淺析工程地質(zhì)勘察中的鉆探技術(shù)

鄭顯定

摘要：隨著改革開(kāi)放的不斷推進(jìn)，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)已經(jīng)發(fā)展到一個(gè)全新的階段，正在帶動(dòng)每一個(gè)行業(yè)取得突飛猛進(jìn)的發(fā)展，特別是工程地質(zhì)勘察中的鉆探技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用，正在發(fā)揮著越來(lái)越大的作用。工程地質(zhì)勘察中的鉆探技術(shù)已經(jīng)具有比較準(zhǔn)確的分析能力，已經(jīng)成為工程地質(zhì)勘察的重要技術(shù)。盡管我國(guó)和發(fā)達(dá)的國(guó)家在這方面仍然有著比較大的差距，但是，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，對(duì)于礦產(chǎn)的整體需求量也在逐年的增大，但是鉆探技術(shù)的技術(shù)與設(shè)備已經(jīng)在我國(guó)的很多地方的眾多領(lǐng)域得到了比較廣泛的應(yīng)用，本文簡(jiǎn)單闡述我國(guó)工程地質(zhì)勘察的鉆探技術(shù)。

關(guān)鍵詞：工程地質(zhì)勘察鉆探技術(shù)

我國(guó)目前的地質(zhì)勘探，最常用一種手段是工程地質(zhì)鉆探技術(shù)。這種技術(shù)所使用的主要的動(dòng)力機(jī)械包括鉆機(jī)、泥漿以及動(dòng)力機(jī)等，及其輔助器具鉆頭、鉆桿等。在施工中，為了保障工程能夠非常正常的進(jìn)行，就一定要施工之前對(duì)工程的地質(zhì)進(jìn)行非常準(zhǔn)確的勘察，由于鉆探的工程最為主要的目的就是要通過(guò)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)之中的每一項(xiàng)地質(zhì)參數(shù)進(jìn)行合理的提取，本文就鉆探技術(shù)進(jìn)行了一定的探討。

1 地質(zhì)勘察工程簡(jiǎn)述

1.1 地質(zhì)勘察工程的概念

所謂的地質(zhì)勘察工程就是指通過(guò)采用勘探、試驗(yàn)、調(diào)查以及測(cè)繪等方式方法，對(duì)相關(guān)的工程進(jìn)行調(diào)研分析，最后得到工程相關(guān)的水體、巖體以及土體的空間分布、變化規(guī)律以及力學(xué)參數(shù)等數(shù)據(jù)，之后會(huì)通過(guò)這些所得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行建筑場(chǎng)地的穩(wěn)定性、環(huán)境的演化性以及建筑的適應(yīng)性進(jìn)行檢測(cè)、論證和分析，最后提出所需的施工原則和施工建議。利用一定的機(jī)械工具或開(kāi)挖作業(yè)深入地下了解地質(zhì)情況的工作。在地面露頭較少、巖性變化較大或地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜的地方，僅靠地面觀測(cè)往往不能弄清地質(zhì)情況，這就需要借助地質(zhì)勘探工程來(lái)了解和獲得地下深部的地質(zhì)情況和資料。工程地質(zhì)常用的勘探工程有鉆探和開(kāi)挖作業(yè)兩大類(lèi)。

1.2 地質(zhì)勘察工程的特點(diǎn)。

（1） 在布置勘探工程的鉆孔過(guò)程中，布置人員首先要考慮到施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)條件，并且還要對(duì)工程項(xiàng)目的實(shí)際特點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的分析，舉例來(lái)說(shuō)，工業(yè)建筑工程或是民用建筑工程在布孔的過(guò)程中，一定要嚴(yán)格的遵照建筑的輪廓線(xiàn)，而水壩工程中在布孔時(shí)，則要遵照壩的軸線(xiàn)進(jìn)行；（2）一般情況下，大部分工程的鉆孔深度都不應(yīng)太大，建議是不超過(guò)10米的，并且一般我們應(yīng)選用操作最為簡(jiǎn)單的鉆探方法以及結(jié)構(gòu)最為簡(jiǎn)單輕便的鉆探設(shè)備；（3）鉆孔的用途是多種多樣的，進(jìn)行一個(gè)鉆孔時(shí)可以勘查到施工現(xiàn)場(chǎng)的水文地質(zhì)條件、地層的巖性以及地質(zhì)的結(jié)構(gòu)等，另外，在對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行取樣、觀測(cè)和試驗(yàn)的過(guò)程中，也是需要鉆探技術(shù)的協(xié)助；（4）由于鉆孔結(jié)構(gòu)中的觀測(cè)和編錄以及鉆進(jìn)方法的特殊性，所以它們?cè)谑┕ぷ鳂I(yè)時(shí)也是有著特殊的要求的。

