鄒紅魁

（北京建達(dá)道橋咨詢有限公司長(zhǎng)沙分公司 湖南省長(zhǎng)沙市 410012）

工程地質(zhì)勘察中鉆探技術(shù)的應(yīng)用分析

鄒紅魁

（北京建達(dá)道橋咨詢有限公司長(zhǎng)沙分公司 湖南省長(zhǎng)沙市 410012）

我國(guó)國(guó)土遼闊，地質(zhì)條件復(fù)雜多變，同時(shí)我國(guó)經(jīng)濟(jì)處于高速發(fā)展中，各種類型的工程建設(shè)大規(guī)模開(kāi)展，工程地質(zhì)勘察事業(yè)也進(jìn)入高速發(fā)展期，但和發(fā)達(dá)國(guó)家相比，在鉆探技術(shù)這一方面還有很大差距。但隨著我國(guó)地質(zhì)勘察事業(yè)的不斷發(fā)展，也帶動(dòng)了我國(guó)鉆探技術(shù)水平的不斷提升。本文主要對(duì)工程地質(zhì)勘察中鉆探技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行分析。

地質(zhì)勘察工程；鉆探技術(shù)；應(yīng)用分析

1 地質(zhì)勘察工程的概念

地質(zhì)勘察工程就是指為滿足工程設(shè)計(jì)、施工、特殊巖土和不良地質(zhì)處治的需要，通過(guò)采用勘探、試驗(yàn)、調(diào)查以及測(cè)繪等方式方法，對(duì)相關(guān)工程地質(zhì)條件進(jìn)行綜合分析，最后得到工程相關(guān)的水體、巖體以及土體的空間分布、變化規(guī)律以及物理力學(xué)參數(shù)等數(shù)據(jù)，進(jìn)行建筑場(chǎng)地的穩(wěn)定性、環(huán)境的演化性以及建筑的適應(yīng)性進(jìn)行檢測(cè)、論證和分析，最后提出所需的施工原則和施工建議。而在其中最為重要的一種勘探方法就是鉆探技術(shù)，像一些巖溶、巖堆、滑坡等較為復(fù)雜的地段，鉆探技術(shù)能夠充分的保證勘察資料的準(zhǔn)確性，同時(shí)也是采集巖土樣品和測(cè)試孔內(nèi)測(cè)試的重要的手段，所以如果采用的鉆探技術(shù)不夠科學(xué)合理，那么就無(wú)法得到相應(yīng)的力學(xué)參數(shù)，并且也不能保證分析地層結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確性，對(duì)工程的整體質(zhì)量也會(huì)產(chǎn)生不利影響。

2 工程地質(zhì)鉆探技術(shù)特點(diǎn)

工程地質(zhì)鉆探技術(shù)現(xiàn)已普遍應(yīng)用于工程地質(zhì)勘察事業(yè)中，在保證其應(yīng)用條件下基本呈現(xiàn)出如下特點(diǎn)：①在進(jìn)行勘探工程鉆孔時(shí)，在考慮自然地質(zhì)的同時(shí)也要結(jié)合好工程的特點(diǎn)及類別，不同的工程類型所用的布孔方式也是不一樣的，比如民用建筑需要根據(jù)建筑的輪廓線來(lái)進(jìn)行布孔，而高速公路則是沿線路展布線性布孔。②除深埋隧道、大型水利工程外一般工程鉆孔深度不宜太大，孔深一般不超過(guò)50m，且應(yīng)該采用簡(jiǎn)單鉆探法及請(qǐng)便設(shè)備進(jìn)行。③鉆孔通常具有綜合性功能，能施工現(xiàn)場(chǎng)的水文地質(zhì)條件、地層巖性及地質(zhì)結(jié)構(gòu)等進(jìn)行勘察，但為了保證其功能的實(shí)現(xiàn)，需利用鉆探技術(shù)對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行取樣、觀測(cè)、孔內(nèi)測(cè)試等。④根據(jù)鉆孔結(jié)構(gòu)中觀測(cè)、編錄等環(huán)節(jié)具備的特殊性，其在環(huán)節(jié)施工時(shí)也需遵循這些特殊性進(jìn)行開(kāi)展。

3 工程地質(zhì)鉆探技術(shù)的應(yīng)用闡述

3.1 繩索取芯技術(shù)的應(yīng)用

繩索取芯技術(shù)的核心工具應(yīng)是發(fā)生堵塞問(wèn)題時(shí)用來(lái)打撈的工具以及裝滿了巖芯的巖芯管，在提取巖芯時(shí)，并不需要提升鉆桿柱的，僅在更換鉆頭、處理事故等少數(shù)情況下才需要提升鉆桿，升降的頻次也很少，可以節(jié)省大量提鉆、下鉆時(shí)間，并減少孔內(nèi)事故發(fā)生，降低作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了鉆頭的使用壽命，極大地提升了鉆進(jìn)的效率。在作業(yè)時(shí)如果出現(xiàn)了阻塞的問(wèn)題，由于打撈工具的存在，鉆桿工具與巖芯就可以避免出現(xiàn)摩擦，從而保證了取芯的效率。由于這種技術(shù)的便捷性，以及能夠保證取芯的質(zhì)量，其應(yīng)用的范圍是十分廣泛的，在高速公路深埋長(zhǎng)隧道工程地質(zhì)勘察工作中廣泛應(yīng)用，如陜西省定漢線寶雞至平坎高速公路秦嶺特長(zhǎng)隧道全長(zhǎng)約15km，布置孔深大于200m的鉆孔共31個(gè)，最深鉆孔達(dá)650m，采用繩索取芯技術(shù)，四個(gè)月內(nèi)順利完成全部鉆探及孔內(nèi)測(cè)試任務(wù)。另外在我國(guó)的很多領(lǐng)域中，如鉆探地?zé)?、鉆探坑道、鉆探冰層、鉆探天然氣以及鉆探固體礦產(chǎn)等領(lǐng)域，也都可以看到繩索取芯技術(shù)的應(yīng)用。

