浅谈工程地质钻探中的钻孔技术

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工 程 科 技
浅谈工程地 质钻探 中的钻 孔技术
洪成 雨
（ 黑龙 江省 九 Ｏ四 水 文地 质 工程 地 质勘 察 院 。 黑 龙 江 哈 尔滨 １ ５ ０ ０ ２ ７ １
摘 要： 随着国民经济和科 学技 术的发展 ， 现阶段的工程地质勘 查技 术也变得越来越成熟 ， 其施 工技 术方法 日新 月异 ， 管理措施不断 完善 。 在 目前 的工程项 目中， 为 了更全面、 更精确的获取地质资料和土质之 中的各种参数 ， 如物理 、 化学和力学参数等 ， 就 需要我们在工作 中采 用各种新技术、 新方法和新标 准去进行技 术优化 、 制度改进 等工作研 究。钻孔技术作为 工程地质钻探 的常见技术标准 ， 在近几年被广 泛的应 用在各类工程项 目和施工领域 中， 成为地质勘察 的主要技术方式。本 文就 工程地质勘查 中常见的钻孔技术 以及 其应 用进行 了简要 分析 与阐述 ， 旨在 为相关施工单位 与企业提供参考依据 。 测定地下水位 和水文地质试 工程地质钻探 技术是 目前地质勘察的常用技术手段之一 ， 其 在 最好采用双层岩心管 。 施工 中常见的设备主要包括各种动力机械和辅助器具 。 其动力机械 验工作 的正常运行 ， 必须按含水层 的位 置和试验工作 的要 求 ， 确定 主要有动力机 、 泥浆泵 、 钻机等 ， 而辅助器具有钻头 、 钻杆等。 一般在 孑 Ｌ 身结构及钻进方 法。 工程 项 目中 ， 为了正常的进行施工 ， 必须在施工之前对 工程地质 进 ４工程地质钻探 常用的钻探方法和设备 行勘查 ， 其常用 的钻探工程主要的工作 目的在于通过对现场土质和 自然地质条件是复杂 的， 各 种钻探方法和设备都有 一定 的使用 选择钻探方法和设备时 ， 应视钻探的 目的和地质条件而定 。 钻 岩石层进行测试来提取各项地质参数 ， 从而为工程的施 工建设 和设 条件 ， 计规划提供准确 、 全 面的参考数据和施工依据 。 探方 法 可分 为冲击钻探 、 回转钻 探 、 冲击 回转钻探 和振动钻 探等 ４ １ 地质钻探技术 种 。在工程地质勘探 中主要采用 冲击钻探 和回转钻探： 按 动力来源 地 质钻探 技术在 目前常常被分 为向地下钻孔破 碎孔底岩石 的 又可将它们分为人力的和机械 的 ２种 。机械 回转钻探钻进效 率高 ， 方法 以及在施工 中钻进技术措施 的总称。 在施工项 目中为 了得到不 孑 Ｌ 深大， 又 能采 取岩心 ， 所 以在工程地质勘探 中使 用最 为广 泛 。 目 同需 求的钻探参数和数据 ， 其在施工的过程 中所采用的技术装备和 前 ， 国 内外正 在大力革 新钻探技 术 ， 逐步朝 着全 液压驱 动 、 仪表控 勘探与测试相结合的方向发展 。为 了研究 工程土体的物理力学 工艺也不尽相 同， 从 而形成 了各种各样的施工结构和钻探方法。在 制 、 钻探 工程施工技术选择中 ， 目前我们常常选用的技术方法主要有破 性质 ， 在工程地质勘察 中， 应结合勘探工作采取 原状 土样 。 碎岩石基础 ， 这主要是根据物理学基础知识来采用外力的性质和方 ５工程地质勘探钻孔类型及其适用条件 式对岩石层进行 冲击钻探 、 冲击 回转钻探 、 回转 钻探等 。 若是在施工 钻孑 Ｌ 的类型指的是钻孔的角度及其方 向。钻孔的角度 即是钻机 的过程中按 照相关 的切削机具进行分 析与选择 ， 在不 同的岩石层也 的立轴钻杆与地平线的夹角 ， 也 叫做钻孔倾角 。按照钻孑 Ｌ 倾角及其 可以选用不 同的施工标准和技术方法 ， 如硬质的岩石层我们通常都 变化情况 ， 可将钻孔分为铅直孔 、 斜孔 、 水平孔和定 向孔 ４种 。在进 是采用合 金钻探和金刚石钻探 ， 而对于质地较为柔软的岩土层则无 行工程地质勘探时 ， 为 了能取得尽 可能多的地质资料 ， 又节省钻探 需要考虑这些 。此外 ， 目前我们在工作 中还会撞见一些其他的钻孔 工作量 ， 钻进方 向最好与不 同岩性接触面或断层面垂直 。