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摘要：随着科学技术的不断发展，人类改造自然的能力越来越强。上到宇宙，下到地壳。地质勘探技术就是人类运用先进的机械设备和科学的方法检测地下资源的储备，并对预先的资源储备猜想进行验证的方法。地质钻探技术是想要了解地层岩性、地下资源的储量、质量和位置而必须采取的技术手段。因此文章重点就工程地质勘察中钻探技术的应用进行浅析。
关键词：工程地质勘察；钻探技术；应用
一、地质钻探的主要内容及应用领域
地质钻探是工程地质勘察的重要组成要素，地质钻探需要相关的钻探机械设备，在钻探的过程中利用钻探机械从地表向地下钻孔，进而获取岩芯，并对这些获得的岩芯采取代表性的岩土试样进行试验，对试验结果进行分析比对；能够对岩层中的矿藏种类，质量和埋藏位置进行有效判断，然后采取有效的开采方案，促进开采工程的实施。地质钻探在我国最先运用于寻找水资源和盐资源。随着地质钻探技术的发展和其他领域对该技术的需要，钻探技术被引入其他领域。随着人们生产生活的不断发展，对能源的需求量不断增大，人们对地质钻探技术更加地重视起来。
地质钻探技术可以用于地质矿产勘查、开发地下水资源、防治地质灾害、工程的建设等领域。第一、地质钻探技术可用于多种矿产的钻探，像矿产中的有色金属、黑色金属以及稀贵金属都离不开地质勘探技术；化学工业生产中的一些原材料也需要依赖于地质勘探技术工艺取得，化学生产行业中所需的金刚石、云母和石墨等材料都需要建立在地质钻探技术上。第二、开发水资源。通过地质钻探先了解一个地区的地下水资源的储量和质量，并根据相关的岩体和土壤分析该地区的地层分布状况，进而确定有效的实施方案，促进水资源的合理、有效开发。第三、地质钻探技术可以用于地质灾害的防治。通过地质钻探了解相关地区的地质特征，进而能够预测该地区可能发生的地质灾害，并进行有效的防范，做到防范于未然。假如地质灾害已经发生也要借助地质钻探技术才能确立良好的补救措施，所以说地质钻探在防治地质灾害方面功不可没。第四、地质钻探技术用于工程建设。在建筑工程的建设中，可以通过地质钻探技术查明工程建设处场地的地层岩性、构造、不良地质作用、特殊岩土和地下水等工程地质条件。为拟建工程提供工程地质资料和岩土参数。有利于整项工程的有效施工，保障工程的顺利竣工，提高工程建设的质量。
二、工程勘察中的钻探设备和钻探方法
（一）钻探设备
在工程地质勘察当中，主要采用的钻探设备包括钻机、水泵、空气压缩机、动力机、传动装置等，此外还有一些与之组合搭配使用的拧管机、千斤顶等工具和材料。这些设备主要是以组合式、整体式等不同的装载形式存在。其中，整体式的装备主要包括自行式、牵引式、固定式等。根据不同的用途，钻探设备还能够分为不同的种类。一些设备是专门用于工程地质勘察中的钻探工作使用，还有一些设备能够在多个不同领域中进行应用。在进行工程地质勘察的过程中，主要采用岩芯钻探设备、取样设备等，对地质进行钻探和取样，从而获得准确的工程地质资料。
（二）钻探方法
我国工程地质勘察常用的钻探方法有冲击钻探、回转钻探、振动钻探和冲洗钻探；按照动力来源又将它们分为人力和机械两种。其中机械回转钻探的钻进效率高，孔深大，又能采取岩芯，因此在工程地质勘察中使用最广。但是，无论是何种钻探方法，在钻进的过程中，都需要实现破碎岩土、采取岩芯、加固孔壁。
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三、不同地质条件下钻探工艺的选取
（一）软弱粘性土层