3.2 反循環(huán)鉆探技術(shù)的應(yīng)用

反循環(huán)鉆探技術(shù)有兩種：水力反循環(huán)技術(shù)和空氣反循環(huán)技術(shù)，兩者的不同之處就是循環(huán)的介質(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)，用雙壁鉆桿外管把壓縮的空氣送到鉆孔底，那么空氣的劇烈膨脹就會(huì)出現(xiàn)沖擊力，從而驅(qū)動(dòng)了孔底潛孔錘，讓其作用于巖石上，而空氣作用以后會(huì)通過(guò)鉆桿中心的通道重新回到地表，同時(shí)也會(huì)夾帶一些巖屑，那我們就可以將此做成鉆探取樣樣本，然后對(duì)巖屑進(jìn)行化驗(yàn)；水力反循環(huán)鉆探技術(shù)就是將泥漿或是水來(lái)做循環(huán)的介質(zhì)，其循環(huán)的方式與空氣的循環(huán)一樣，都是利用鉆桿來(lái)把介質(zhì)傳送到孔底，而取芯鉆頭將得到柱狀的巖芯，然后將其攜帶回地面。

（1）優(yōu)缺點(diǎn)：空氣反循環(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。但是此方法是用巖屑來(lái)作為確定巖樣的標(biāo)準(zhǔn)的，不能全面、準(zhǔn)確的反映地層結(jié)構(gòu)。水力反循環(huán)鉆探可取得較高質(zhì)量的完整巖芯，同時(shí)勞動(dòng)強(qiáng)度也較低，能合理地利用時(shí)間、準(zhǔn)確地鑒別巖土層。但是與空氣反循環(huán)相比，鉆進(jìn)的速度和效率都不是很高，也很耗能。

（2）適用性：反循環(huán)技術(shù)適合用在地質(zhì)勘察的取樣工程，還能勘察水文水井和松軟塌陷的地層，還有復(fù)雜地層錨固施工和注漿中都能用此技術(shù)。

3.3 液動(dòng)潛孔錘鉆探技術(shù)的應(yīng)用

液動(dòng)潛孔錘鉆探技術(shù)是在回轉(zhuǎn)鉆探基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的，主要用沖洗液驅(qū)動(dòng)潛孔錘，而當(dāng)液動(dòng)潛孔錘受到?jīng)_擊時(shí)，能將能量傳送給鉆頭，鉆頭即可擊破巖石，其中主要的工具是施工現(xiàn)場(chǎng)的泥漿泵。該技術(shù)作為回轉(zhuǎn)鉆探技術(shù)的改進(jìn)技術(shù)，在沖擊力及回轉(zhuǎn)力的驅(qū)使下大大提升了設(shè)備的鉆進(jìn)效率，并且最大限度地降低了鉆孔成本。此外，該技術(shù)還能充分利用堅(jiān)硬巖石抗剪強(qiáng)度低的特點(diǎn)，有效解決鉆孔質(zhì)量差和復(fù)雜地形的鉆探問(wèn)題。當(dāng)前，液動(dòng)潛孔錘鉆探技術(shù)在我國(guó)水電建材、石油化工、金屬礦山等領(lǐng)域中運(yùn)用廣泛，并且此技術(shù)在世界上已處于領(lǐng)先地位。對(duì)于液動(dòng)潛孔錘鉆探技術(shù)的應(yīng)用，因?yàn)樵摷夹g(shù)的應(yīng)用都處于高頻作業(yè)情況下，所以對(duì)于巖質(zhì)堅(jiān)硬和脆性較大的地質(zhì)結(jié)構(gòu)較為適用，但在施工作業(yè)過(guò)程中設(shè)備的緊固問(wèn)題就應(yīng)該被引起重視，且對(duì)于液壓泥漿的質(zhì)量也需盡量選擇潤(rùn)滑性好、含沙量低的原料，以更好的保護(hù)液動(dòng)錘，減少磨損，提高效率。

4 結(jié)束語(yǔ)

工程地質(zhì)勘探中的鉆探技術(shù)是一項(xiàng)很繁瑣復(fù)雜的工藝，而且涉及的領(lǐng)域廣，因此就需要我們根據(jù)不同的地質(zhì)勘察工程來(lái)有針對(duì)性地進(jìn)行選擇合適的鉆探技術(shù)。另一方面，相關(guān)的工作人員也要補(bǔ)充專研鉆探技術(shù)知識(shí)，這樣才能從整體上促進(jìn)我國(guó)鉆探技術(shù)的發(fā)展。

[1]張金昌.地質(zhì)鉆探技術(shù)與應(yīng)用研究[J].地質(zhì)學(xué)報(bào)，2011（11）.

[2]張正雄.繩索取芯鉆進(jìn)工藝在水利水電工程地質(zhì)勘探中的應(yīng)用研究[J].探礦工程（巖土鉆掘工程），2015（02）.

[3]孫貴生.煤田地質(zhì)超深孔鉆探工藝[J].中國(guó)煤炭地質(zhì)，2015（01）.

TU195

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1004-7344（2016）02-0156-01

2015-12-22