孔目的是為了地應(yīng)力測量和監(jiān)測的科學(xué)研究，而非地下礦產(chǎn)資源勘探，因此在施工過程中質(zhì)量把控的重點方向以及成孔質(zhì)量評價也有所區(qū)別。地應(yīng)力鉆孔一般采用地質(zhì)勘探的相關(guān)鉆進(jìn)工藝技術(shù)方法，因此質(zhì)量控制和評價在實際項目實施中多借鑒其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，但這種借鑒實際上不能全面反映應(yīng)力孔特性，評價方法也與鉆探目標(biāo)和控制方向有一定差距。應(yīng)力孔實際上是鉆探工程技術(shù)在應(yīng)力研究科研領(lǐng)域新的應(yīng)用，有其自身的特點和方法，隨著人們減災(zāi)防災(zāi)意識的不斷提高以及科研技術(shù)的進(jìn)步，越來越多的該類項目會得以實施，因此確定符合其要求的質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)會有一定意義。

1 應(yīng)力孔質(zhì)量要素分析

在鉆探工程領(lǐng)域，因鉆探目標(biāo)的差異性，鉆孔成果質(zhì)量控制側(cè)重點也有所不同。例如固體礦產(chǎn)勘探主要控制成礦帶，對巖礦心采?。ú扇÷省r礦心質(zhì)量等）綜合要求高；地?zé)徙@井則關(guān)注熱儲層裂隙分析與保護(hù)；油氣鉆孔更加注重對油氣層的把控等。鉆探工程質(zhì)量包括鉆孔本身的質(zhì)量（鉆孔形態(tài)），鉆孔施工過程中的工作質(zhì)量和終孔后對鉆孔善后處理的工作質(zhì)量（王達(dá)等，2008）。綜合分析研究地應(yīng)力鉆孔，就個人分析來看，可以按照屬性不相容原則對鉆探成果質(zhì)量進(jìn)行分類包括3個方面內(nèi)容：鉆孔自身質(zhì)量（簡稱孔身質(zhì)量），即鉆孔的形態(tài)控制；鉆取成果質(zhì)量，即鉆孔揭露的地下客觀自然規(guī)律反應(yīng)；鉆孔特性質(zhì)量，即該類型鉆孔所要達(dá)到的目標(biāo)實現(xiàn)。

（1）鉆孔自身質(zhì)量

鉆孔自身質(zhì)量是構(gòu)成鉆孔自然要素特性指標(biāo)的反應(yīng)，表現(xiàn)在鉆孔彎曲度、鉆孔深度、鉆孔直徑、封孔、防護(hù)套管等構(gòu)成鉆孔本身屬性的各質(zhì)量因素成果參數(shù)的合理性和規(guī)范性，主要是控制鉆孔本身屬性滿足各項設(shè)計和規(guī)范要求，以達(dá)到鉆探目的。

（2）鉆取成果質(zhì)量

鉆取成果包括通過鉆探方法取得的巖心成果、水文數(shù)據(jù)成果以及獲取的資料成果，是鉆孔直接所揭示的自然規(guī)律的客觀反映，是鉆孔獲得綜合目標(biāo)所參考的客觀依據(jù)。巖心采取是為了了解目的地層的完整程度、巖石的物理力學(xué)性質(zhì)等自然屬性，以便選擇合理的研究部位，對于選擇完整的測試段和確定將要進(jìn)行測試的巖石屬性非常重要，因此對目的地層的巖心采取有一定的要求。水文數(shù)據(jù)觀測主要用于試驗測試質(zhì)量控制和長期應(yīng)力監(jiān)測需要，原始資料是檢查驗收項目成果必要的證據(jù)反映，是孔內(nèi)情況判斷和成果驗收的重要依據(jù)，是鉆孔完成的過程反映，需要清晰、完整、及時并保持自然狀態(tài)。

（3）鉆孔特性質(zhì)量

鉆孔特性質(zhì)量是鉆探項目借助鉆孔自身質(zhì)量和鉆取成果質(zhì)量控制而達(dá)到一個特殊要求的目標(biāo)或綜合研究狀態(tài)所附加的成果質(zhì)量，表達(dá)了該類型鉆孔的固有特性，不同類型的鉆孔其特性質(zhì)量要求不同。應(yīng)力孔的鉆孔特性質(zhì)量包括應(yīng)力測量質(zhì)量和監(jiān)測儀器安裝質(zhì)量。應(yīng)力測量和監(jiān)測儀器安裝是應(yīng)力孔實施的主要目標(biāo)，直接影響到應(yīng)力孔的成果質(zhì)量，是應(yīng)力孔質(zhì)量保障的關(guān)鍵要素。

