李 晶

(中國電建集團中南勘測設(shè)計研究院有限公司 湖南 長沙 410014)

工程地質(zhì)勘察中鉆探技術(shù)的應(yīng)用分析

李 晶

(中國電建集團中南勘測設(shè)計研究院有限公司 湖南 長沙 410014)

工程地質(zhì)勘察工作不僅對建筑行業(yè)具有重要的作用，在進行資源勘探、預(yù)測地震、減少災(zāi)害和研究古生物進化等工作時都具有重要的作用，因此，不斷對工程地質(zhì)勘察工作進行研究，進行工程地質(zhì)勘察中鉆探技術(shù)的應(yīng)用分析，對我國的社會經(jīng)濟發(fā)展具有重要的意義。本文對工程地質(zhì)勘察的特點和鉆探技術(shù)的意義進行分析，研究了工程地質(zhì)勘察中鉆探技術(shù)的應(yīng)用，分別對工程地質(zhì)勘探常用的鉆探方法和設(shè)備、以及工程地質(zhì)勘探鉆孔的類型和適應(yīng)條件進行分析。

工程地質(zhì)勘察;鉆探技術(shù);應(yīng)用分析

一、引言

近年來，我國快速發(fā)展的社會經(jīng)濟對工程地質(zhì)勘察工作提出了更高的要求。鉆探技術(shù)是工程地質(zhì)勘察工作中常用的勘查手段，雖然，現(xiàn)階段我國的工程地質(zhì)勘察工作的質(zhì)量和水平有了很大的提升。但是，和發(fā)達國家相比，我國的工程地質(zhì)勘察技術(shù)還存在一些差距。因此，我們不能松懈，應(yīng)該更加重視工程地質(zhì)勘察工作，不斷創(chuàng)新工程地質(zhì)勘察的技術(shù)和手段，特別是鉆探技術(shù)，重視對工程地質(zhì)勘察中鉆探技術(shù)的應(yīng)用分析，促進我國工程地質(zhì)勘察工作的發(fā)展。

二、工程地質(zhì)勘察中鉆探技術(shù)的特點

鉆探技術(shù)作為一種常見的工程地質(zhì)勘察技術(shù)，主要包括以下幾個特點:其一，工程地質(zhì)勘探鉆孔的位置需要根據(jù)工程的類型和該地區(qū)地質(zhì)條件的實際情況進行確定，例如，建筑物的施工中，根據(jù)建筑物的輪廓線確定鉆孔位置。其二，工程地質(zhì)勘探鉆孔的深度應(yīng)該工程項目的具體情況來確定，在進行鉆孔時，應(yīng)該盡量選擇簡易的鉆孔機器和鉆孔方法。其三，在進行鉆孔工作之前，不僅需要對勘察地區(qū)的地質(zhì)水文條件進行分析，還需要進行取樣和試驗，因此，鉆孔工作是一項長期復(fù)雜的工作。其四，鉆探技術(shù)與其他勘探手段相比具有眾多優(yōu)點，例如，勘探深度大，限制條件較少等。

三、工程地質(zhì)勘察中鉆探技術(shù)的應(yīng)用分析

(一)液動潛孔垂鉆探技術(shù)

我國的液動潛孔垂鉆探技術(shù)較為先進，在世界上處于領(lǐng)先地位。液動潛孔垂鉆探技術(shù)是在回轉(zhuǎn)鉆探技術(shù)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的，液動潛孔垂鉆探技術(shù)的主要原理是通過沖洗液對液動潛孔垂進行推動，液動潛孔垂將受到的沖擊力傳給鉆頭，從而使得巖石破碎。該技術(shù)和回轉(zhuǎn)鉆探技術(shù)相比，工作效率具有了較大的提升，最大程度的節(jié)省了鉆探工作的成本。該種技術(shù)利用堅硬巖石的低抗剪強度，使得鉆孔質(zhì)量差和和地形復(fù)雜的問題得到有效的解決。另外，由于該技術(shù)在高頻作用的情況下應(yīng)用，因此，該技術(shù)更加適用于脆性和堅硬度較大地質(zhì)結(jié)構(gòu)的鉆探。運用此種鉆探技術(shù)的利用，有效的提升了鉆探堅硬巖石的工作效率。該種鉆探技術(shù)優(yōu)點眾多，但是具有取芯較為不易的缺點。

