工程地質勘探中的鑽探技術應用論文
隨著我國近年來地質勘察工程的不斷髮展,使得工程地質勘探中的鑽探技術應用的越來越廣泛,主要是依靠其精準的分析能力以及廣泛的適用能力。以下是小編為大家精心準備的：工程地質勘探中的鑽探技術應用相關論文。內容僅供參考，歡迎閱讀!
工程地質勘探中的鑽探技術應用全文如下：
摘 要：建築行業的飛速發展使其在施工過程中面臨著更多的安全問題及質量問題，特別是在實際施工之前要充分做好工程地質的全面勘探，這其中的鑽探技術就是地質勘測中的主要施工途徑，不僅能夠保證施工隊伍及時瞭解施工地點的地質特徵，而且能夠提升建築工程的完成效率以及整個工程的質量。該文主要介紹了工程地質鑽探的主要特點及適用條件，同時對工程地質鑽探的特殊要求、鑽探方法、鑽探裝置、鑽孔裝置進行了深入的討論，從而為鑽探技術的應用提供專業的參考依據。
1 工程地質鑽探的主要特點及適用條件
進行建築工程地質勘探時普遍應用的途徑就是鑽探施工技術。鑽探技術應用的範圍較廣，適用性較強，不論是何種地質條件、何種工程建築型別，只要滿足工程地質勘探的要求，就可以應用鑽探施工技術。
在進行工程地質勘探過程中應用鑽探技術需要注意以下四點：第一，應用鑽探技術前，要考慮建築工程施工地點的地質地貌特點，根據建築工程的型別及施工特點，確定鑽孔的分佈。例如，在工民建工程施工過程中，確定鑽孔的分佈的依據是建築物的輪廓線;但是在水利工程施工過程中，應該根據水壩的壩軸線確定鑽孔分佈。第二，一般的建築工程，在開展鑽探工作時，鑽孔的深度比較淺，平均深度在9m-10m，因此採用簡單的鑽探方法，使用簡單易操作的鑽探裝置即可。但是像大型水利工程、具體地區的地質勘探工程等，應用鑽探技術時就需要深度較大的鑽孔。第三，鑽探技術的基礎操作是鑽孔，鑽孔的目的是勘測建築工程施工地點的地質地貌、水文、岩石等特徵，除此之外，鑽孔可以方便施工單位技術人員在施工地點取樣進行試驗，因為試驗與鑽孔大都是同時進行的，所以會影響建築工程的鑽探程序。第四，工程地質勘探中應用鑽探技術需要注意鑽孔的結構、方法以及觀測鑽孔程序並進行記錄等。
在工程地質勘探中應用鑽探技術，可以保證鑽探的精確度，方便技術人員提取樣本。應用鑽探技術可以加深勘探深度，加快鑽進速度。
2 工程地質鑽探的特殊要求
工程地質鑽探的目的是為建築工程設計提供參考依據，保證建築工程的施工質量，因此在應用鑽探技術時，要嚴格控制鑽進方法、鑽孔結構以及鑽進過程中的觀測編錄等。建築工程地質勘探中應用鑽探技術要求岩心採取率高於80%，工程建築的軟弱夾層與斷層破碎帶高於60%，在鑽探過程中，岩心採取率一般很難達到80%。為提高鑽探的岩心採取率，需要依據工程施工地面的岩層性質選擇合適的鑽進方法。例如，在軟弱夾層與斷層破碎帶鑽孔時，應該選擇幹鑽，進行低速鑽孔。
應用鑽探技術的同時要確保施工現場的水文、地下水位測試工作的正常開展，所以要根據工程施工地點的含水層位置及有關試驗要求選擇合適的鑽進方法，合理確定鑽孔分佈。對不同的含水層要換徑並分層止水，加以隔離，換徑、分層止水的次數與含水層的數量呈正比。鑽孔的直徑一般為91毫米，孔身結構確定依據是換徑的位置及次數。若在基岩而以上的砂卵石層中作抽水試驗千鑽，不允許使用泥漿加固孔壁的辦法。一般鑽孔要直，不能發生彎曲;孔壁要求光滑規則，同一孔徑段應大小一致。這些要求在鑽探操作工藝上給予滿足。
鑽孔水文地質觀測，是工程地質鑽探的一項重要工作，藉以瞭解岩層透水性的變化，發現含水層之間的聯絡，找到含水層水位的規律。若在岩層較堅硬地區可藉助岩心開展取樣工作，但是要注意岩石軟弱夾層與斷層破碎帶的保護。取樣過程中，為保證樣品的質量，需藉助先進的取樣裝置，採用科學的取樣方法，鑽探技術施工人員需要嚴格遵守取樣操作工序要求。
3 工程地質鑽探常用的鑽探方法和裝置