2 評價因子選擇與分析

依據(jù)應(yīng)力孔質(zhì)量要素分析，合理選擇和定位質(zhì)量評價要素及評級因子是做好應(yīng)力孔質(zhì)量評價的基礎(chǔ)。

2.1 地質(zhì)巖心鉆孔質(zhì)量要求指標(biāo)實用性分析

《地質(zhì)巖心鉆探規(guī)程》（2010）中規(guī)定了鉆孔質(zhì)量要求，即傳統(tǒng)的六大質(zhì)量指標(biāo)因素。那么在應(yīng)力孔的質(zhì)量控制中，六大因素的適用性如何呢？下面做一個簡要分析。

巖礦心采取率：應(yīng)力孔鉆進(jìn)中主要考慮巖心采取，這是判斷應(yīng)力測量和儀器安裝位置的重要依據(jù)，當(dāng)然也可以通過測井方式輔助判斷，但沒有巖心直觀，應(yīng)當(dāng)具有比較重要的意義。

孔深測量誤差與校正：是對鉆孔深度的一個檢驗和修正，避免鉆具測量引起的位置誤差。應(yīng)力孔比較關(guān)鍵的一點是需要根據(jù)巖心反應(yīng)的地層條件確定孔內(nèi)應(yīng)力測量位置和監(jiān)測儀器安裝位置，其準(zhǔn)確性對應(yīng)力測量和監(jiān)測位置選擇還是很有必要的，因此孔深測量誤差和校正質(zhì)量極有可能影響項目質(zhì)量，應(yīng)該是一個間接影響質(zhì)量比較重要的因素。

鉆孔彎曲與測量間距：地質(zhì)鉆孔控制鉆孔彎曲度是為了保證鉆孔施工效率和準(zhǔn)確控制礦層。應(yīng)力孔則是為了保證鉆孔施工效率和應(yīng)力研究部位的準(zhǔn)確性，分析是一個可間接影響項目質(zhì)量的重要因素。

原始記錄：是鉆孔孔內(nèi)情況判斷的依據(jù)，也是處理孔內(nèi)問題的依據(jù)，同時是質(zhì)量評定的證據(jù)，也具有一定的重要意義，是直接影響質(zhì)量評定的重要因素。

簡易水文觀測：作為對孔內(nèi)水文條件的了解，有助于應(yīng)力測量和儀器安裝，也有在監(jiān)測中輔助判斷構(gòu)造活動或者應(yīng)力變化的作用，應(yīng)該說功能需求性較地質(zhì)鉆孔要求有所減弱。

封孔：不考慮礦業(yè)開發(fā)問題，對于使用中的鉆孔不需要封孔，對于不監(jiān)測的鉆孔需要封孔，僅考慮環(huán)保要求或者避免對地下自然狀態(tài)的人工干擾，重要性有所降低。

分析表明，孔深測量誤差與校正、鉆孔彎曲與測量間距、巖心采取率、原始記錄四類因素是比較重要的評價要素，水文觀測與封孔的重要性就相對有所下降了。因此，綜合來看傳統(tǒng)的六大指標(biāo)已不能全面反映和評價應(yīng)力孔質(zhì)量，尤其隨著科技的進(jìn)步和信息化的發(fā)展，應(yīng)該建立更系統(tǒng)準(zhǔn)確的質(zhì)量評價方法。

2.2 其他質(zhì)量因素分析

除了傳統(tǒng)的地質(zhì)巖心鉆探質(zhì)量要求的評價因素之外，地應(yīng)力鉆孔中涉及質(zhì)量的因素還有套管質(zhì)量、孔徑質(zhì)量、應(yīng)力測量質(zhì)量、監(jiān)測儀器安裝質(zhì)量。

套管質(zhì)量是指永久安放孔內(nèi)保障孔內(nèi)安全的技術(shù)套管的安放質(zhì)量。如果孔內(nèi)沒有監(jiān)測儀器使用，則技術(shù)套管的安放質(zhì)量不是很重要；但孔內(nèi)如果有長期監(jiān)測使用的儀器，則需要技術(shù)套管安放有一定的質(zhì)量保障，以便儀器的檢修和使用保障。

孔徑誤差：地質(zhì)鉆孔一般考慮采取的巖心直徑符合要求即可。而應(yīng)力孔除此要求外，水壓致裂法要考慮到應(yīng)力測量儀器使用，在測量時有一定的膨脹范圍；套芯應(yīng)力解除法要考慮到解除儀器的安放，需要較小的間隙誤差；長期應(yīng)力監(jiān)測還有儀器安裝的需要。這些工作對孔徑誤差都有一些嚴(yán)格的要求，因此這些工作部位的孔徑質(zhì)量對鉆孔的整體質(zhì)量是會有較大影響的。

