工程地質(zhì)鉆探復(fù)雜地層綜合治理

和蘇

摘 要：隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)不斷的發(fā)展，人民生活水平的提高，工程地質(zhì)鉆探質(zhì)量也得到了社會(huì)廣泛的關(guān)注。在鉆探施工中如果不了解施工地質(zhì)情況，導(dǎo)致選擇施工工藝不當(dāng)，那么實(shí)際操作中就會(huì)出現(xiàn)成孔困難，甚至在取芯方面達(dá)不到技術(shù)要求。

關(guān)鍵詞：工程地質(zhì)；復(fù)雜地層；綜合治理

業(yè)內(nèi)人士都了解鉆探工作在工程地質(zhì)勘察中有非常重要的作用，如果是外業(yè)鉆探工作，那么所使用的鉆探設(shè)備、施工技術(shù)和施工工藝都會(huì)影響鉆探的質(zhì)量和進(jìn)度。為了保證工程地質(zhì)鉆探的質(zhì)量，相關(guān)技術(shù)人員在選擇施工工藝和施工設(shè)備時(shí)，要先對(duì)鉆探地形進(jìn)行勘察，分析是否是復(fù)雜地層，然后有針對(duì)性的選擇施工方法，做好這一步工作才能確保后續(xù)工序的進(jìn)行

一、工程地質(zhì)鉆探復(fù)雜地層分析

（一）復(fù)雜地層鉆探面臨的問(wèn)題

一般在復(fù)雜地形鉆探施工，經(jīng)常遇見(jiàn)鉆孔時(shí)出現(xiàn)漏水，鉆孔時(shí)孔壁不穩(wěn)定，影響鉆孔質(zhì)量和效率。取芯時(shí)操作困難，巖芯的采取率不能達(dá)到技術(shù)要求，針對(duì)上述情況，為了保證復(fù)雜底層的鉆探質(zhì)量，必須對(duì)工程地質(zhì)勘察進(jìn)行事先踏勘，了解具體情況后再進(jìn)行施工選擇，提高施工效率。

（二）工程概況分析

該工程為隧道工程，在地質(zhì)勘查和鉆孔中，發(fā)現(xiàn)存在斷裂和褶皺構(gòu)造，不利于之后的鉆孔工作，除此之外，需要鉆孔的巖層發(fā)生破碎，而且有很?chē)?yán)重的腐蝕，在斷層帶上，存在大面積的綠泥石化，當(dāng)施工過(guò)程中，地層會(huì)吸收水分而發(fā)生膨脹，進(jìn)而導(dǎo)致掉塊、坍塌以及縮徑問(wèn)題的發(fā)生，經(jīng)過(guò)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員的研究分析，該地質(zhì)屬于含有粘土礦物質(zhì)的水敏性地層。施工開(kāi)始階段，使用普通的鉆井液進(jìn)行鉆探，當(dāng)鉆到145到168米后，由于地層發(fā)生變化，孔壁出現(xiàn)了坍塌，而且掉塊非常嚴(yán)重，向下再鉆進(jìn)2.5米就達(dá)到了孔底，在進(jìn)行后掃孔時(shí)，還出現(xiàn)了憋車(chē)和憋泵的問(wèn)題，技術(shù)人員通過(guò)分析，根據(jù)鉆進(jìn)工藝的特點(diǎn)，改進(jìn)了鉆井液，使用的鉆井液不僅流變性能好，能防止坍塌，有很低的固相含量。

二、施工中所面臨的復(fù)雜地層問(wèn)題

（一）分析易水化、縮徑地層鉆進(jìn)問(wèn)題

進(jìn)行工程地質(zhì)勘察鉆探過(guò)程中，在鉆探時(shí)經(jīng)常會(huì)遇到凝灰?guī)r、泥質(zhì)砂頁(yè)巖、綠泥石化巖等，這些斷層帶上還有大量的粘土礦物，這都是水敏性的地層，對(duì)于這樣的地層而言，當(dāng)遇到水后會(huì)發(fā)生膨脹，甚至?xí)稚ⅲl(fā)生剝落，導(dǎo)致整體坍塌，在鉆探時(shí)孔壁不會(huì)穩(wěn)定，施工中孔內(nèi)會(huì)有很多意想不到的復(fù)雜事件。當(dāng)孔壁出現(xiàn)縮徑問(wèn)題后，孔壁和鉆桿之間的接觸面積就會(huì)增加，增加了施工操作中的摩擦力，這樣鉆桿會(huì)加快磨損，不僅影響鉆進(jìn)效率，而且還減少機(jī)械設(shè)備的使用壽命。

