工程地質(zhì)勘察中鉆探技術(shù)選用的探討

陳仙海 嚴(yán)謹(jǐn)

工程地質(zhì)勘察是開展工程施工的初始程序，在工程地質(zhì)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(zhì)量會造成較大的影響。其中最為關(guān)鍵的影響因素就是對鉆探技術(shù)的選用，不同的地質(zhì)環(huán)境在結(jié)構(gòu)和構(gòu)造上存在較大的差異，對鉆探技術(shù)的要求也有顯著的不同，科學(xué)選擇鉆探技術(shù)，能夠提升鉆探的整體成功率，為工程地質(zhì)勘察工作的開展奠定良好的基礎(chǔ)。

1、鉆探技術(shù)理論概述

1.1 鉆探技術(shù)概念

鉆探技術(shù)是應(yīng)用于各類工程施工和地質(zhì)勘察工作中，對地質(zhì)條件進(jìn)行準(zhǔn)確勘察和分析的重點(diǎn)流程之一。在鉆探技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用過程中，是依托鉆機(jī)、鉆具和對應(yīng)的工藝措施開展工作，在地層內(nèi)部鉆鑿出圓柱形的巖礦樣品，從而探明地下地質(zhì)形態(tài)的狀態(tài)和分布規(guī)律。隨著鉆探技術(shù)的發(fā)展水平不斷提升，將傳感技術(shù)和信息技術(shù)應(yīng)用于鉆具中，能夠?qū)⒊Ｒ?guī)的鉆探技術(shù)轉(zhuǎn)型為定向鉆探技術(shù)，采用人為控制的方法對鉆孔軌跡進(jìn)行科學(xué)調(diào)整，從而提升鉆探精度，為工程地質(zhì)勘察工作的開展做出貢獻(xiàn)。

1.2 鉆探技術(shù)特征

在實(shí)際應(yīng)用過程中，鉆探技術(shù)的應(yīng)用具有三個方面的特征：一是鉆探技術(shù)的應(yīng)用對工程地質(zhì)勘察工作開展的質(zhì)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(yàn)同步進(jìn)行，因此流程比較紛繁，進(jìn)尺較慢，需要同步做好數(shù)據(jù)記錄工作。三是其應(yīng)用范圍比較廣，可以在各種地質(zhì)條件和環(huán)境中應(yīng)用，為工程地質(zhì)勘察工作的開展奠定良好的基礎(chǔ)。

2、鉆探技術(shù)分析

2.1 反循環(huán)鉆探技術(shù)

在工程地質(zhì)勘察工作開展的過程中，反循環(huán)鉆探技術(shù)根據(jù)循環(huán)介質(zhì)的不同又可以分為空氣反循環(huán)技術(shù)和水力反循環(huán)技術(shù)兩種?？諝夥囱h(huán)鉆探技術(shù)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(chǎn)生撞擊作用，在空氣循環(huán)回到地面的同時也會將巖屑帶回地面。而水力反循環(huán)技術(shù)的應(yīng)用則是將空氣介質(zhì)轉(zhuǎn)換為水資源，相對于空氣反循環(huán)技術(shù)而言，其所獲取的巖塊更加完整。反循環(huán)鉆探技術(shù)的應(yīng)用具有勞動強(qiáng)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(shù)據(jù)資料較為有限，準(zhǔn)確度不高。

2.2 繩索取心技術(shù)

繩索取心技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用過程中，程序比較簡單，具有廣泛的適應(yīng)性，由于其整體鉆進(jìn)深度比較低，能夠有效的提升鉆進(jìn)設(shè)備的施工效率。繩索取心技術(shù)將鉆桿與繩索的取心技術(shù)同步予以利用，在施工過程中能夠保護(hù)好巖石內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使得采樣結(jié)果比較準(zhǔn)確，能夠獲取更加準(zhǔn)確的地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)。在采用繩索取心技術(shù)的情形下，只有在更換鉆頭或出現(xiàn)質(zhì)量問題時才會進(jìn)行鉆桿升降操作，能夠極大的降低工作人員的作業(yè)強(qiáng)度，提升工作效率。

2.3 液動潛孔錘技術(shù)

液動潛孔錘技術(shù)的應(yīng)用設(shè)備作業(yè)流程較為復(fù)雜，其基本的工作原理是利用沖洗液來進(jìn)行動力傳輸，將動力能量傳遞到鉆頭位置，從而實(shí)現(xiàn)對巖石的破碎作用。在進(jìn)行工程地質(zhì)勘察時，可以根據(jù)預(yù)先搜尋的地質(zhì)資料對沖洗液進(jìn)行現(xiàn)場配置，并通過相應(yīng)的設(shè)備對沖洗液的輸送密度和數(shù)量進(jìn)行準(zhǔn)確控制，以便達(dá)到更好的施工效果。液動潛孔錘技術(shù)的應(yīng)用，是對常規(guī)回轉(zhuǎn)鉆探技術(shù)的改進(jìn)，其改變了傳統(tǒng)作業(yè)方式中只有回轉(zhuǎn)力作用的缺陷，使得對高硬巖區(qū)和脆性較大的地質(zhì)區(qū)域進(jìn)行勘察時，能夠起到回轉(zhuǎn)力和沖擊力的雙重作用，可以極大的提升地質(zhì)勘察工作的效率，降低整體作業(yè)成本。但是在此技術(shù)的應(yīng)用過程中，主要是基于高頻振動方式來完成的，因此對設(shè)備運(yùn)行的安全性能要求較高，在作業(yè)流程開始之前，要按照相應(yīng)的檢修標(biāo)準(zhǔn)對設(shè)備進(jìn)行嚴(yán)格勘察，減少給施工環(huán)節(jié)帶來的安全隱患[1]。此外，在配制液壓泥漿時要達(dá)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(shè)備的使用年限，通過整體施工質(zhì)量。