應(yīng)力測量質(zhì)量是工程的主要目標(biāo)，是工程質(zhì)量的決定性因素。

儀器安裝質(zhì)量是工程的主要目標(biāo)之一，是工程質(zhì)量的決定性因素。

2.3 評價要素及權(quán)重分析

上述2.1和2.2部分的內(nèi)容所分析的評價因素均能從不同側(cè)面直接或間接反映工程質(zhì)量。然而應(yīng)力孔質(zhì)量優(yōu)劣的直接影響要素是鉆孔特性質(zhì)量，其包含應(yīng)力測量質(zhì)量和儀器安裝質(zhì)量兩個方面，可以說這兩個方面因素決定了工程質(zhì)量的成敗。而鉆孔自身質(zhì)量和鉆取成果質(zhì)量是與鉆孔特性質(zhì)量密切相關(guān)聯(lián)的，質(zhì)量嚴(yán)重差異也可能造成整個鉆孔的質(zhì)量后果?？咨碣|(zhì)量由孔深誤差測量與校正、鉆孔彎曲度、套管質(zhì)量、封孔的質(zhì)量決定，鉆取成果質(zhì)量由巖心質(zhì)量、水文觀測及資料質(zhì)量所決定。

能夠評價地應(yīng)力鉆孔的因素分析基本有上述十個方面，這些評價因素當(dāng)然也有各自不同的重要性。如果用權(quán)重來考慮，則對其權(quán)重計劃分為3級：1級為直接影響成果質(zhì)量的決定性的因素，分析包含應(yīng)力測量、監(jiān)測儀器安裝；2級為間接影響成果質(zhì)量的重要因素，分析為巖心質(zhì)量、資料質(zhì)量、鉆孔彎曲度、孔深校正誤差、孔徑誤差；3類為間接影響質(zhì)量的次要因素，分析為水文觀測、封孔及套管質(zhì)量（表1）。對于有些沒有放置永久性護(hù)壁技術(shù)套管或者不需要安裝監(jiān)測儀器的鉆孔，套管質(zhì)量和儀器安裝兩個選項就不需要評價了，因此該項為可選項。

表1 應(yīng)力孔質(zhì)量評價因子及權(quán)重分析表Tab.1 Stress borehole quality evaluation factor and weight analysis table

3 質(zhì)量評價方法

鉆孔質(zhì)量評價可以參考建設(shè)工程質(zhì)量評價的方法，就是采用單位（子單位）工程、分部工程和分項工程評價的方法（中華人民共和國建設(shè)部，2001），單位工程包含分部工程，分部工程包含分項工程。通過分項工程評價確定分部工程質(zhì)量，通過分部工程質(zhì)量在確定單位工程質(zhì)量。具體是整個鉆探項目看作單位工程，孔身質(zhì)量、鉆取成果質(zhì)量、鉆孔特性質(zhì)量看作分部工程，分部工程內(nèi)所包含的評價因素看作其內(nèi)的分項工程（表2）。單位工程質(zhì)量、分部工程質(zhì)量、分項工程質(zhì)量均分為優(yōu)良、合格、不合格三種標(biāo)準(zhǔn)，單位工程質(zhì)量由分部工程質(zhì)量確定，分部工程質(zhì)量由單項工程質(zhì)量確定。

表2 地應(yīng)力鉆孔質(zhì)量評價分解表Tab.2 Decomposition table of borehole stress quality evaluation

4 質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)

依據(jù)質(zhì)量評價方法結(jié)合評價要素的權(quán)重分析分別設(shè)定分項、分部及單位工程質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，并統(tǒng)一界定為不合格、合格和優(yōu)良3個等級。

（1）單項工程質(zhì)量評價

表3給出了單項質(zhì)量評價的初步標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計，具體到項目實際運用還需要進(jìn)一步優(yōu)化和確定具體指標(biāo)?？讖綔y量僅需要評價應(yīng)力測量段及儀器安裝位置段的孔徑質(zhì)量；質(zhì)量評定資料包括但不限于設(shè)計（方案），班報表，測斜、下管、固井、孔深校正、水位觀測，儀器檢驗、應(yīng)力測試等各類試驗測試記錄，原材料證明（合格證），總結(jié)報告等。

（2）分部工程質(zhì)量評價

在單項工程質(zhì)量評價基礎(chǔ)上，確定分部工程的質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)（表4）。

