工程地質(zhì)勘察中鉆探技術(shù)方法及應(yīng)用

馬正成

(貴州省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局一一二地質(zhì)大隊(duì)，貴州 安順 561000)

0 引 言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)的不斷發(fā)展，各類(lèi)工程建設(shè)也日益增多，尤其是近幾年來(lái)，一些大型工程的建設(shè)較往年有了很大的提升。在工程建設(shè)過(guò)程中，通過(guò)工程地質(zhì)勘察，對(duì)影響工程建筑物的地質(zhì)因素而進(jìn)行調(diào)查研究，是進(jìn)行工程建設(shè)不可或缺的重要環(huán)節(jié)，同時(shí)也是確保工程質(zhì)量安全的重要工作。工程地質(zhì)勘察的主要內(nèi)容是地質(zhì)結(jié)構(gòu)或地質(zhì)構(gòu)造，主要包括地貌、水文地質(zhì)條件、土和巖石的物理力學(xué)性質(zhì)，自然地質(zhì)現(xiàn)象和天然建筑材料等。工程地質(zhì)條件明確后，需根據(jù)建筑物的結(jié)構(gòu)和運(yùn)行特點(diǎn)，預(yù)測(cè)工程建筑物與地質(zhì)環(huán)境相互作用的方式、特點(diǎn)與規(guī)模，作出正確的評(píng)價(jià)，為保障建筑物穩(wěn)定與正常使用的防護(hù)措施提供依據(jù)。

1 工程地質(zhì)勘察概述

工程地質(zhì)勘察所涵蓋的內(nèi)容相當(dāng)廣泛，包括地質(zhì)勘察、樣本試驗(yàn)、調(diào)查及測(cè)繪等。工程施工之前的地質(zhì)勘察工作，是切實(shí)掌握工程建設(shè)的土體分布和力學(xué)參數(shù)等數(shù)據(jù)的重要手段，通過(guò)對(duì)所掌握的客觀數(shù)據(jù)的科學(xué)分析，對(duì)工程的適應(yīng)性進(jìn)行科學(xué)有效的判斷，從而制定科學(xué)合理的施工要求和施工建議。在眾多的地質(zhì)勘察方法中，鉆探技術(shù)是其中最為重要也是最為常見(jiàn)的一種方法，尤其是在一些地層相對(duì)復(fù)雜的地質(zhì)勘察工作中，利用鉆探技術(shù)更有利于獲得準(zhǔn)確的地質(zhì)資料，其準(zhǔn)確度是經(jīng)過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)的；同時(shí)，此項(xiàng)技術(shù)也是巖土樣本采集和孔內(nèi)原位測(cè)試的首選技術(shù)。

2 鉆探技術(shù)的要求

科學(xué)的地質(zhì)勘察工作是工程建設(shè)施工得以順利開(kāi)展的前提和基礎(chǔ)，因此，工程建設(shè)中的地質(zhì)鉆探技術(shù)必須精益求精，綜合考慮各種影響因素，全面衡量利弊得失，例如巖層的采取率必須保證不低于80 %，夾層的采取率必須保證不低于60 %，對(duì)此項(xiàng)工作的高標(biāo)準(zhǔn)可見(jiàn)一斑；而且，針對(duì)不同的巖層，所采取的鉆探技術(shù)和鉆探速度也都不盡相同，必須結(jié)合實(shí)際情況來(lái)確定；同時(shí)，在實(shí)際的水文地質(zhì)勘察工作中，為了確保地下水位測(cè)試和水文地質(zhì)試驗(yàn)的有序開(kāi)展，必須充分結(jié)合水層位置和水文實(shí)驗(yàn)的具體要求來(lái)決定鉆進(jìn)位置和鉆進(jìn)方法，對(duì)于不同的含水層要進(jìn)行分層止水隔離處理。

3 常用的鉆探方法

在實(shí)際的工程地質(zhì)鉆探勘察工作中，根據(jù)不同的地質(zhì)情況所采取的鉆探方法多種多樣，主要包括以下幾種鉆探方法：①擊入法，一般適用于對(duì)硬度較大巖層所開(kāi)展的鉆探工作，其優(yōu)勢(shì)在于擊打時(shí)可以產(chǎn)生巨大的能量，從而對(duì)巖層的研究和開(kāi)發(fā)會(huì)更加深入。在現(xiàn)實(shí)操作中，又可以分為孔內(nèi)擊入和孔外擊入；②壓入法，一般適用于對(duì)硬度較小巖層所開(kāi)展的鉆探工作，其優(yōu)勢(shì)在于無(wú)需施加較大外力即能夠完成取樣工作。在現(xiàn)實(shí)操作中，也可以分為連續(xù)壓入法和斷續(xù)壓入法；③振動(dòng)法，是工程地質(zhì)鉆探勘察中最為常見(jiàn)的1種鉆探方法，其優(yōu)勢(shì)在于適用范圍比較廣泛，在實(shí)際操作時(shí)，利用土層的振動(dòng)，使鉆頭深入土層中，然后進(jìn)行樣品的提取，但需要注意的是，此方法并不適用于容易發(fā)生液化的巖層勘察。應(yīng)根據(jù)不同的地質(zhì)情況采取不同的鉆探方法。

