钻探技术在工程地质勘探中的应用

钻探技术在工程地质勘探中的应用

董明

武汉中科岩土工程有限责任公司  湖北省武汉市  430000

摘要：城市化进程的不断推进，为工程建筑领域注入了新的活力，使其蓬勃发展。同时，地质勘查事业也在稳步发展，不断深化，为工程建设提供了坚实的保障。在此背景下，本文将从钻探技术在工程地质勘探中的应用入手，详细阐述工程地质钻探技术的特点及其在实际工程中的具体应用，以期为读者提供更为详尽的解读。

关键词：地质勘探；钻探技术；土层

钻探技术现已成为地质勘查中的主流技术手段，其运用钻杆、钻头、泥浆泵和钻机等多种设备，对工程施工区域进行前期的地质勘察。钻探技术的应用对于保障工程质量至关重要。通过工程地质勘探获取的数据信息，工程建设者可以更精准地制定和规划施工方案，确保工程建设的顺利进行。

一、钻探技术特点

在工程地质勘探领域，钻探技术因其卓越的效率、精准度及代表性而备受青睐。该技术对钻孔位置的选择有着严格的标准。科学的钻孔位置不仅能够准确反映整体工程结构，更是确保地质勘探工作质量的基石。技术人员需综合考虑施工环境，通过细致计算确定最佳钻孔位置，从而确保勘探结果的准确性与有效性。此外，钻探技术还十分注重钻孔深度的控制。工程地质勘探的目的性明确，不同工程对钻探深度的需求各异。对于一般工业或民用工程，勘探深度往往控制在特定范围内。同时，由于工程地质勘探主要聚焦于地质稳定性，其勘测工艺相对简洁且针对性强。

在钻探施工过程中，严谨的操作至关重要。施工人员需严格把控回进次尺的长度，确保其在适宜范围内。在钻孔过程中，相关人员需密切观测钻孔结构变化，并进行详细记录。同时，应设立专人负责监督整个操作过程，以保障施工的专业性与安全性。

钻探技术强调因地制宜的综合性应用。在实际施工中，施工人员需根据目标施工现场的具体环境，灵活调整钻探方案。在钻孔作业前，应充分收集现场历史数据，包括水体分布、岩层结构等信息。在取样过程中，需确保样品的完整性与清洁度，并尽量减少对环境的干扰，避免对岩层稳定性及地下水造成不良影响。

二、工程地质钻探技术的具体应用

近年来，科技的飞速发展带动了钻探技术水平的持续提升。当前，钻探技术主要包括反循环钻探、绳索取心以及液动潜孔锤钻探等多种类型。这些钻探技术在工程地质勘查中发挥着至关重要的作用。为了进一步提升钻探技术的应用效能，对三种钻探技术进行详尽的分析显得尤为关键。

1.反循环钻探技术

反循环钻探技术作为工程地质勘查的重要手段，主要包括水力反循环和空气反循环两种方式，二者主要区别体现在所使用的循环介质上。

在水力反循环钻探中，水和泥浆作为关键介质，经过钻杆输送到钻孔底部。随后，利用专门的钻头捕获柱状岩心并提取至地表。这种方法在岩层结构清晰、完整的地带表现出色，因为其能够准确揭示岩层的特性，同时减少了人力资源的消耗和工作强度。然而，反循环钻探技术也存在一些局限性，如水资源消耗较大、钻孔效率有待提升以及勘探周期较长等问题。

而在空气反循环钻探中，则是以空气作为主要的传输介质。经过双臂钻杆的压缩处理，空气被送入钻孔底部，利用其产生的强烈冲击力驱动潜孔锤对岩石进行作用。随后，岩屑被钻杆带至地面进行分析。这种方法在节约水资源和降低成本方面表现出色。然而，由于其获取的岩屑样本代表性有限，可能无法全面反映地下岩层的复杂结构。因此，在选择反循环钻探技术时，需要根据施工场地的实际情况进行权衡和决策，以充分发挥各种技术的优势，克服其局限性。

2.绳索取心技术

绳索取心技术相较于反循环钻探技术，在钻探工程实践中展现出了独特的优势。最显著的特点在于，该技术在获取岩心样本时无需频繁地使用钻杆，只有在钻头出现问题或需要更换时，才需要借助钻杆进行干预。这一特性极大地简化了操作过程，使得整个钻探工作更为简洁高效，易于在实际工程中推广应用。