（二）卵礫石地層的鉆進(jìn)施工問(wèn)題

工程地質(zhì)鉆探施工中，還遇到了含有卵礫石地層，該地層和膠結(jié)物軟硬不均勻，在鉆孔時(shí)容易發(fā)生鉆頭損壞問(wèn)題，由于地質(zhì)軟硬不均勻，不能保證正常鉆進(jìn)，一旦遇到硬質(zhì)地層，鉆桿就會(huì)出現(xiàn)跳動(dòng)，從而出現(xiàn)嚴(yán)重的疲勞磨損，在卵礫石層進(jìn)行鉆進(jìn)時(shí)，造成的破碎顆粒要比其他巖層的大很多，孔內(nèi)的殘留物也會(huì)增多，鉆孔不能直接鉆到孔的底部，甚至?xí)霈F(xiàn)卡鉆問(wèn)題，針對(duì)這些問(wèn)題，要求使用的鉆井液要有很好的減震和懸浮，讓其具有一定攜帶巖石碎屑的能力，保證最終的施工質(zhì)量。

三、復(fù)雜地層的綜合治理技術(shù)分析

（一）易水化、縮徑地層處理措施分析

針對(duì)上述的地層，經(jīng)過(guò)有關(guān)設(shè)計(jì)人員的研究分析，使用型號(hào)為CAN-KHm的低固相鉆井液，以及配套的施工工藝，讓其在復(fù)雜地層施工中發(fā)揮很好的作用。除此之外，對(duì)不同的處理劑都進(jìn)行了優(yōu)化，基漿屬于高陽(yáng)土3%-4%，然后加堿6%，其是占粘土重量，再加入聚丙烯睛鈣，占到0.15的百分比，CMC的含量為0.1%，處理劑還包括腐植酸鉀和硫化瀝青。在進(jìn)行坍塌和縮徑地層施工中，使用了不分散防止坍塌的鉆井液，施工效果和之前相比于有明顯的變化，不僅孔壁比較穩(wěn)定，在鉆孔過(guò)程中沒(méi)有出現(xiàn)坍塌問(wèn)題，而且孔內(nèi)的事故出現(xiàn)率明顯降低，不僅如此，孔徑變化非常小，鉆桿的摩擦力有大幅度的減少，保護(hù)了操作設(shè)備質(zhì)量。

（二）卵礫石地層的鉆進(jìn)處理措施分析

由于該巖層軟硬不均勻，因此施工中鉆桿會(huì)有嚴(yán)重的振動(dòng)，鉆桿會(huì)疲勞損壞，同時(shí)巖芯還會(huì)分散，針對(duì)這些弊端，要求使用的鉆井液具有很好的吸附能力，把施工中產(chǎn)生的巖石碎屑吸附成膜，從而減少鉆井過(guò)程中產(chǎn)生的摩擦力。當(dāng)鉆井液有很好的成膜作用，隨著設(shè)備的鉆進(jìn)，其能有效吸附鉆孔產(chǎn)生的膠體顆粒和沙粒，形成很好的隔水潤(rùn)滑薄膜，有效對(duì)巖芯進(jìn)行包裹。減少了摩擦阻力，使用操作泵的壓力就變低，在孔底部不會(huì)形成高壓區(qū)，避免巖芯發(fā)生潰散問(wèn)題。這種鉆井液有很好的粘彈性等特點(diǎn)，還具有一定的減震作用。粘彈性和時(shí)間成反比的，如果給予作用力越快，那么彈膜量也就越大，可以有效阻止應(yīng)變力。如果鉆頭使用金剛石，當(dāng)轉(zhuǎn)速越高后，孔內(nèi)沖液的速度也就越快，其阻止鉆桿變形的阻力也就越大，避免鉆桿發(fā)生震動(dòng)好變形，有效發(fā)揮了減震的作用。為金剛石鉆頭提速提供了有利條件，同時(shí)也提高了鉆桿的使用壽命，巖芯的采取率也有很大提升。還可以配置Sm植物膠或者PHP處理劑，通過(guò)吸附成膜減少鉆孔時(shí)產(chǎn)生的高摩擦，其也具有很好的粘彈性，減輕了鉆桿發(fā)生的振動(dòng)。這種處理劑的粘彈性很高，在具體應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，其還具有很好的泵吸性能，而且保證泵的低壓性。

通過(guò)以上的分析得知，無(wú)論是易水化、縮徑地層，還是卵礫石地層，其實(shí)際工況都比較復(fù)雜，為了保證施工質(zhì)量，必須分析這些地層的特點(diǎn)，然后有針對(duì)性的選擇施工工藝，使用配套的鉆井粘液，增加鉆孔中的潤(rùn)滑度，減少施工摩擦對(duì)鉆桿造成的損傷。對(duì)復(fù)雜地層施工必須要進(jìn)行綜合治理，單一方法達(dá)不到技術(shù)要求。

參考文獻(xiàn)

[1] 王承花.工程地質(zhì)鉆探復(fù)雜地層綜合治理[J].西部探礦工程，2011，23（11）.

[2] 黃衛(wèi)東.無(wú)固相鉆井液在沉積巖復(fù)雜地層鉆探中的應(yīng)用研究[J].探礦工程：巖土鉆掘工程，2011，38（12）.