工程地質勘察中鉆探技術的應用分析

李恒旺 劉云飛

摘 要：隨著社會的發展，對于建筑施工的要求越來越高，這就要求對其地質勘察更加精細化，這就帶動相應的鉆探技術不斷發展創新，本文重點探討了地質勘察的相關概念及主要特征等，提出了用于地質勘察的四種主要的鉆探技術，同時分析了現代主要的鉆探技術的應用情況，在選取相關的鉆探技術方面充分考慮其使用范圍，實現鉆探效果最優化。

關鍵詞：地質；勘察；鉆探

一、引言

地質勘察是現代工程建設的前期工作，任何工程施工之前都需要對相關的地下水文條件、巖石結構等情況進行有效探查，對地基施工有著十分重要的作用和意義。地質結構獲取數據準確與否主要決定于用于勘察的鉆探技術適不適合。例如對相關地質結構的巖層分析是對工程地基建設的主要依據，對于改地質結構的調查分析主要來之精準的鉆探技術作為保障。

二、地質勘察工程

（一）相關概念。施工之前的地質勘察主要依靠勘察人員人工或者儀器進行地下水文信息、地質結構、土壤分布情況的分析，從而實現對施工過程中，尤其是地基建設所需要的技術資料，是施工過程的主要依據指標。例如巖石的力學結構是建筑工程地基建設的主要指標。不同的地質結構需要有不同的地基處理方法和手段。只有掌握地質結構的基本情況，才能有效地實現對相關地形的不同處理方案，實現施工建筑的穩定、可靠。地質勘察最終的目的就是為了給施工提出合理化的建議，實現安全、可靠施工?？辈旆椒ê芏?，有調查分析、數據分析等等，其中鉆探是一種最為直接的、可靠的勘探方法，可以給出施工地下真實的地質結構。例如：一塊既有碎石，又有巖溶地質的結構，一旦出現鉆探方式不符合要求，最終的勘察結果可能影響最終的施工過程，降低建筑的安全性和穩定性。只有準確的鉆探結果，才能實現當地地質結構的精準分析，使得施工建筑的地基打得更牢。

（二）主要特征。首先，地質鉆探的位置選取不僅僅需要關注環境情況，同時還需要根據施工建筑的情況進行選取位置。一般來說，鉆眼的位置需要進一步選擇在施工建筑的整體外輪廓之上，因為這種輪廓線上是整個建筑承重墻、柱的主要位置，即是整個建筑受力最大的區域。例如一個樓房的地質勘察選點就是該樓房外墻承重面上。其次，鉆探深度不超過10米，一般選取的鉆機就是一些簡便輕盈的機械，但是當遇到一些大型的工程，例如三峽大壩工程的地質勘察需要鉆探的深度就不止10米了，還有城市的地下軌道交通建設的地質勘察一般也超過了10米，有時可能要進行幾十米深鉆探。最后，鉆探出的空洞有很多方面的使用。例如一個空洞可以進行其水文信息的調查，土質結構分析等，除了一次性的調查其土質信息之外，還可實時監控地下水文變化情況，實現靜態和動態的數據信息獲取。

三、具體的鉆探技術探討

（一）反循環技術。這種技術主要有兩種不同的工作介質，一個是壓縮空氣，一個是自然水，這兩種技術的工作原理是一樣的，都是利用介質的反循環，作用鉆頭進行鉆探工作。不同之處就是工作介質存在不同，壓縮空氣介質的反循環技術，主要是將空氣作為一種循環介質，將壓縮空氣作用到鉆眼底部，因為這些壓縮空氣具有很多的壓力，使得整個鉆頭可以作用在作用面上進行鉆眼作業。這些壓縮空氣作用到底部鉆頭上之后，可以通過中間的空隙從新回到地面之上，底層下部的土質樣本被其帶上來，這是可以進行有效收集，得到不同深度的土質樣本。自然水的反循環技術就是將空氣介質換成了自然水或者水漿，其工作原理和壓縮空氣介質的基本一致，利用水或水漿將底部的土質樣本鉆去上來，這種技術取出的土質樣本是整塊取出。