2. 鉆孔技術(shù)及其應(yīng)用

（一）鉆孔技術(shù)分類(lèi)為了揭露礦體，必須采用一些勘探，以便對(duì)礦床進(jìn)行全而的調(diào)查研究工作。鉆探是快速勘探深部礦體非常有效的方法之一。如何合理地使用勘探工程，已成為勘探工作中較為重要的問(wèn)題之一。勘探工程總的來(lái)說(shuō)是坑探和鉆探兩大類(lèi)。常用的鉆探主要是淺鉆、巖心鉆和坑內(nèi)鉆（或稱(chēng)地下鉆）等。

1.淺鉆。淺鉆的用途與淺并相似，主要用在涌水量大時(shí)用來(lái)代替淺井。淺鉆：用來(lái)勘探埋藏不深的礦床近地表部分之礦體，可代替澆井。淺鉆的種類(lèi)很多，多半是自行的安裝在汽車(chē)上。淺鉆的特點(diǎn)是經(jīng)濟(jì)，便利，孔淺，易搬。但鉆進(jìn)巖石的硬度不宜太大。

2.巖心鉆。在對(duì)礦床進(jìn)行勘探的過(guò)程中，巖心鉆是用來(lái)了解礦體深部地質(zhì)情況的五要工程手段。無(wú)論在山區(qū)或平地，也無(wú)礦種或礦床的復(fù)雜程度怎樣，只要了解礦床規(guī)模或礦體向地下深部的延伸情況以及尋找并勘探盲礦體時(shí)，一般多用巖心鉆。通過(guò)鉆機(jī)在鉆進(jìn)的過(guò)程中所采取的巖（礦）心及巖扮，可詳細(xì)地研究被鉆孔所穿過(guò)的巖石和礦床的地質(zhì)構(gòu)造和礦石的質(zhì)量。共巖心采取率一般應(yīng)大于60%～70%。當(dāng)?shù)V體傾角較平緩時(shí)，一般采用垂直鉆孔；礦體傾角較大時(shí)，則多采用傾斜鉆孔；有時(shí)在施工所允許的彎曲范圍內(nèi)，也常打一些隨鉆進(jìn)逐漸加深而使鉆孔傾角有規(guī)律地變化，以設(shè)計(jì)的角度穿過(guò)礦體的定向鉆。

3.地下鉆。在水平坑道中鉆進(jìn)的巖心鉆稱(chēng)地下鉆（或稱(chēng)坑內(nèi)鉆）。在對(duì)許多礦體產(chǎn)狀復(fù)雜的礦床進(jìn)行詳細(xì)勘探或生產(chǎn)勘探時(shí)，使用這種鉆探的工程手段是非常有效的。

