浅析工程地质勘察中的钻探技术

    郑显定

    摘要：随着改革开放的不断推进，我国的经济已经发展到一个全新的阶段，正在带动每一个行业取得突飞猛进的发展，特别是工程地质勘察中的钻探技术的相关应用，正在发挥着越来越大的作用。工程地质勘察中的钻探技术已经具有比较准确的分析能力，已经成为工程地质勘察的重要技术。尽管我国和发达的国家在这方面仍然有着比较大的差距，但是，随着我国经济的飞速发展，对于矿产的整体需求量也在逐年的增大，但是钻探技术的技术与设备已经在我国的很多地方的众多领域得到了比较广泛的应用，本文简单阐述我国工程地质勘察的钻探技术。

    关键词：工程地质勘察钻探技术

    我国目前的地质勘探，最常用一种手段是工程地质钻探技术。这种技术所使用的主要的动力机械包括钻机、泥浆以及动力机等，及其辅助器具钻头、钻杆等。在施工中，为了保障工程能够非常正常的进行，就一定要施工之前对工程的地质进行非常准确的勘察，由于钻探的工程最为主要的目的就是要通过对施工现场之中的每一项地质参数进行合理的提取，本文就钻探技术进行了一定的探讨。

    1 地质勘察工程简述

    1.1 地质勘察工程的概念

    所谓的地质勘察工程就是指通过采用勘探、试验、调查以及测绘等方式方法，对相关的工程进行调研分析，最后得到工程相关的水体、岩体以及土体的空间分布、变化规律以及力学参数等数据，之后会通过这些所得到的数据进行建筑场地的稳定性、环境的演化性以及建筑的适应性进行检测、论证和分析，最后提出所需的施工原则和施工建议。利用一定的机械工具或开挖作业深入地下了解地质情况的工作。在地面露头较少、岩性变化较大或地质构造复杂的地方，仅靠地面观测往往不能弄清地质情况，这就需要借助地质勘探工程来了解和获得地下深部的地质情况和资料。工程地质常用的勘探工程有钻探和开挖作业两大类。

    1.2 地质勘察工程的特点。

    （1） 在布置勘探工程的钻孔过程中，布置人员首先要考虑到施工现场的地质条件，并且还要对工程项目的实际特点进行详细的分析，举例来说，工业建筑工程或是民用建筑工程在布孔的过程中，一定要严格的遵照建筑的轮廓线，而水坝工程中在布孔时，则要遵照坝的轴线进行；（2）一般情况下，大部分工程的钻孔深度都不应太大，建议是不超过10米的，并且一般我们应选用操作最为简单的钻探方法以及结构最为简单轻便的钻探设备；（3）钻孔的用途是多种多样的，进行一个钻孔时可以勘查到施工现场的水文地质条件、地层的岩性以及地质的结构等，另外，在对场地进行取样、观测和试验的过程中，也是需要钻探技术的协助；（4）由于钻孔结构中的观测和编录以及钻进方法的特殊性，所以它们在施工作业时也是有着特殊的要求的。

    2. 钻孔技术及其应用

    （一）钻孔技术分类为了揭露矿体，必须采用一些勘探，以便对矿床进行全而的调查研究工作。钻探是快速勘探深部矿体非常有效的方法之一。如何合理地使用勘探工程，已成为勘探工作中较为重要的问题之一。勘探工程总的来说是坑探和钻探两大类。常用的钻探主要是浅钻、岩心钻和坑内钻（或称地下钻）等。

    1.浅钻。浅钻的用途与浅并相似，主要用在涌水量大时用来代替浅井。浅钻：用来勘探埋藏不深的矿床近地表部分之矿体，可代替浇井。浅钻的种类很多，多半是自行的安装在汽车上。浅钻的特点是经济，便利，孔浅，易搬。但钻进岩石的硬度不宜太大。

    2.岩心钻。在对矿床进行勘探的过程中，岩心钻是用来了解矿体深部地质情况的五要工程手段。无论在山区或平地，也无矿种或矿床的复杂程度怎样，只要了解矿床规模或矿体向地下深部的延伸情况以及寻找并勘探盲矿体时，一般多用岩心钻。通过钻机在钻进的过程中所采取的岩（矿）心及岩扮，可详细地研究被钻孔所穿过的岩石和矿床的地质构造和矿石的质量。共岩心采取率一般应大于60%～70%。当矿体倾角较平缓时，一般采用垂直钻孔；矿体倾角较大时，则多采用倾斜钻孔；有时在施工所允许的弯曲范围内，也常打一些随钻进逐渐加深而使钻孔倾角有规律地变化，以设计的角度穿过矿体的定向钻。