（ １ ） 直孔倾 技术和钻探方法 法 ， 但是 由于 目前这些技术操作难度 大 、 成 熟性不 角 ９ Ｏ 。。在工程地质钻探 中此类孔最常用 ， 适于查明岩浆岩的岩性 高而不受人们 的重视 ， 同时也未曾得到工程部 门的相关推广Ⅲ 。 岩相 、 岩石风化壳 、 基岩面以及第 四纪覆盖层厚 度及 性质 、 缓倾角 的 ２工程地质钻探的应用范围以及相关使用条件 沉积及 断裂等 。 作压水试验 的钻孔一般都采用铅直孔 。 （ ２ ） 斜孔倾角 ０ ｏ， 且应定 出倾斜 的方 向。当沉积 岩层 倾角较大 （ ＞ ６ ０ ｏ） ， 或 就 目前的工程施工项 目而言 ， 工程地质勘查工作 中钻探是最为 小于 ９ 常见也是最 基本 的勘测方法 ， 在 目前 的工程项 目中 ， 对 于不 同类型 陡倾 的断层破碎带 ，常 以与岩层或断层倾 向相反的方 向斜 向钻进 。 的建筑结构 、 施工标 准和勘察 参数要求而言 ， 需要采取不 同的勘察 在水 利水 电工程地质勘探中 ， 常用斜孔探查河床下 的地质结构 尤 技术和勘察手段来保证数据参数 的正确性 、 全面性和科学性 。一般 其是在河床不很宽而水流湍急的峡谷中 ， 可在两岸 以斜孔 向河底 交 在工程地质勘 察工作 中， 我们 常用 的工作技术标准和参数选择主要 叉钻进 ， 既可较好地控制河床 下的地质结构 ， 又可 以养 活或避免河 是从以下几个方面进行分析与总结的 ： （ １ ） 在勘查工程钻孔工程 的布 中布孔进行水上钻探 的困难目 。 孔设置工作中 ， 我们需要 考虑 到周 围的各种环境 因素 ， 如 自然条件 、 结 束 语 地质因素以及土壤构成 ， 同时我们在工作 中还需要结合工程 的建设 不同建筑 场地的工程地 质条件 ， 不 同的钻 探 目的 ， 决定 ｌ ｒ丁 特点 以及构 成类 型来进行综合 、 全面 的分析 ， 从而确定钻 孔的布孔 地质钻探 方法 和设备的选择 。目的明确 ， 技术先进 ， 方法多样 ， 是ｒ 方式和工作模式。 （ ２ ） 钻进深度一般不大 ， 除了大型水利工程 ， 深埋隧 程地质钻探特有 的技术特点 ，因此有必要对钻探技术加深认识 ， 不 道 以及 为了解专 门的地质 问题 （ ｉ ｎ 控测深岩溶） 外， 孔深均为十余米 断 地 学 习 和创 新 。 至数十米 ， 所 以经常采用简易钻探法和轻便钻机 。ｆ ３ ） 钻孔多具综合 参 考 文 献 性 目的 ， １ 个钻孔 除了需查 明地层岩性 、地质 结构和水文地质条件 ｆ １ １ 李绍 昆． 钻探技术发展探 析 现代商贸工业， ２ ０ １ １ （ １ ２ ） ． ２ 】 段 鸿海， 胡春 跃． 承德 Ｍ２ ４矿 区深孔钻探钻进 参数的 选择 分析 ｆ Ｊ １ ． 外， 还要作各种试验 、 取样 、 长期观测 。有些试验往往 与钻进 同时进 【 行， 所以进 尺较慢 。（ ４ ） 工程地质钻探在钻进方法 、 钻孔结构 、 钻进过 探 矿 工 程 （ 岩 土钻 掘 工 程） ， ２ ０ １ ｌ （ ３ ） ． 程 中的观测编录等方面， 均有 特殊 的要求 。与物探 、 坑探相 比较 ， 钻 『 ３ １ 张金 昌． 地质岩 心钻探技术及其在 资源勘探 中的应 用Ｊ Ｊ １ ． 探矿工程 探工作 有其 独特 的优点 ， 它可 以在各种环境下 进行 ， 不 受地形地质 （ 岩土钻掘 工程） ， ２ ０ ０ ９ （ ８ ） ． 条件 的限制 。 它能直接观察岩心 和采样 ， 勘探精度高 。 勘探深度大 ， 不受地下水的限制 ， 钻进速度 也较快 ， 这是坑探所不能 比拟的ｌ 引 。 ３工程地质钻探的特殊 要求 工程地质钻探 是为工程建筑物 的设计 、 施工服 务的 ， 它多具综 合 目的， 因而在钻进方法 、 钻孔结构 、 钻进进程 中的观测编 录等方面 均有特殊要求。工程地质钻探对岩心采取率要求校高 ， 一般 岩层不 能低 于 ８ ０ ％； 对工程建筑物至关重要 的软弱夹层和断层破碎带也不 能低于 ６ ０ ％， 但往往 不易取得岩心 。 为保证获取较高的岩心采取率 ， 针对不 同的勘探对 象应采用相应的钻进方法 。 如在软弱地层或断层 破碎带 中钻 进时 ， 要 昼养活冲洗液或用干钻 ， 降低钻速 ， 缩短 钻程 ，