4 鉆探技術(shù)的應(yīng)用

4.1 反循環(huán)鉆探技術(shù)

反循環(huán)鉆探技術(shù)的核心在于將壓縮空氣作為循環(huán)載體，然后利用雙臂鉆桿進(jìn)行碎巖，并將其作為地質(zhì)樣品的一種地質(zhì)鉆探技術(shù)。在現(xiàn)實(shí)操作過(guò)程中，隨著鉆探工作開(kāi)展的不斷深入鉆頭的旋轉(zhuǎn)速度不斷加快，大量的巖屑會(huì)被飛速旋轉(zhuǎn)的鉆頭帶回地表，地面工作人員將不同時(shí)間下落的巖屑進(jìn)行收集和整理，并以其作為試驗(yàn)樣本進(jìn)行分析。實(shí)踐表明，此技術(shù)更有利于探查地質(zhì)深層次情況，而且施工成本相對(duì)較低，但從當(dāng)前的技術(shù)水平來(lái)看，若想使此技術(shù)得到推廣和普及，仍然需要進(jìn)一步加大研究的力度。

4.2 繩索取心技術(shù)

繩索取心是工程地質(zhì)勘察過(guò)程中鉆頭發(fā)生質(zhì)量問(wèn)題時(shí)，需要更換鉆頭或使用鉆桿時(shí)所采取的主要技術(shù)，因?yàn)樵阢@頭的鉆進(jìn)過(guò)程中，一旦發(fā)生堵塞問(wèn)題，則需要必要的打撈工具，如果是提取巖心則可以使用巖心管。繩索取心技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于施工便捷，適用范圍較為廣泛；而且，此項(xiàng)鉆進(jìn)技術(shù)的鉆進(jìn)深度較淺，更有利于保護(hù)巖心質(zhì)量，也使其鉆進(jìn)的效率更高。事實(shí)上，在鉆探時(shí)，若發(fā)生堵塞問(wèn)題，在打撈工具的輔助作用下，能夠有效避免鉆桿工具與巖心的摩擦，同時(shí)，繩索取心技術(shù)無(wú)需頻繁的提升鉆桿，升降次數(shù)比較少，可以說(shuō)，此項(xiàng)技術(shù)在一定程度上降低了施工人員的工作強(qiáng)度，也有利于延長(zhǎng)鉆頭的使用壽命。

4.3 液動(dòng)潛孔錘技術(shù)

該項(xiàng)鉆探技術(shù)建立在回轉(zhuǎn)鉆探技術(shù)的基礎(chǔ)之上，主要利用沖洗液對(duì)液動(dòng)錘進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，進(jìn)而對(duì)鉆頭施加沖擊力，加速碎巖。在現(xiàn)實(shí)操作過(guò)程中，一般是將液動(dòng)錘安裝于鉆桿和巖心管之間，并且隨著鉆頭的不斷深入，液動(dòng)錘也會(huì)隨之深入至鉆孔之內(nèi)，從而使得對(duì)鉆頭所施加的沖擊力更大。實(shí)踐充分表明，該技術(shù)更適用于硬度大、脆性大地質(zhì)結(jié)構(gòu)的地質(zhì)勘察工作當(dāng)中，而且一旦采用此技術(shù)，則意味著設(shè)備始終處于高頻的工作狀態(tài)，所以，必須高度重視設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)，以確保工程施工的順利進(jìn)行。

4.4 組合鉆探技術(shù)

所謂組合鉆探技術(shù)，指的是綜合使用反循環(huán)鉆探、繩索取心及液動(dòng)潛孔錘3種技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)取長(zhǎng)補(bǔ)短，充分利用各種鉆探技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，從而達(dá)到有效降低勘察人員工作強(qiáng)度，切實(shí)降低施工成本的目的。

5 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，工程地質(zhì)勘察是工程建設(shè)中一項(xiàng)極其重要的工作，其中鉆探技術(shù)是工程地質(zhì)勘察中常用的技術(shù)之一，常用的方法包括擊入法、壓入法、振動(dòng)法，同時(shí)該技術(shù)又包括反循環(huán)鉆探、繩索取心、液動(dòng)潛孔錘、組合鉆探等多種技術(shù)。在具體的應(yīng)用過(guò)程中，需要根據(jù)工程的的特點(diǎn)和勘察地的實(shí)際條件，選擇合適的鉆探方法與鉆探技術(shù)。