    3.地下钻。在水平坑道中钻进的岩心钻称地下钻（或称坑内钻）。在对许多矿体产状复杂的矿床进行详细勘探或生产勘探时，使用这种钻探的工程手段是非常有效的。

    （二）钻孔技术应用在地质勘查工作中，利用钻探设备向地下钻成的直径较小深度较大的柱状圆孔，又称钻井。钻探石油和天然气以及地下水的钻孔直径较大些。钻孔直径和深度大小，取决于地质矿产埋藏深度和钻孔的用途。钻孔的功用：（1）獲取第一手地下地质实物资料，即从钻孔取出岩心、矿心、岩屑或液、气态样品，必要时从孔壁补取侧壁岩样矿样；（2）作为地球物理测井的通道，获取岩矿层各种地球物理信息；（3）作为人工通道观测地下水层水文地质动态；（4）有的钻孔可探采结合，开采地下水、地热、油气等。钻探工程已广泛用于国民经济许多部门，按用途，钻孔可分为如下几类：（1）地质普查或勘探钻孔，用于了解地质构造、找矿或探明矿产储量；（2）水文地质钻孔，勘察地下水文地质情况；（3）水井，为工业、农业、国防及生活而开发利用或补给地下水资源并有充实水文地质资料作用；（4）工程地质钻孔，勘察或为建筑厂基、坝址、水库、桥梁及道路等探明工程基础状况；（5）石油钻井，勘查和开发石油、天然气；（6）地热钻孔，勘探和开发地下热水与蒸气资源；（7）工程基础施工钻孔，为加固处理建筑工程基础而应用的基础桩或管桩所施工的钻孔；（8）开发钻孔，开采地下卤水、溶解岩盐、硫磺、燃烧气化地下煤炭等；（9）采矿或隧道等工程的辅助钻孔，采矿或隧道施工时为通风、排水、探水、探气、冻结、运输以及建筑和通讯安装管线、爆破、取样、灌浆等所施工的钻孔。

    3 工程地质钻探常用的钻探方法和设备分析

    为了研究工程土体的物理力学性质，在工程地质勘察中，应结合勘探工作采取原状土样。但是在钻孔中采取原状土样时受到很多因素影响，其中主要的是取土器的结构和取土实用。取土器主要有限制球阀式取土器、上提橡皮垫活阀式取土器、回转压入式取土器和水压活塞式取土器4种，这4种取土器适用于采取粘性土的原状土样。采取砂类土和饱水软粘土就比较困难了，需要使用特制的取土器。如采用厚壁管靴长筒上提活阀式取土器，反旋活阀分节取土器和真空活塞取砂器等，采取地下水位以下的原状砂类土和软粘土样，效果较好。原状土样的采取方法主要有3种：

    （1）击入法：适用于较硬的土层中取样，又可分为孔外及孔内的轻锤多击法和重锤少击法。实践证明，孔内的重锤少击法取样效果好，效率高而且土样扰动小。

    （2）压入法：适用于较软的土层中取样，又可分为连续压入和断续压入法。连续压入法是借助活塞油压筒或钢绳滑轮组合装置，将取土器一次快速均匀地压入土中，土样的扰动较小，当采用连续压入法无法将取土器压入土层时，则可采用断续压入法。

    （3）振动法：当振动钻进时，可利用振动器的振动作用将取土器压入土中。这种方法对土样的边缘部分扰动较大。易受振动液化的土层不适用。为了保证土样的质量，除了对取土器和取土方法进行选择外，还应注意钻探方法、钻、孔结构、清除孔内残土、操作方法和土样封存及运输等各顶问题。

    结语：综上所述，探矿工程技术在众多领域都发挥了不可替代的作用，在实际工作中，要正视工程中存在的一系列问题，并针对这些问题制定相应的改革措施 ，发挥各方的主观能动性，在社会经济发展的指挥棒下，充分发展技术、理论知识和实践创新能力，必将具有十分重要的现实意义和经济效益。

    参考文献

    [1]陈宝柱. 物探方法和钻探方法相结合在工程地质勘察中的运用[J]. 黑龙江科技信息，2014，30：114.

    [2]王晓辉. 谈房屋建筑和构建物岩土工程地质勘察的实践[J].山西建筑，2015，18：81-82.

    [3]马新宁. 工程地质勘察钻探中的取样问题[J]. 科技展望，2016，01：33.

    [4]郝天录. 浅析工程地质与水文地质勘察[J]. 企业技术开发，2011，15：77-78.