工程地質鑽探的鑽探方法和裝置的選擇依據是施工地點的地質特徵。鑽探方法有四種，分別是衝擊鑽探、迴轉鑽探、衝擊迴轉鑽探和振動鑽探，其中衝擊鑽探和迴轉鑽探是工程地質勘探中經常使用的兩種鑽探方法。鑽探方法若依據動力來源劃分，可分為人力鑽探和機械鑽探，其中最廣泛使用的鑽探方法是機械迴轉鑽探方法，因其具有高效率、鑽孔深、岩心採取容易等特點。目前，國內外正在人力革新鑽探技術，逐步朝著全液壓驅動、儀表控制、勘探與測試相結合的方向發展。
力學性質，在工程地質勘察中，應結合勘探工作採取原狀土樣。但是在鑽孔中採取原狀土樣時受到很多因素影響，其中主要的是取土器的結構和取土實用。取土器主要有限制球閥式取土器、上提橡皮墊活閥式取土器、迴轉壓入式取土器和水壓活塞式取土器4種，這4種取土器適用於採取粘性土的原狀土樣。採取砂類土和飽水軟粘土就比較困難了，需要使用特製的取土器。如採用厚壁管靴長筒上提活閥式取土器，反旋活閥分節取土器和真空活塞取砂器等，採取地下水位以下的原狀砂類土和軟粘土樣，效果較好。原狀土樣的採取方法主要有3種：第一種，擊入法。適用於較硬的土層中取樣，又可分為孔外及孔內的輕錘多擊法和重錘少擊法。實踐證明，孔內的重錘少擊法取樣效果好，效率高而且土樣擾動小。第二種，壓入法。適用於較軟的土層中取樣，又可分為連續壓入和斷續壓入法。連續壓入法是藉助活塞油壓筒或鋼繩滑輪組合裝置，將取土器一次快速均勻地壓入土中，土樣的擾動較小，當採用連續壓入法無法將取土器壓入土層時，則可採用斷續壓入法。第三種，振動法。當振動鑽進時，可利用振動器的振動作用將取土器壓入土中。這種方法對土樣的邊緣部分擾動較大。易受振動液化的土層不適用。
為了保證土樣的質量，除了對取土器和取土方法進行選擇外，還應注意鑽探方法、鑽孔結構、清除孔內殘土、操作方法和土樣封存及運輸等各頂問題。
4 工程地質勘探鑽孔型別及其適用條件
鑽孔的型別指的是鑽孔的角度及其方向。鑽孔的角度即是鑽機的立軸鑽桿與地平線的夾角，也叫做鑽孔傾角。按照鑽孔傾角及其變化情況，可將鑽孔分為鉛直孔、斜孔、水平孔和定向孔4種。在進行工程地質勘探時，為了能取得儘可能多的地質資料，又節省鑽探工作量，鑽進方向最好與不同巖性接觸而或與斷層而垂直。
4.1 直孔
直孔傾角為90度。在工程地質鑽探中此類孔最常用適於查明岩漿岩的巖性巖相、岩石風化殼、基岩石以及第四紀覆蓋層的厚度及性質、緩傾角的沉積及斷裂等。作壓水試驗的鑽孔一般都採用鉛直孔。
4.2 斜孔
斜孔傾角小於90度。當鑽孔傾角小於90度時，需要表明鑽孔的方向。例如，在沉積岩岩層應用鑽探技術，鑽孔角度多數大於65度，在鑽進時應該選擇和岩層斷層帶相反的方向。斜孔勘探一般用在水電、水利工程的地質勘探，目的是瞭解水利工程的地質結構。若勘探峽谷工程或河床較窄的工程，最好選用斜孔鑽進方法，既可以避免在河中央布孔的困難，也可以有效控制河床結構。
4.3 水平孔
水平孔的傾角多數為0度。水平孔一般在坑探工程中佈置可作為平銅、石門的延續，用以查明河底地質結構、進行巖體應力量測、超前探水和排水。在河谷斜坡地段用以探查岸坡地質結構等效果比較好。
4.4 定向孔
在工程地質勘探過程中，根據工程地質的具體情況，採用某些先進技術，使鑽孔方向隨著深度的變化而改變，實現鑽孔定向鑽進，定向鑽孔的角度大於60度。例如，對上緩下陡的岩層進行鑽孔，鑽孔需要保持一定的深度間隔，可以在一個鑽孔中控制多個定向孔，鑽進同一岩石層，定向鑽孔方向要求與岩石層垂直。定向鑽孔工藝在操作時比較複雜，目前國內採用的是在一個鑽孔中控制多個定向分支孔的方法開展定向鑽孔工作。
5 鑽探技術的具體分析
地質鑽探技術簡單的來說，就是通過對地下進行鑽孔從而打碎岩石的一種施工方法，同時，地質鑽探技術是一種對地下岩層材料資訊和實物資料，以及礦石品位的評價和計算儲量進行驗證的一種重要的技術手段。由於地質鑽探的目的不一樣，所以使用的鑽探工藝與鑽探裝備也不相同。目前，我國對鑽探技術投入了許多人力資源、物力資源和財力資源，使我國的鑽探技術逐漸形成一個技術體系，在地質勘測中，常用的一些鑽探技術包括繩索取心技術、新型的節水鑽探技術、液動潛孔錘鑽探技術、以及反迴圈鑽探技術等。
