工程地質(zhì)勘察中鉆探技術(shù)的應(yīng)用分析

李恒旺 劉云飛

摘 要：隨著社會的發(fā)展，對于建筑施工的要求越來越高，這就要求對其地質(zhì)勘察更加精細化，這就帶動相應(yīng)的鉆探技術(shù)不斷發(fā)展創(chuàng)新，本文重點探討了地質(zhì)勘察的相關(guān)概念及主要特征等，提出了用于地質(zhì)勘察的四種主要的鉆探技術(shù)，同時分析了現(xiàn)代主要的鉆探技術(shù)的應(yīng)用情況，在選取相關(guān)的鉆探技術(shù)方面充分考慮其使用范圍，實現(xiàn)鉆探效果最優(yōu)化。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)；勘察；鉆探

一、引言

地質(zhì)勘察是現(xiàn)代工程建設(shè)的前期工作，任何工程施工之前都需要對相關(guān)的地下水文條件、巖石結(jié)構(gòu)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(zhì)結(jié)構(gòu)獲取數(shù)據(jù)準確與否主要決定于用于勘察的鉆探技術(shù)適不適合。例如對相關(guān)地質(zhì)結(jié)構(gòu)的巖層分析是對工程地基建設(shè)的主要依據(jù)，對于改地質(zhì)結(jié)構(gòu)的調(diào)查分析主要來之精準的鉆探技術(shù)作為保障。

二、地質(zhì)勘察工程

（一）相關(guān)概念。施工之前的地質(zhì)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(zhì)結(jié)構(gòu)、土壤分布情況的分析，從而實現(xiàn)對施工過程中，尤其是地基建設(shè)所需要的技術(shù)資料，是施工過程的主要依據(jù)指標。例如巖石的力學結(jié)構(gòu)是建筑工程地基建設(shè)的主要指標。不同的地質(zhì)結(jié)構(gòu)需要有不同的地基處理方法和手段。只有掌握地質(zhì)結(jié)構(gòu)的基本情況，才能有效地實現(xiàn)對相關(guān)地形的不同處理方案，實現(xiàn)施工建筑的穩(wěn)定、可靠。地質(zhì)勘察最終的目的就是為了給施工提出合理化的建議，實現(xiàn)安全、可靠施工?？辈旆椒ê芏?，有調(diào)查分析、數(shù)據(jù)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(zhì)結(jié)構(gòu)。例如：一塊既有碎石，又有巖溶地質(zhì)的結(jié)構(gòu)，一旦出現(xiàn)鉆探方式不符合要求，最終的勘察結(jié)果可能影響最終的施工過程，降低建筑的安全性和穩(wěn)定性。只有準確的鉆探結(jié)果，才能實現(xiàn)當?shù)氐刭|(zhì)結(jié)構(gòu)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(zhì)鉆探的位置選取不僅僅需要關(guān)注環(huán)境情況，同時還需要根據(jù)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(qū)域。例如一個樓房的地質(zhì)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(zhì)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(shè)的地質(zhì)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(diào)查，土質(zhì)結(jié)構(gòu)分析等，除了一次性的調(diào)查其土質(zhì)信息之外，還可實時監(jiān)控地下水文變化情況，實現(xiàn)靜態(tài)和動態(tài)的數(shù)據(jù)信息獲取。

三、具體的鉆探技術(shù)探討

（一）反循環(huán)技術(shù)。這種技術(shù)主要有兩種不同的工作介質(zhì)，一個是壓縮空氣，一個是自然水，這兩種技術(shù)的工作原理是一樣的，都是利用介質(zhì)的反循環(huán)，作用鉆頭進行鉆探工作。不同之處就是工作介質(zhì)存在不同，壓縮空氣介質(zhì)的反循環(huán)技術(shù)，主要是將空氣作為一種循環(huán)介質(zhì)，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(yè)。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(zhì)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(zhì)樣本。自然水的反循環(huán)技術(shù)就是將空氣介質(zhì)換成了自然水或者水漿，其工作原理和壓縮空氣介質(zhì)的基本一致，利用水或水漿將底部的土質(zhì)樣本鉆去上來，這種技術(shù)取出的土質(zhì)樣本是整塊取出。

