鉆探技術在地質勘察工程中的應用研究

■　趙鑫

（廣東省工程勘察院廣東廣州510510）

鉆探技術在地質勘察工程中的應用研究

■趙鑫

（廣東省工程勘察院廣東廣州510510）

近年來經濟的快速發展，需要開發大量的能源，地質鉆探技術的提高對能源勘查起保障作用，我國的地質勘察事業近些年不斷發展，鉆探技術以其準確的分析能力在地質勘察工程中也應用得越來越多，成了地質勘察的主要手段，因此，研究地質鉆探技術的應用具有十分重要意義。本文通過對鉆探技術的詳細分析，對其在地質勘查工程中的應用加以研究和探討，希望對同行有所幫助。

鉆探技術地質勘察反循環鉆探繩索取心鉆探液動潛孔錘技術

1　引言

我國經濟建設的發展速度不斷加快，工程建筑事業的發展也日新月異，工程建筑的發展不僅改善了人們的生活水平，也極大的推進了我國經濟的發展。其中，地質勘察事業也得到了迅猛的發展，在地質勘察的工程中，地質鉆探技術對人類的生產生活發揮著重要的影響，鉆探技術具有十分準確的分析能力，提高地質鉆探技術的水平能夠有效的實現對不可再生資源的有效利用，從而緩解當今全球面臨的資源短缺的危機，所以它也成為了地質勘察的重要手段。在經濟不斷發展的背景下，對資源開發、利用的要求越來越高，需求量也越來越多，我國鉆探技術的相應工藝技術和設備在很多領域中都得到了應用，并且隨著我國地質勘察事業的快速發展，也帶動了鉆探技術水平的不斷提升。現如今我國的鉆探技術已經達到了一個先進水平，其表現在裝備、工藝技術還有廣泛應用領域等方面，再加上地質勘察業的不斷發展，這也就間接地提高了鉆探技術的水平。

2　地質勘查工程

2.1地質勘查工程的定義

工程勘察指的是經過測繪、試驗、勘探、調查等一些方法，從而獲取到和工程建設相關的水體、土體及巖體的力學參數、變化規律、空間分布等一些信息，然后以此來對建筑適宜性、場地穩定性、環境演化性進行論證、評價、檢驗，同時再提出一些關于施工原則、資料的建議。工程勘察的目的是深入了解工程施工地點的巖土水源情況的分布等信息，確保對其施工地點的地質的屬性進行分析試驗，判斷其是否符合工程施工建設的需求。在工程地質勘察中，鉆探技術的開發和應用是促進地質勘查工程的重要保障，其主要的勘察技術，主要對提取巖土，分析巖土內部結構具有重要作用，尤其是對復雜地形的勘探，鉆探技術可以深入巖石的內部，以保證深入分析巖層的整體構造，對工程施工的設計有非常重要的意義。可見，鉆探技術在工程地質勘察中作用非常重要，是工程地質勘察的重要方法，隨著我國工程建設項目的不斷發展，鉆探技術在工程地質勘察中被廣泛的運用。

2.2地質勘查工程的特點和使用要求

工程的地質鉆探技術是工程建筑物設計更好實施的保證，和工程施工順利進行的保證。因此，在進行地質勘查工程的過程中，對地質鉆探技術的要求非常高。地質勘查工程的主要特點的使用要求主要表現在以下幾點：（1）在布置勘探工程的鉆孔過程中，布置人員首先要考慮到施工現場的地質條件，并且還要對工程項目的實際特點進行詳細的分析；（2）在工程地質勘察中，為了準確了解地下巖石的具體構造，對工程地質鉆探技術對巖石內部的采取率不可以小于百分之八十，對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）為了保證準確地測定地下水位和水文地質試驗工作的正常運行，必須按含水層的位置和試驗工作的要求，確定孔身結構及鉆進方法，通常來說，除了大型的水利工程、控測深巖漿、深埋隧道以外，其他鉆進的深度都不大，也就在10多米左右，因此我們就會經常用輕便鉆機和簡易的鉆探法，對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就愈多。