(二)反循環(huán)鉆探技術(shù)

反循環(huán)鉆探技術(shù)是運用較為廣泛的一種鉆探技術(shù)，該種技術(shù)適用于一些破碎巖石較多地區(qū)的鉆探，在復(fù)雜地形的錨固施工和注漿施工時較為常用。反循環(huán)鉆探技術(shù)根據(jù)其所循環(huán)的介質(zhì)的不同主要分為水力反循環(huán)鉆探技術(shù)和空氣反循環(huán)鉆探技術(shù)。水力反循環(huán)鉆探技術(shù)的循環(huán)介質(zhì)主要是水以及泥漿，在進行轉(zhuǎn)孔時將水或者泥漿送入孔下，通過取芯鉆頭取得地下的巖石，將其傳送到地面上進行研究。運用水力反循環(huán)鉆探技術(shù)可以獲得較為完整的巖石，可以使研究工作更加簡單和準(zhǔn)確，但是需要浪費巨大的水資源，并且所需時間也比較多。

空氣反循環(huán)鉆探技術(shù)是以空氣作為循環(huán)介質(zhì)的，利用雙壁鉆桿外管將被壓縮的空氣運輸至孔底，通過被壓縮空氣膨脹帶來的沖擊力驅(qū)動潛孔垂撞擊巖石，然后通過鉆桿將巖屑和空氣運輸?shù)赖孛妫瑥亩鴮崿F(xiàn)對巖屑的研究。空氣反循環(huán)鉆探技術(shù)廣泛的運用于干旱地區(qū)的工程地質(zhì)勘探，所需要的成本較少，勞動力較低，但是所獲得的巖石碎屑缺乏代表性，對研究的準(zhǔn)確性造成不利的影響。

(三)繩索取心鉆探技術(shù)

一般情況下，繩索取心鉆探技術(shù)在進行鉆探的過程中不需要利用鉆桿，只有在鉆頭出現(xiàn)問題的時候才會利用鉆桿進行鉆頭的更換。打撈工具和巖心管在繩索取心鉆探技術(shù)的應(yīng)用中具有非常重要的作用，在出現(xiàn)阻塞問題的時候使用打撈工具，巖心管主要用于充滿巖心。將裝有巖心的孔底內(nèi)管通過鉆桿運送到地面上，從而獲取巖心。運用繩索取心鉆探技術(shù)，適用范圍較廣，鉆孔所需要的深度較小，進行鉆孔時間較少，可以有效的保證巖芯的質(zhì)量。由于該種鉆探技術(shù)不需要使用鉆桿，所以相對于其他鉆探技術(shù)來說，所需要的勞動強度和工作量較低，具有較高的工作效率。目前，繩索取心鉆探技術(shù)在我國工程建設(shè)主要運用于天然氣的勘探，固體礦的勘探等，對我國的經(jīng)濟發(fā)展起著至關(guān)重要的作用。

(四)組合鉆探技術(shù)

組合鉆探技術(shù)是幾種工程地質(zhì)勘探技術(shù)中應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)，就是將液動潛孔垂鉆探技術(shù)、反循環(huán)鉆探技術(shù)和繩索取心鉆探技術(shù)三種鉆探技術(shù)進行綜合利用。由于該種方式是幾種勘探技術(shù)的組合，因此，同時具有其他幾種技術(shù)的優(yōu)點，適應(yīng)性較強，運用此種方式進行工程地質(zhì)勘探時，可以將幾種勘探技術(shù)取長補短，從而不斷提升鉆探工作的工作效率。利用組合鉆探技術(shù)進行工程地質(zhì)勘察工作時，應(yīng)該根據(jù)勘探地區(qū)的實際地質(zhì)情況，對不同的地層使用適合的鉆探技術(shù)。

