钻探技术在地质勘察工程中的应用研究

钻探技术在地质勘察工程中的应用研究

张外田

张外田

（郴州市国土资源局苏仙分局）

【摘要】伴随着建筑行业的快速发展，在施工过程中要面对更多的安全问题和质量问题，特别是在施工前要全面落实工程地质综合勘查，钻探技术是一个地质调查的主要施工方式，既能保证施工队及时了解现场的地质特点，又能提高施工效率和整个工程质量。钻探技术在工程地质勘查中的应用已得到广泛的应用。本文详细介绍了工程地质勘查的概念和特点，详细介绍了钻探技术的应用，以期更好地发挥钻探技术在工程地质勘查中的作用。

【关键词】地质勘察；钻探；绳索取心技术；

1．引言

工程地质调查是在勘探、测绘、调查、分析、工程施工过程中涉及到水、岩土参数和与信息相关的分布变化规律信息以及由此产生的工程施工现场稳定性和环向环境演变的试验和论证，以便对工程施工的原则提出建议。在工程地质调查中，钻探技术是主要的勘探技术，主要是对岩土的提取，对岩土内部结构进行分析，具有重要的作用，特别是对于复杂的地层，可以保证工程施工的精度和快速的数据测量，利于工程施工的设计。近年来，钻探技术的发展，其在地质勘探工程中的精确分析能力越来越应用，已成为地质调查的主要手段。下面分析了地质调查项目钻探技术，希望能帮助同行。

2．工程地质钻探的主要特点及适用条件

进行建筑工程地质勘探时普遍应用的途径就是钻探施工技术。钻探技术应用具有广泛性、适用性强等特点，无论是什么类型的建筑工程地质条件和工程地质勘探，只要符合要求，就可应用于钻探技术。在工程地质勘探钻井技术的过程中需要注意以下四点：第一，在勘察工程机进行钻孔布置过程中，考虑到建筑施工现场的地质和地貌特征，来确定所要采用的钻探技术。例如，在土木工程施工过程确定钻孔分布要根据建筑物的基础轮廓来确定；第二，除了在较大水利工程施工过程其他一般的建设项目进行钻孔，钻孔的平均深度要控制在不超过十米，并且还要选择钻井方法简单，钻井设备可以选择简单易操作的。但作为大型水利工程的具体领域，地质勘探工程应用的钻井技术则需要较深的钻探深度。第三，钻孔一般都具有综合性功能，能对施工现场的水文地质条件、地层岩性及地质结构等进行勘察，但为了能够让这些功能实现，需利用钻探技术对场地进行取样、观测等相关的实验分析验证。第四，需要注意钻探技术和钻探工艺，观察和记录工程地质勘探的相关数据。钻探技术在工程地质勘查中的应用，可以保证钻孔精度，方便技术人员进行施工。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。

3．钻探技术

所谓地质钻探技术就是对地下进行钻孔来打碎岩石的一种工艺方法，提取地下岩石材料的相关信息，地下实物资料，评估矿石的品位和计算储量的一个技术手段。对于不同的钻井目的，钻井技术和设备是不同的，我国现在投入大量人力物力和财力用于钻探技术，这也使得中国的钻井技术已经形成了一种技术体系，如反循环钻进技术、绳索取心技术，定向对接井钻井技术技术、液潜孔锤钻进技术和新型节水钻探技术等。现如今，钻井机械与设备配套已更新，钻井可达到深度递增，在调查工作中发挥了重要作用。

钻井技术的优点是调查结果比较直观，可以准确判断岩石的地质和土壤成分，操作简单，缺点也是比较明显的，包括施工成本较高，检测结果不能充分反映区域地质条件等。

3.1反循环钻探技术的应用

反循环钻井技术（见下图1），由于不同的介质的循环，主要分为液压反循环技术和空气反循环技术。前者是钻杆将介质输送至井底以泥浆或水为介质。然后取心钻头得到柱状岩心，并把它带回地面；后者是以空气为介质，用双臂钻杆外管将压缩空气传送至孔的底部，空气中产生冲击力的急剧扩张，孔底潜孔锤，使其作用在岩石上，然后钻杆又将空气及岩屑带回到地面，实施对岩屑的检测化验。