（二）鉆孔技術(shù)應(yīng)用在地質(zhì)勘查工作中，利用鉆探設(shè)備向地下鉆成的直徑較小深度較大的柱狀圓孔，又稱(chēng)鉆井。鉆探石油和天然氣以及地下水的鉆孔直徑較大些。鉆孔直徑和深度大小，取決于地質(zhì)礦產(chǎn)埋藏深度和鉆孔的用途。鉆孔的功用：（1）獲取第一手地下地質(zhì)實(shí)物資料，即從鉆孔取出巖心、礦心、巖屑或液、氣態(tài)樣品，必要時(shí)從孔壁補(bǔ)取側(cè)壁巖樣礦樣；（2）作為地球物理測(cè)井的通道，獲取巖礦層各種地球物理信息；（3）作為人工通道觀測(cè)地下水層水文地質(zhì)動(dòng)態(tài)；（4）有的鉆孔可探采結(jié)合，開(kāi)采地下水、地?zé)?、油氣等。鉆探工程已廣泛用于國(guó)民經(jīng)濟(jì)許多部門(mén)，按用途，鉆孔可分為如下幾類(lèi)：（1）地質(zhì)普查或勘探鉆孔，用于了解地質(zhì)構(gòu)造、找礦或探明礦產(chǎn)儲(chǔ)量；（2）水文地質(zhì)鉆孔，勘察地下水文地質(zhì)情況；（3）水井，為工業(yè)、農(nóng)業(yè)、國(guó)防及生活而開(kāi)發(fā)利用或補(bǔ)給地下水資源并有充實(shí)水文地質(zhì)資料作用；（4）工程地質(zhì)鉆孔，勘察或?yàn)榻ㄖS基、壩址、水庫(kù)、橋梁及道路等探明工程基礎(chǔ)狀況；（5）石油鉆井，勘查和開(kāi)發(fā)石油、天然氣；（6）地?zé)徙@孔，勘探和開(kāi)發(fā)地下熱水與蒸氣資源；（7）工程基礎(chǔ)施工鉆孔，為加固處理建筑工程基礎(chǔ)而應(yīng)用的基礎(chǔ)樁或管樁所施工的鉆孔；（8）開(kāi)發(fā)鉆孔，開(kāi)采地下鹵水、溶解巖鹽、硫磺、燃燒氣化地下煤炭等；（9）采礦或隧道等工程的輔助鉆孔，采礦或隧道施工時(shí)為通風(fēng)、排水、探水、探氣、凍結(jié)、運(yùn)輸以及建筑和通訊安裝管線(xiàn)、爆破、取樣、灌漿等所施工的鉆孔。

3 工程地質(zhì)鉆探常用的鉆探方法和設(shè)備分析

為了研究工程土體的物理力學(xué)性質(zhì)，在工程地質(zhì)勘察中，應(yīng)結(jié)合勘探工作采取原狀土樣。但是在鉆孔中采取原狀土樣時(shí)受到很多因素影響，其中主要的是取土器的結(jié)構(gòu)和取土實(shí)用。取土器主要有限制球閥式取土器、上提橡皮墊活閥式取土器、回轉(zhuǎn)壓入式取土器和水壓活塞式取土器4種，這4種取土器適用于采取粘性土的原狀土樣。采取砂類(lèi)土和飽水軟粘土就比較困難了，需要使用特制的取土器。如采用厚壁管靴長(zhǎng)筒上提活閥式取土器，反旋活閥分節(jié)取土器和真空活塞取砂器等，采取地下水位以下的原狀砂類(lèi)土和軟粘土樣，效果較好。原狀土樣的采取方法主要有3種：

（1）擊入法：適用于較硬的土層中取樣，又可分為孔外及孔內(nèi)的輕錘多擊法和重錘少擊法。實(shí)踐證明，孔內(nèi)的重錘少擊法取樣效果好，效率高而且土樣擾動(dòng)小。

（2）壓入法：適用于較軟的土層中取樣，又可分為連續(xù)壓入和斷續(xù)壓入法。連續(xù)壓入法是借助活塞油壓筒或鋼繩滑輪組合裝置，將取土器一次快速均勻地壓入土中，土樣的擾動(dòng)較小，當(dāng)采用連續(xù)壓入法無(wú)法將取土器壓入土層時(shí)，則可采用斷續(xù)壓入法。

（3）振動(dòng)法：當(dāng)振動(dòng)鉆進(jìn)時(shí)，可利用振動(dòng)器的振動(dòng)作用將取土器壓入土中。這種方法對(duì)土樣的邊緣部分?jǐn)_動(dòng)較大。易受振動(dòng)液化的土層不適用。為了保證土樣的質(zhì)量，除了對(duì)取土器和取土方法進(jìn)行選擇外，還應(yīng)注意鉆探方法、鉆、孔結(jié)構(gòu)、清除孔內(nèi)殘土、操作方法和土樣封存及運(yùn)輸?shù)雀黜攩?wèn)題。

結(jié)語(yǔ)：綜上所述，探礦工程技術(shù)在眾多領(lǐng)域都發(fā)揮了不可替代的作用，在實(shí)際工作中，要正視工程中存在的一系列問(wèn)題，并針對(duì)這些問(wèn)題制定相應(yīng)的改革措施 ，發(fā)揮各方的主觀能動(dòng)性，在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的指揮棒下，充分發(fā)展技術(shù)、理論知識(shí)和實(shí)踐創(chuàng)新能力，必將具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義和經(jīng)濟(jì)效益。

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