四、工程地質(zhì)勘探常用的鉆探方法和設(shè)備

在進行工程地質(zhì)勘察工作時，應(yīng)該根據(jù)勘察工作的要求和實際情況采取原狀土樣。采取原狀土樣的設(shè)備和方法主要包括表1中的幾種:

表1 采取原狀土樣的設(shè)備和方法

下面分別對采取原狀土樣的幾種方法進行論述:

(一)擊入法

在勘探的地區(qū)巖層的硬度較大時，一般使用擊入法進行取樣。擊入法可以分為孔外和孔內(nèi)輕錘多擊法和重錘少擊法，特別是孔內(nèi)重錘少擊法，具有較好的取樣效果，工作效率較高。

(二)壓入法

在較軟的巖層地區(qū)進行取樣時，由于不需要花費較大的力氣，因此使用壓入法進行操作。壓入法分為兩種，一種是連續(xù)壓入法，另一種是斷續(xù)壓入法。連續(xù)壓入法是指利用活塞油壓筒或者鋼繩滑輪組合裝置，將取土器連續(xù)均勻的往土中壓。當(dāng)使用連續(xù)壓入法無法進行時，采用斷續(xù)壓入法進行取樣，此種方法是在進行工作時存在一定的停頓。

(三)振動法

由于利用振動法進行取樣時對土樣周圍邊緣部分存在較大的擾動，因此，該種方法適用于不易受振動液化的土層的取樣。利用振動法進行取樣時，利用振動器的振動，將取土器壓入土層中進行取土。為了保證所取得土樣的質(zhì)量，應(yīng)該選擇適合的取土器，運用適當(dāng)?shù)娜⊥练椒ǎ瑫r也應(yīng)該注意鉆探方法的運用、鉆和孔的結(jié)構(gòu)，以及孔內(nèi)殘土的清理和操作方法等。

五、工程地質(zhì)勘探鉆孔的類型以及適應(yīng)條件

工程地質(zhì)勘探鉆孔的類型主要指鉆孔的角度和方向，鉆孔的角度又叫鉆孔傾角，是指鉆機的立軸鉆桿和地平線的夾角。按照鉆孔傾角的大小以及變化，將工程地質(zhì)勘探鉆孔的類型分為直孔、斜孔、水平孔和定向孔四種。表2中為工程地質(zhì)勘探鉆孔的類型以及適應(yīng)條件:

表2 工程地質(zhì)勘探鉆孔的類型以及適應(yīng)條件

六、結(jié)束語

總而言之，工程地質(zhì)勘察是一項較為復(fù)雜而艱巨的工作，在進行工程地質(zhì)勘察工作時，應(yīng)該根據(jù)工程項目的實際情況和勘察區(qū)域的地質(zhì)水文條件選擇科學(xué)合理的勘探技術(shù)，最大程度的節(jié)省勞動力和勘探成本。在工程地質(zhì)勘察中鉆探技術(shù)的實際應(yīng)用中，不斷的完善工程地質(zhì)勘探技術(shù)，提高工程地質(zhì)勘察工作的質(zhì)量，促進我國的經(jīng)濟發(fā)展。

［1］王琨.工程地質(zhì)勘察中鉆探技術(shù)的應(yīng)用分析［J］.低碳世界，2015(9):105－106.

［2］李鵬.工程地質(zhì)勘察中鉆探技術(shù)的應(yīng)用分析［J］.城市建筑，2015(5):110－110.

［3］高峰.工程地質(zhì)勘察中鉆探技術(shù)的應(yīng)用分析［J］.自然科學(xué):文摘版，2015(11):00156－00156.

李晶 (1981.6－)男，工程師，本科，主要從事海外項目、援外項目勘探及施工管理工作。