在软弱粘性土层、可塑偏软粘性土层等地质条件的钻探当中，将螺旋钻钻具的叶片长度控制在1m左右的长度，其直径要比改换螺旋钻具钻孔的直径稍小。在0.5m到1.0m的范围当中进行每回次的进尺。考虑到螺旋钻自身存在着一定的厚度，在土样的取出过程中，其也会受到一定的扰动。因此，螺旋钻采取1.0m的进尺，实际取出土样则超过了1.0m以上的长度。其中，土层的塑性指标、螺旋钻的相关参数等，会对增加的长度数值产生影响。具体来说，如果土质越软，就会产生越小的长度增加值。因此，应当根据实际情况进行区别，从而对层位变化、层位状态等进行准确的分析。在软弱粘性土层中，钻探速度不应超过每分钟90转到每分钟100转。在慢提升和慢速钻进的过程中，孔内存在的水能够发挥出一定的润滑作用，从而使起钻的阻力降低。相反的，如果提高了钻具的转速和提钻上升的速度，地下水将会对其造成不良的影响，从而导致土样从叶片上脱落，无法实现良好的取样。在提钻过程中，如果产生了较大的阻力，应当利用油缸，将钻具进行缓慢的提升，不能采用回转提升的方法进行操作。由于土层较软，因此提出钻具之后，土层可能会发生缩径的情况。因此，在以后的钻探取样当中，应当对刮落部分进行准确的区分，并且对取样长度进行精确的计算。
（二）硬粘性土层
针对坚硬粘性土、硬塑粘性土、可塑偏硬粘性土等地质条件，在岩土工程勘察的钻探过程中，应当选择回转钻探。在实际操作中，要先慢速钻进，让钻头能够在土层中进行良好的切入。如果土层过于坚硬，可以适当进行加压钻进。在顺利切入土层之后，将钻进速度转换为中速，这样不但能够提高钻进速度，在回次进尺的时候，还能够有效的降低钻具提升阻力。在提升钻具的过程中，应当对速度进行良好的控制，避免孔底形成真空状态。在钻探过程中如果发生卡钻的现象，由于粘性土具有一定的抗拉硬度，因此不能采用转升的方法，而是应当将岩芯拧断，以降低提升阻力。在冲击回转钻进工艺的实际应用当中，应当严格控制泵量。在对可塑偏硬粘性土进行钻进的过程中，应采用低速的泵量。如果对硬塑粘性土和坚硬粘性土进行钻探时，则应采用中速的泵量。在采取岩芯的过程中，可以利用干孔卡取法进行获取。同时在提钻过程中，要尽量避免岩芯脱落，以确保良好的岩芯采取率。可以对活动分水头球钻具进行应用，从而更好地实现干钻取芯。
（三）砂层
在针对砂层地质的钻探当中，要根据地层中不同的颗粒粒径大小，选择相应的钻探工艺。对于砾砂、中粗砂来说，在钻进中可以采用无泵反循环的工艺，采取低速钻进。在钻进过程中，将钻进不断的进行浮动，快速下放并缓速上提，在孔底形成反循环。在进行提钻之前，应当及时地利用清泥浆进行洗孔，以确保良好的岩芯采取率。当孔内悬浮的砾砂、中粗砂等全部被泥浆带入泥浆池之后，才可以停泵，这样才能够避免沉砂卡钻的发生。此外，还应当进行0.2m到0.3m的停泵干钻，并且停止浮动钻具进行干钻卡芯。对于粉细砂夹粘性土的地质条件来说，在钻进过程中，应当对钻进压力进行有效控制，同时避免其上下活动。采用低钻速，调整到似流状态的泵量，再开始进行钻进。在每回次结束之前，也要采用清泥浆对孔进行清晰，将其中悬浮的粉细砂带入泥浆池，再停泵，防止沉砂卡钻的发生。然后同样进行0.3m到0.5m的停泵干钻，防止岩芯脱落。
总之，地质钻探工艺发展到目前为止，已经在多种钻探工艺上都取得了卓越的成就。地质钻探本身是一项复杂的工程，而复杂地层的钻探更是存在难度，需要钻探队员在多种钻探工艺中进行分析比对，在实践过程中不断总结，最终确立一种行之有效的钻探方法，攻克复杂地层的难关，为人类的需求提供更大的安全保障。
参考文献：
[1]《建筑工程地质勘探与取样技术规程》（JGJ/T87-2012）中国建筑工业出版社
[2]《岩土工程勘察规范》（GB50021—2001）（2009版）中国建筑工业出版社
[3]《工程地质手册》（第四版）中国建筑工业出版社
[4]《铁路工程地质手册》中国铁道出版社
[5]《岩土工程勘察》地质出版社
论文作者:岳资州
论文发表刊物:《基层建设》2016年7期
论文发表时间:2016/7/9
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