5.1 繩索取心技術
繩索取心技術不依賴鑽孔直接用鋼絲繩打撈器提取出岩心，只有在鑽頭損壞或更換鑽頭時才會使用鑽機。採用繩索取心技術進行地質鑽探的技術要點分別是：第一，繩索取心技術裝置包括具有良好效能的鑽桿、雙層或三層的岩心杆、鋼絲繩索打撈器等。第二，鑽機的鑽頭需選用金剛石材料，因其具有高強的適應性。第三，需使用高效能的鑽機和泥漿泵。第四，繩索取心技術操作人員需要進行專業的技術培訓，掌握相應的技術要領。
繩索取心技術因其效率高、節省鑽進時間，廣泛應用在工程地質勘探中。例如在天然氣鑽探、石油鑽探、冰層鑽探、礦產鑽探中等多領域中。同時，繩索取心技術的鑽孔深度不大，可有效減少鑽桿與鑽進的摩擦，延長鑽孔裝置使用時間。
5.2 反迴圈鑽探技術
依據迴圈介質不同可以將反迴圈鑽探技術分為空氣反迴圈技術和水利反迴圈技術。水利反迴圈鑽探技術將泥漿或水運送到孔的底部，提取鑽頭後得到岩心。空氣反迴圈鑽探技術以空氣作為迴圈的媒介，使用雙壁鑽桿運送空氣至孔底，潛孔錘會在孔底空氣膨脹產生的壓力的作用下，不斷撞擊岩石，提取鑽桿可以帶出部分岩屑，我們可以通過岩屑對岩層進行研究。水利反迴圈勘探技術能提取較完整的岩石，提高岩石研究的精準度，其缺點是在應用時，鑽進速度緩慢且耗費大量水資源。空氣反迴圈鑽探技術有效節約成本，實現節水鑽進，適合在乾旱、缺水地區應用，其缺點是通過岩屑無法研究岩層的特性，但其應用範圍較廣，多用於固體礦產資源的勘探中，尤其是稀有礦產或破碎地層中。例如，第三、四系礫岩型金礦或賦存在構造破碎帶、蝕變帶的金礦床的勘探中，用普通鑽進方法很難獲取岩心，若使用水利反迴圈鑽進技術會汙染岩心，只能採用空氣反迴圈鑽探取樣，保證地質研究結果的準確性，提高鑽去效率。
5.3 液動潛孔錘鑽探技術
我國在應用和研究液動潛孔錘這類鑽探技術時，所取得的研究成果在世界上都是處於領先地位的。其工作原理為用沖洗液來帶動液動潛孔錘工作，當外界的力量衝打液動潛孔錘時，液動潛孔錘同樣也會將這部分能量傳遞給鑽頭，這時鑽頭就可以擊破岩石了，施工現場的泥漿泵就是輸送沖洗液的最佳工具，鑽頭的反覆運動就可以產生有節奏的衝擊負荷。作為迴轉鑽探技術的一種改進技術，在衝擊力和迴轉力的驅使下，液動潛孔錘鑽探技術大大的提升了裝置的鑽進效率，並且也減少了打孔的成本。另外，液動潛孔錘鑽探技術還能夠很好的利用堅硬岩石脆性大並且抗剪強度低的特點，有效的解決鑽探複雜狀況以及無法保證鑽孔質量的問題。
因為在採用液動潛孔錘鑽探技術時，其一直都是在高頻作業的，所以這種技術對於巖質堅硬以及脆性較大的地質結構中是較為適用的，但是在施工作業時一定要重視裝置的緊固問題，並且液壓的泥漿質量將直接決定液動錘的實際磨損狀態，所以我們在選擇液壓泥漿時，也儘量選擇潤滑效能好、含沙量低並且粘稠度也較低的原料。當處於較高強度的工作環境中，液動潛孔錘鑽探技術的使用壽命以及工作狀態是無法得到有效的保證的，所以此技術的發展趨勢應為延長潛孔錘的使用壽命並且提升潛孔錘的工作效率，現階段，液動潛孔錘鑽探技術主要應用在水電建材、石油化工以及金屬礦山等領域中。
5.4 組合鑽探技術
組合鑽探技術是將“繩索取心技術”、“液動潛孔錘鑽探技術”、“反迴圈鑽探技術”三種鑽探技術進行組合，可以充分發揮三種鑽探技術的優勢。在工程地質勘探中，應用組合勘探技術可以避免地質條件限制，根據實際情況進行鑽探施工，降低施工勞動強度、節省成本，提高鑽探的工作效率。
6 結語
綜上所述，工程建築施工地點的選擇直接影響地質勘探的質量與工程施工質量。工程地質勘測可以檢測施工地點的地質特徵、水文特徵以及岩石特徵等，為工程設計提供參考依據。鑽探技術在工程地質勘測中具有重要意義，在實際應用中，根據地質的具體情況選擇合適的鑽探方法、裝置，保證工程地質勘探結構的準確性，提高工程施工的質量安全。目前，我們應該加大鑽探技術的研究投入，深入瞭解鑽探技術相關知識，促進我國鑽探技術水平的提高。