該技術(shù)主要特點：空氣介質(zhì)的反循環(huán)技術(shù)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(yè)可以采用空氣介質(zhì)的反循環(huán)鉆探技術(shù)。這種將壓縮空氣攜帶上來的巖土樣本作為地質(zhì)結(jié)構(gòu)情況反映，有點不夠精確。自然水循環(huán)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(guān)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(shù)可以使用在地質(zhì)結(jié)構(gòu)的樣本取得方面，也可以對地質(zhì)疏松地區(qū)進行勘察。

（二）液動潛孔錘技術(shù)。這個技術(shù)我國在世界上處于領(lǐng)先地位，主要是依托回轉(zhuǎn)鉆探技術(shù)，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(yè)工作面，實現(xiàn)鉆頭的鉆去作業(yè)。這些泥漿液主要依靠水泵進行供能，水泵管道可以根據(jù)鉆取深度進行調(diào)節(jié)。

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

（三）繩索取心技術(shù)。該技術(shù)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(shù)的主要結(jié)構(gòu)就是巖心管，是國內(nèi)比較常見的一種鉆探技術(shù)。這種技術(shù)的主要優(yōu)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(shù)，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(shù)的使用范圍較廣，可以實現(xiàn)多行業(yè)鉆探的需要，現(xiàn)在石油地質(zhì)勘察，隧道勘察、冰層勘察等等都可以使用這種技術(shù)。

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

四、應(yīng)用情況分析

在地質(zhì)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(shù)的是否適合該領(lǐng)域的重要標志，在進行選擇鉆探技術(shù)的時候需要充分考慮這些問題，實現(xiàn)鉆探方式選擇最優(yōu)。主要的鉆探技術(shù)是指將鉆頭鉆入地下進行地下，鉆去不同地質(zhì)層面土質(zhì)樣本的一種技術(shù)。這種技術(shù)可以準確、客觀地分析地下的地質(zhì)情況，在進行地質(zhì)水文信息的獲取、地下礦產(chǎn)的查明等方面有著十分重要的作用和意義。根據(jù)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(nèi)的鉆探技術(shù)相比國外一些發(fā)達國家還存在一定的差異，尤其是超深鉆探技術(shù)、凍土層鉆探技術(shù)等方面。現(xiàn)在國家的地質(zhì)鉆探也進行的進一步研究，對鉆頭等機械設(shè)備，對鉆孔工藝等都有各自不同的研究和發(fā)展，也進一步形成了國內(nèi)的鉆探技術(shù)的發(fā)展體系。

五、結(jié)語

隨著建筑工程施工要求不斷提高，對于前期的地質(zhì)勘察工作的要求更加嚴苛，這就帶動了現(xiàn)代社會的對相關(guān)鉆探技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展。針對這些不同特點的鉆探技術(shù)，根據(jù)其使用范圍，設(shè)計鉆探方案，實現(xiàn)鉆探效果最優(yōu)化。

參考文獻

[1] 王光明，陽正強，等.基于權(quán)變理論的水電項目綜合勘察方法與組合模型探討[A].中國水力發(fā)電工程學會地質(zhì)及勘探專業(yè)委員會中國水利電力物探科技信息網(wǎng).2012年學術(shù)年會，2012，09：153-154.

[2] 劉國權(quán).原位測試技術(shù)在高速公路勘察中的實證研究[A].中國公路學會高速公路運營管理分會2011年度年會暨第十八次全國高速公路運營管理工作研討會，2011，10：123-124.

[3] 彭永良，胡卸文，張立，鄭永翔，等.利用綜合物探方法對復(fù)雜采空區(qū)注漿效果評價的應(yīng)用性試驗研究[A].2011 International Conference on Fuzzy Systems and Neural Computing（FSNC 2011），2011，02：179-180.

作者簡介：李恒旺，云南物探礦業(yè)有限公司。