绳索取心技术主要依赖于岩心管和打捞工具来实现岩心样本的获取。与传统的钻探技术相比，这种方法不仅减少了钻杆的升降次数，降低了作业人员的劳动强度，同时也提高了钻探效率。在实际应用中，该技术通常控制钻孔深度在较低范围内，有助于更精确地定位岩层，从而确保所获取的岩心样本具有更高的质量和代表性。

绳索取心技术在多个工程领域得到了广泛应用，包括地热钻探、坑道施工以及冰层勘探等。在这些领域，该技术不仅提高了钻探效率，降低了成本，还为相关企业和部门带来了显著的经济效益。同时，随着技术的不断创新和完善，绳索取心技术也将不断提高其钻探效率和样本质量，为相关企业和部门带来更多的利益和价值。

3.液动潜孔锤钻探技术

液动潜孔锤钻探技术是一种高效且先进的钻探方法，其巧妙地借助冲洗液的力量来驱动潜孔锤。当潜孔锤受到这股强大的冲击力时，会迅速将这股能量传递给钻头，使钻头能够轻松穿透坚硬的岩石层。这种技术是在传统的回转钻探技术基础上进行了一系列的改进和优化，从而实现了更高的钻探效率和更好的钻探效果。

在液动潜孔锤钻探技术中，泥浆泵扮演着至关重要的角色。其负责提供稳定且连续的冲洗液，为潜孔锤提供源源不断的动力。通过泥浆泵的作用，冲洗液能够顺利地流入钻孔中，并驱动潜孔锤进行高速旋转和冲击。这种旋转和冲击的联合作用，使得钻头能够更加迅速地穿透岩石层，大大提高了钻探效率。

与传统的钻探技术相比，液动潜孔锤钻探技术具有显著的优势。其不仅能够结合冲击力和回转力，实现更加高效的钻探作业，还能够降低钻孔作业的成本。此外，液动潜孔锤钻探技术还能够充分利用岩石抗剪强度较低的特性，对质量较差或结构复杂的岩层进行钻探，取得了非常显著的应用效果。

在实际应用中，液动潜孔锤钻探技术已经得到了广泛的应用。无论是在地质勘探、矿产开发还是建筑工程领域，其都展现出了强大的钻探能力和优异的钻探效果。随着技术的不断进步和完善，相信液动潜孔锤钻探技术将在未来发挥更加重要的作用，为我国的钻探事业做出更大的贡献。

三、工程地质勘察中应用钻探技术的注意事项

在运用钻探技术时，以下几点需格外注意：

首先，执行钻孔作业之前，应依据目标区域的地理特征、地质状况以及工程项目特性，精心挑选钻孔位置，避免盲目作业。

其次，在钻孔作业开始之前，应依据工程项目的实际需求，精准分析并决定合适的钻孔深度。例如，小型建筑工程的钻孔深度往往设定在10米左右。细致分析具体情况，是确保工程顺利推进的重要前提。

再者，钻孔作业之前，应全面考察该区域的地质条件，选择恰当的钻孔方法。特别是当岩芯采集率未能达标时，应采取更为精细的作业方式，比如利用低速干钻技术采集样本。

最后，在深入了解样本采集区域的地理特点、岩层结构等信息后，运用钻探技术采集样品时，需确保采样过程规范，以保障样品的完整性和有效性。同时，应保护施工区域的岩层和水质层，避免人为破坏。在钻孔过程中，应严格遵循规定的流程和速率，并详细记录观察钻孔过程。此外，样品的磨损受回次进尺时间和长度的影响，按照工程地质勘察的标准，回次进尺的适宜长度应在2～3米之间。因此，施工时需严格按照规定操作，避免岩芯过度磨损，确保施工质量和效率。

总而言之，在进行工程地质勘探时，对施工区域的地理环境、地质岩层结构进行详尽的掌握是必不可少的。基于工程项目的特定需求及施工目标，需选择恰当、科学且高效的钻探技术。并且，钻探技术应随地质状况的不断演变而持续革新与发展，以推动地质勘探工程不断进步。

参考文献

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[3] 陈童男 . 关于工程地质勘察中钻探技术的应用分析[J]. 科技展望，2015（8）.