图1反循环钻探技术现场施工图

上述2种反循环钻井技术在应用过程中都有其优缺点。具体而言，液压反循环技术的应用可以得到更完整的岩石，能充分保证岩石层判断的准确性，且劳动强度低；但它有水资源消耗和钻井速度慢等缺点，长期以来，与液压反循环技术相比，空气反循环技术应用于干旱缺水地区，优点是劳动强度小、成本节约；但岩屑样本代表性不强，无法高效、准确地反映地层结构。

3.2绳索取心技术的应用

绳索取心技术（见下图2）在获得岩心的过程中，不需要使用钻杆，钻头只是再出现质量问题之后才会更换为钻杆进行使用。这项技术的核心工具是岩心管和打捞工具。

图2绳索取心技术现场施工图

可以看出这项技术的工具简单明了，可见技术在操作时也是比较方便简单的，便捷的，其应用范围十分广泛，也可保证取芯质量，并具有较低的钻探深度，能大大提高钻井设备效率，大大提升了设备钻进的施工进度，保证岩心提取的质量。绳索取心技术，因为它不需要频繁地增加起升管的频率，，所以工人的劳动强度很低，该钻探设备的使用寿命也得到了提高。在我国很多地区，如地热钻井领域比如钻隧道、冰钻井、天然气钻井和钻井固体矿物等，绳索取心技术都得到了大力推广应用，而且取得了很好的功能效益，有很好的应用前景。

3.3液动潜孔锤钻探技术的应用

在中国这种液动潜孔锤钻进技术的应用研究结果是居于世界的领导地位。此技术是在回转钻探基础上建立的，用冲洗液来驱动液动潜孔锤，当外力冲击液动孔锤，液动潜孔锤会将这部分能量传递给钻头，以便用来击破岩石，而其中的冲洗液是用现场的泥浆泵来进行配送的，伴随着深度的不断增加，也会产生有节奏的冲击载荷。作为一种改进的旋转钻井技术，利用冲击力和旋转力的驱动，液动潜孔锤钻探技术大大提高了设备的工作效率，并降低钻井成本。此外，液动潜孔锤钻进技术可以很好的利用坚硬岩石的脆性和抗剪强度低，有效地解决了在钻探复杂情况并不能保证钻井质量的问题。采用液体潜孔锤钻进技术，施工过程处于高频率操作，因此这种技术对于岩石硬脆性较大的地质结构是比较合适的，但在建设工作中，必须重视紧固装置和液压泥质量问题，这些将直接决定了液压锤的实际磨损情况，所以我们在液压泥的选择上，也尽量选择具有良好润滑性的，泥沙浓度较低和粘度较低的原材料。在而此技术有待发展的地方就是当处于高强的工作环境下，要增强潜孔锤的工作性能及设备的使用寿命。因此这项技术的发展趋势应该是延长潜孔锤的使用寿命，提高潜孔锤的工作效率。现阶段，液动潜孔锤钻进技术主要用于水电工程材料、石油、化工、金属矿山等类似领域。

3.4组合钻探技术

所谓复合钻井技术，顾名思义就是将反循环钻进技术、绳索取心技术和液动潜孔锤钻进技术这三种技术结合在一起，这样一个综合钻探技术可以充分吸收各种钻井技术的优势。这是由于采用了复合钻井技术，具有三种技术的技术特点，因此可以根据实际情况和地质条件对施工作业进行施工作业。它不仅降低了劳动强度和成本，而且提高了钻井效率。

通过上述论述，提出了我国工程地质调查分析的概念和特点，并对我国的钻井技术进行了详细的分析。地质调查项目中，钻探技术是一个非常复杂的过程，涉及的范围是非常广泛的，由于不同的工程地质调查的实际情况是不同的，所以我们应该选择一个更科学和合理的钻探技术。在对资源和环境的压力较大的背景下，我们应该更深入地研究相关的钻探技术，深入了解钻探技术相关知识，培养熟练掌握钻探技术，不断促进钻探技术的快速发展。

5．结束语

钻探技术在工程地质勘察中具有重要意义。在实际应用中，根据不同地质的具体情况选择合适的钻探方法、设备，以保证地质勘查工程结构的准确性，提高施工项目的质量和安全性。在工程地质勘察中。目前，我国应加大对钻探技术投入的研究，促进我国钻探技术水平更上一个台阶。

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