（3）應(yīng)力孔成果質(zhì)量評價

單孔質(zhì)量成果評價依據(jù)分部質(zhì)量成果狀況，評定建議如表5：

（4）綜合項目成果質(zhì)量評價

對于有多個應(yīng)力孔實施的綜合性項目，可依據(jù)項目需求，把單獨的鉆孔作為子單位工程考慮；也可在單孔質(zhì)量評價基礎(chǔ)上，依據(jù)項目總體成果效果

綜合評定其質(zhì)量評定標(biāo)準(zhǔn)；也有綜合考慮投資、工期等要素的質(zhì)量綜合評價方法，需要具體項目具體分析。

表3 應(yīng)力孔單項工程質(zhì)量評價參考表Tab.3 Reference table for quality evaluation of single-project of stress borehole

表4 分部工程質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)參考表Tab.4 Division project quality evaluation criteria reference table

表5 應(yīng)力孔質(zhì)量成果評價參考表Tab.5 Reference table for evaluation of stress borehole quality

5 結(jié)論及建議

（1）地應(yīng)力鉆孔成果質(zhì)量最終取決于地應(yīng)力的測量成果質(zhì)量和監(jiān)測儀器的安裝成果質(zhì)量，其余質(zhì)量因素均屬于輔助的手段和方法，因此質(zhì)量控制和評價的重點也在于此，這是該類鉆孔和普通地質(zhì)鉆孔的最大差別。

（2）考慮地應(yīng)力鉆孔的獨特性，傳統(tǒng)的地質(zhì)鉆孔質(zhì)量評價方法不能完全適合和滿足該類鉆孔的質(zhì)量控制要求，六大指標(biāo)評價方法具有一定的實用性，但還不足于正確評價和控制該類鉆孔成果質(zhì)量。

（3）套用建設(shè)工程中單位工程的分項、分部式質(zhì)量評價方法應(yīng)用于地應(yīng)力鉆孔的質(zhì)量評價是一種新的嘗試，一方面能夠揭示地應(yīng)力鉆孔的質(zhì)量控制原理及關(guān)鍵因素，同時有助于正確分析和評價該類鉆孔的質(zhì)量狀況，以便在施工中采取有針對性的措施。

（4）鉆孔自身質(zhì)量評價、鉆取成果質(zhì)量評價和鉆孔特性質(zhì)量評價是應(yīng)力孔質(zhì)量評價的三個主要方面，屬性分類清晰，評價因素選擇合理，具有一定的實用性，也可用于指導(dǎo)和應(yīng)用于其他未制定規(guī)范的質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)的鉆探類項目開展質(zhì)量評價工作。

唐榮余，2009. 國際巖石力學(xué)學(xué)會關(guān)于巖石應(yīng)力估算的建議方法[J]. 地殼構(gòu)造與地殼應(yīng)力，3-44.

王達(dá)，孫建華，2008. 我國鉆探工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀與展望[J]. 探礦工程（巖土鉆掘工程），35(1)：4-8.

中華人民共和國建設(shè)部，2001. 建筑工程施工質(zhì)量驗收統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)(GB50300-2001)[S].

中國地質(zhì)調(diào)查局，2010. 地質(zhì)調(diào)查巖心鉆探技術(shù)規(guī)程(DD2010-01)[S].

Quality Evaluation on Borehole Geo-stress Result

QIN Junsheng1, LIU Chunsheng2, TAN Chengxuan3

(1. Beijing Geology Prospecting & Developing Bureau, Beijing 100195; 2. Beijing Geological Engineering Design and Research Institute, Beijing 101500; 3. Institute of Geomechanics, CAGS, Beijing 100081)

Geo-stress drilling is a new application technique for drilling technique used to measure and monitor the geo-stress, which has special quality control requirements; however, there are not enough normal quality evaluation standards. Hence it is very import signif i cance to analyze and research its quality evaluation methods and standards. Based on the analysis and summarization of the practical experience from a large number of geo-stress drilling projects, this paper studies the quality control elements of the geo-stress hole on the basis of fully studying the drilling properties and characteristics, and fi nds the relevant factors of the stress hole quality evaluation, and states the applicability for the common geological drilling quality control elements. Through the analysis of the weight of the evaluation factors, the quality evaluation methods and evaluation criteria of stress drilling results are discussed and put forward, and the method is unique and novel. Especially the unique quality factor classif i cation method, based on the quality evaluation method of construction project and the recommended evaluation standard, has reasonable logic and good operability, and it has practical signif i cance and reference for the quality evaluation of the drilling results.

Borehole; Geo-stress; Quality evaluation; Standard; Results

TU 452；TE2

A

1007-1903（2017）01-0005-06

10.3969/j.issn.1007-1903.2017.01.002

秦俊生（1970- ），男，博士，高工，主要研究方向鉆探工程、巖土工程、地?zé)峁こ獭-mail：flowboy@163.com