2.3地質勘查工程的對鉆探技術的要求

工程地質鉆探的鉆探方法和設備的選擇依據是施工地點的地質特征。不同地質對鉆探技術不同要求：（1）考慮到卵碎石粒徑大小在鉆進中影響，鉆具器材口徑的選擇應適當，口徑太大或太小都難以取得較好的總體效果；（2）對于松散的卵碎石類地層，鉆進中孔壁坍塌程度較小，適用于裸孔鉆進；（3）卵碎石層是的主要成為是粘性土壤，其粘力強，所以其比較適合用裸鉆鉆進，在對卵碎石層進行鉆探的時，應注意對其孔壁的保護；（4）含水量較小的卵碎石層鉆進時孔壁坍塌程度相對較小，適用于跟管鉆進，當地層為粘性土充填時，也可用裸孔鉆進。

3　鉆探技術在地質勘察工程中的應用

最近幾年，隨著地質鉆探技術的不斷發展，綜合型的鉆探技術的應用將成為我國地質鉆探技術的一個新的發展方向，尤其是繩索取心技術、液動潛孔錘鉆探技術、反循環鉆探技術以及其三者共同組成的組合鉆探技術。在地質鉆孔技術中，應該根據巖石的特點以及施工的具體環境和條件，在現有鉆孔技術的基礎上采用高效的鉆探技術。

3.1反循環鉆探技術

反循環鉆探技術一般分成空氣反循環與水力反循環，兩種技術最大的區別是循環介質不同。空氣反循環鉆探技術就是將壓縮空氣來做循環的介質，在雙壁鉆桿外管的作用下，空氣會被輸送到孔底，而空氣的劇烈膨脹一定會產生沖擊力，孔底的潛孔錘就會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）；而水循環則是以水或泥漿作為介質，利用鉆桿將介質傳送至孔底，然后取心鉆頭得到柱狀巖心，又將其帶回地面。氣反循環可以提高鉆探的效果，而且勞動強度低，成本也很低，同時還能及時地判斷出巖層的變化，適合用在一些缺水干旱的地區來進行鉆探；水力反循環鉆探技術得到的巖塊更加完整，并且所需的勞動強度也更低，能夠充分的保證對巖層判斷的準確性，但是其更加的消耗水資源，并且工作

圖1　空氣反循環鉆探技術

的效率以及鉆進的速度都較為緩慢。

圖2　繩索取心鉆探技術

3.2繩索取心鉆探技術

繩索取心技術在獲取巖心的過程中，是不需要使用鉆桿的，只有不得不更換鉆頭時或是鉆頭存在質量問題時，才會使用鉆桿。繩索取心是一種不提鉆取心的鉆探技術，其基本原理為：當巖礦心裝滿巖心管或發生巖礦心堵塞時，不需要把孔內鉆桿柱提升到地表，而是借助專用的繩索打撈工具在鉆桿柱內將巖礦心容納管撈取上來（如圖2所示）。繩索取心技術有著方便和適應性強等特點，所以應用范圍也十分廣泛，而且繩索取心技術可以充分保證取心質量，使設備鉆進的效率提高，因此使用的范圍也很廣，可以說是應用到了各種專業領域，比如說鉆探石油天然氣，鉆探坑道，鉆探固體礦產，鉆探冰層，鉆探工程地質，鉆探地熱等等。

3.3液動潛孔錘技術

液動潛孔錘鉆探是在回轉鉆探的基礎上通過利用現場配套的泥漿泵輸送的沖洗液驅動液動潛孔錘對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荷的回轉鉆探。此技術是常規回轉鉆探的一個改進成果，在回轉力和沖擊力的作用下，可以明顯提高對高硬巖鉆進的效率，從而減少打孔的成本。它較好地利用了堅硬巖石脆性大而抗剪強度較低不耐沖擊力的弱點，是解決堅硬巖層和某些復雜巖層鉆探效率低、鉆孔質量差的有效鉆探技術。液動潛孔錘處于而頻作業狀態，對堅硬、脆性的地質結構可以取得最佳的鉆探效果。鉆探施工中要注意鉆探設備緊固的管理，而液動錘磨損的大小與液壓泥漿質量的好壞有直接關系，因此液壓泥漿就要粘稠度低、含砂量少、潤滑性能好。

4　結語

地質鉆探技術是很繁瑣復雜的一項工藝，而且其涉及的領域也很廣泛，因此我們就要針對不同的地質勘察工程來選擇適合的鉆探技術。目前，我們應該加大鉆探技術的研究投入，深入了解鉆探技術相關知識，促進我國鉆探技術水平的提高。

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P62[文獻碼]B

1000-405X（2016）-3-181-2