該技術主要特點：空氣介質的反循環技術工作效率較高，同時沒有什么工作強度，實施的成本也比較低，對不同深度巖石層的判斷十分有效。對于水資源相對缺乏的野外作業可以采用空氣介質的反循環鉆探技術。這種將壓縮空氣攜帶上來的巖土樣本作為地質結構情況反映，有點不夠精確。自然水循環的鉆探所得到了是一系列整齊的巖石樣本，其在地層中的分布相對比較精確。但是由于是整體取出相關巖土樣本，在工作效率方面存在一定不足，耗能較大。使用范圍：該技術可以使用在地質結構的樣本取得方面，也可以對地質疏松地區進行勘察。

（二）液動潛孔錘技術。這個技術我國在世界上處于領先地位，主要是依托回轉鉆探技術，主要依靠泥漿液的沖擊力傳遞給潛孔錘，潛孔錘再將這種壓力傳動給作業工作面，實現鉆頭的鉆去作業。這些泥漿液主要依靠水泵進行供能，水泵管道可以根據鉆取深度進行調節。

該技術的優勢在于：這種鉆探技術的作用能量較大，因為它具有回轉和沖擊兩種力量作用，可以進行地質堅硬的地下勘察，其工作效率較大，這是他的優勢之一。使用范圍：由于這種技術可以進行堅硬地質條件的鉆探工作，實現高硬度地質條件的鉆探優勢，然而由于鉆頭的使用壽命問題，該設備的使用周期不是很長，這是該技術需要突破之處。

（三）繩索取心技術。該技術使用的是一種沒有鉆桿的鉆探裝置。主要當鉆頭不能工作的時候，才能需要使用鉆桿，技術的主要結構就是巖心管，是國內比較常見的一種鉆探技術。這種技術的主要優勢在于鉆取的巖石樣本具有很高的準確性，符合地層分部情況，鉆頭在輔助工作時間較短，很多的，鉆頭減少一定的輔助升降次數，降低其與巖層之間的磨損，提高了使用周期。使用范圍：該技術的使用范圍較廣，可以實現多行業鉆探的需要，現在石油地質勘察，隧道勘察、冰層勘察等等都可以使用這種技術。

（四）復合式鉆探技術。所謂的復合式鉆探技術就是將上述的反循環、液動潛孔錘、繩索取心等鉆探技術融合成一體。梳理上述三種技術的優勢，組合相關的鉆眼技術，取樣的準確性進一步提高，實現工作強度的降低，使得其鉆探效率進一步提高。

四、應用情況分析

在地質勘探方面，鉆探的主要方式就是鉆取巖土樣本，這種樣本取得的效率、準確性是鉆探技術的是否適合該領域的重要標志，在進行選擇鉆探技術的時候需要充分考慮這些問題，實現鉆探方式選擇最優。主要的鉆探技術是指將鉆頭鉆入地下進行地下，鉆去不同地質層面土質樣本的一種技術。這種技術可以準確、客觀地分析地下的地質情況，在進行地質水文信息的獲取、地下礦產的查明等方面有著十分重要的作用和意義。根據不同的用途，鉆探的深度和方法工藝存在一定的差異。目前國內的鉆探技術相比國外一些發達國家還存在一定的差異，尤其是超深鉆探技術、凍土層鉆探技術等方面?，F在國家的地質鉆探也進行的進一步研究，對鉆頭等機械設備，對鉆孔工藝等都有各自不同的研究和發展，也進一步形成了國內的鉆探技術的發展體系。

五、結語

隨著建筑工程施工要求不斷提高，對于前期的地質勘察工作的要求更加嚴苛，這就帶動了現代社會的對相關鉆探技術的創新發展。針對這些不同特點的鉆探技術，根據其使用范圍，設計鉆探方案，實現鉆探效果最優化。

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作者簡介：李恒旺，云南物探礦業有限公司。