2.4 組合鉆探技術(shù)

組合鉆探技術(shù)是在進(jìn)行工程地質(zhì)勘察時將上述三種方式結(jié)合在一起應(yīng)用，更好的規(guī)避其各自的劣勢，更好的發(fā)揮各種鉆探技術(shù)的優(yōu)勢，科學(xué)提升鉆探技術(shù)的效率，降低鉆探作業(yè)中的能耗，降低鉆探作業(yè)成本，為后期工程的開展奠定良好的基礎(chǔ)。

3、鉆探信息對鉆探技術(shù)選用的影響

在選定鉆探技術(shù)時，必須根據(jù)現(xiàn)有的鉆探信息和結(jié)果要求科學(xué)選擇鉆探技術(shù)，這些信息包括鉆孔結(jié)構(gòu)、沖洗液、巖心采取率、回次進(jìn)尺率等各個方面，鉆探作業(yè)的開展，不僅是要求能夠?qū)@進(jìn)設(shè)備鉆入地下，更重要的是能夠需要準(zhǔn)確的地質(zhì)指標(biāo)。如何確保鉆取土芯結(jié)構(gòu)能夠反映出地質(zhì)結(jié)構(gòu)的實(shí)際特征，是工程地質(zhì)勘察工作開展的重點(diǎn)，也是這項(xiàng)工作開展的難點(diǎn)問題。因此在選用鉆探技術(shù)時，必須要對現(xiàn)有的鉆探信息進(jìn)行明確，并在此基礎(chǔ)上選用對應(yīng)的鉆探技術(shù)。

3.1 針對碎石土鉆探技術(shù)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(xué)特征不穩(wěn)定的地層，結(jié)構(gòu)較為松散，沒有結(jié)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(fā)展塌孔、沖洗液泄漏、卡鉆等意外情形，因此在勘察作業(yè)時通常以選用回轉(zhuǎn)取芯鉆進(jìn)和錘擊取芯鉆進(jìn)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(jìn)，對于分布密實(shí)的碎石層，可以采用裸孔鉆進(jìn)[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(jìn)的方式。如果含水量較大，則需要選擇跟管鉆進(jìn)。對于碎石粒徑大小不一的情況，應(yīng)該根據(jù)現(xiàn)場作業(yè)的需求對鉆具口徑科學(xué)確定，尤其是在作業(yè)過程發(fā)生變化的情形下，要根據(jù)實(shí)際情況做好各方面的調(diào)整，以便達(dá)到更高的鉆探效率并同步提升鉆探質(zhì)量。

3.2 針對卵碎石地層鉆探技術(shù)的選用

對于卵碎石地層鉆探技術(shù)的選用也需要根據(jù)地質(zhì)信息條件進(jìn)行確定，其選擇的依據(jù)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(zhuǎn)跟管鉆進(jìn)，并且根據(jù)操作過程中的實(shí)際情形對鉆進(jìn)參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。需要注意的時，在出現(xiàn)進(jìn)尺困難，壓力表跳動幅度大的情形，要立即進(jìn)行提鉆操作，以減少對鉆探設(shè)備的損壞。在地層中黏土填充密實(shí)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(yè)，在進(jìn)行操作時要適當(dāng)對鉆具進(jìn)行上下竄動，防止出現(xiàn)燒鉆的情況[3]。在進(jìn)尺緩慢但壓力變動幅度不大的情形下，通常會有漂石出現(xiàn)，要及時將鉆進(jìn)參數(shù)調(diào)整為基巖標(biāo)準(zhǔn)。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(jìn)行勘察作業(yè)，在下管前先進(jìn)行開孔流程的操作。在卵碎石地層工程地質(zhì)勘察鉆探作業(yè)操作時，應(yīng)當(dāng)盡量避免采用液動潛孔錘技術(shù)和水力反循環(huán)技術(shù)，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(jié)果。

4、結(jié)束語

鉆探技術(shù)的應(yīng)用不僅決定著工程地質(zhì)勘察作業(yè)的整體質(zhì)量，而且對周邊環(huán)境也會造成較大的影響，隨著時代的發(fā)展，在工程地質(zhì)勘察工作過程中，更加注重綠色勘察技術(shù)的開展，通過以鉆代槽方式的改變，盡量減少槽深對作業(yè)區(qū)域內(nèi)植物生存環(huán)境的影響，并且利用定向鉆進(jìn)技術(shù)和模塊化作業(yè)方式提升勘察作業(yè)效率，為促進(jìn)工程地質(zhì)勘察技術(shù)的提高做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

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

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

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