岩土工程勘察中钻探工艺选择

岩土工程勘察中钻探工艺选择

丁邦树

（江苏省地质矿产局第一地质大队，江苏 南京 210041）

摘要：本文旨在探讨岩土工程勘察中钻探工艺的选择问题。通过分析不同钻探工艺的特点、适用范围以及优缺点，并提出了一套科学、合理的钻探工艺选择方法。该方法有助于提高岩土工程勘察的准确性和效率，为工程建设提供有力支持。

关键词：岩土工程勘察；钻探工艺；选择方法；工程实例

岩土工程勘察是工程建设前期的重要环节，其中钻探工艺的选择对于勘察结果的准确性和可靠性具有至关重要的作用。随着科技的不断进步，钻探工艺也在不断更新换代，如何根据实际情况选择合适的钻探工艺成为了岩土工程勘察中亟待解决的问题。

一、钻探工艺类型

1.旋转钻探

旋转钻探主要通过钻头的持续旋转，能有效地切削不同硬度的岩土层。在这一过程中，特制的泥浆循环系统发挥了关键作用，不仅能够冷却钻头，减少磨损，还能将切削产生的岩屑及时带出孔外，确保钻探的连续性和效率。这种钻探方法因其广泛的适用性而受到青睐，特别是在硬岩地层中，旋转钻探展现出了卓越的性能。其钻进速度迅捷，有效缩短了工程周期。由于钻头的精确切削和泥浆的有效循环，所取得的岩土样本质量上乘，为后续的岩土工程分析提供了可靠的数据基础。但这种高效、精准的钻探技术也伴随着相对较高的成本，包括专业设备的投入、泥浆的制备与循环系统的维护等，但考虑到其带来的高质量勘察结果和工程效率的提升，这些投入是值得的。

2.冲击钻探

冲击钻探技术是一种传统钻探方法，其通过钻具产生的强烈冲击作用，有效地破碎软岩和土层，使岩屑得以从孔中被带出。这种钻探方法特别适用于那些较为松软的地层，如软岩和土层，在这些地层中，冲击钻探能够充分发挥其破碎能力。由于该工艺所需的设备相对简单，不需要复杂循环系统或高精度切削工具，因此其成本相对较低，这在一定程度上降低了岩土工程勘察的经济压力。但冲击钻探也存在一定的局限性，其钻进速度相对较慢，这可能会延长工程周期。加上冲击作用可能导致岩土样本的破碎和不完整，取样质量有时会受到一定影响，会对后续的样本分析和工程评估造成一定的困扰。

3.螺旋钻探

螺旋钻探技术是一种高效的地质勘察手段，通过装备有特制螺旋钻头的钻具，在动力驱动下高速旋转，对地层进行切削作业，同时利用螺旋叶片结构将切削下来的岩屑携带出孔外，适用于疏松散土质和软岩层的探测。该方法显著特点在于其快速的钻进速度，能在较短时间内完成较大深度的钻探工作，大大缩短了现场作业周期，提高了工程效率。此外，由于其施工流程相对简易且设备普及度高，故成本效益显著，较之其他复杂钻探技术更为经济。然而，螺旋钻探在追求高效与经济的同时，其取样质量相比其他精密钻探方法略显一般。取样过程中，由于螺旋叶片对岩土的连续切削混合搅动，可能导致样本一定程度的物理性质发生变化，影响样品的原始结构完整性与分层信息的保持，这对于后续实验室分析和精确地质解释带来一定挑战。

二、钻探工艺选择方法

1.地层条件分析

在岩土工程勘察过程中，对勘察区域地层条件的深入了解是选择适宜钻探工艺的关键。这涉及到对地层类型、厚度以及硬度的细致判断。地层类型，如砂岩、泥岩或是石灰岩等，直接影响钻探的难度和方式。地层的厚度则决定了钻探的深度和可能遇到的地质变化。而地层硬度更是直接关系到钻探设备的选择和钻进效率。综合这些因素，可以为钻探工艺的选择提供科学、合理的依据，确保勘察工作的准确性和高效性。

2.钻探目的明确

在岩土工程勘察中，明确钻探的目的至关重要。不同的钻探目的，如取样、原位测试或探测地下水等，对钻探工艺的要求各不相同。例如，若目的是取样，则需选择能够确保样本完整性和代表性的钻探方法；若是为了进行原位测试，钻探工艺应能满足测试所需的特定条件；而探测地下水时，需要选用能够精确揭示水文地质条件的钻探技术。所以，在明确钻探目的后，可有针对性地选择最合适的钻探工艺，从而确保勘察工作的精准与高效。

3.成本与效益评估

在岩土工程勘察中，选择性价比最高的钻探工艺是一个综合考量钻探成本、钻进速度、取样质量等多方面因素的决策过程。（1）成本考量。低成本工艺能有效控制项目总开支，提高经济效益。如螺旋钻探，因其设备简易、操作简便，能耗低，成为经济性极佳的选择，尤其适合大规模、浅层勘察项目，能有效降低整体成本负担。（2）钻进速度。快速钻进意味着缩短工时，加速工程进度。螺旋钻探以其高速旋转切削与连续带出屑特性，显著提升作业速率，尤其在松散土层与软岩中，表现卓越，能迅速达到设计深度，满足紧迫工程时限需求。（3）取样质量。虽然螺旋钻探在快速与成本上占优，但其取样可能影响样品纯度，更适合于对样品精细度要求不高的快速勘探。相比之下，回转钻探虽然成本略高，却能提供连续、高质量样品，尤其在软土、粘土中更为适宜，利于地质信息的精确解读。

性价比最高的钻探工艺并非一成不变，而需依据具体工程特性与要求灵活选定。例如，对于成本敏感、时间紧迫且样品精细度要求适中的项目，螺旋钻探可能是优选；反之，如地质复杂、需精细地质解析的深层勘察，则回转钻探或结合其他高级技术，如绳索取技术，虽成本上升，但确保了质量与安全，整体性价比较高。因此，综合评估、灵活匹配，才是选择最佳钻探工艺的智慧策略。

4.实地考察与试验

在正式选定最适宜的钻探工艺之前，进行周密实地考察与试验验证环节显得尤为重要。这一过程不仅能够确保所选工艺方案与实际工程条件的契合度，还能针对性地优化施工策略，提升整体作业效率与成果的可靠性。实地考察涉及地质勘查，详细记录地层特征，包括土壤类型、岩层结构、硬度、地下水位等，结合既有工程设计要求，评估各钻探工艺的适用性。随后小规模的现场试验环节则是验证假设，通过模拟实际操作，评估钻探工艺的钻进速率、取样质量、设备适应性及潜在问题。此阶段，可针对发现的难点调整钻探参数，如钻头类型、钻压入角度、冲洗液配比等，甚至考虑是否需混合多种工艺组合使用，以实现最优解。通过这一系列考察与试验的严谨实践反馈，所选钻探工艺将更加精准匹配工程实际，规避盲目施工风险，最大化地降低成本，保障工程勘察的科学性和经济性。

三、结语

总之，岩土工程勘察中钻探工艺的选择对于勘察结果的准确性和可靠性至关重要。本文通过对不同钻探工艺的特点、适用范围以及选择方法进行分析，提出了一套科学、合理的钻探工艺选择方法。在实际工程中，应根据具体情况灵活选择钻探工艺，以提高岩土工程勘察的准确性和效率。

参考文献

[1]许飞.基础地质勘察技术在岩土工程中的应用探讨[J].世界有色金属,2018(8):21-22.

[2]张子豪.综合勘察技术在岩土工程勘察中的应用[J].建筑技术开发,2018(7):10-12.