黑龙江省地质科学研究所 哈尔滨市150036
摘要：任何工程都需要以土壤为基础，因此，岩土工程是工程建设的基础工作，其数据的准确性对工程的整体质量、安全、效益都有直接影响，本文着重探讨在软弱粘性土、硬粘性土、砂及卵石和岩溶等地质条件下钻探工艺的特点与选取标准。
关键词：岩土工程 勘查 钻探工艺 选取
前言：岩土工程是由岩体和土体工程共同组成的，其最主要的任务是要查明施工场地的土层类、深度、分布等特征，其中就包括现场的钻探、取样与实验分析及现场测试等多个方面，为后续的工程施工提供准确的数据依据。作为工程建设最主要的基础工作之一，其是其他工程开展的前提，因此，其数据的准确性与可靠性将直接影响到工程的施工与质量、安全及效益。我国的国土面积广阔，地质环境也较为复杂，岩土层的变化也较大。本文主要针对钻探工艺进行分析。
1.钻探设备及工艺
岩土勘探工作是利用钻探设备从地表开始向下钻进，在地下形成圆柱形钻孔，并通过钻孔获取不同深度下的岩芯、土、水样品，将其送往专业的单位进行试验分析，获得专业的数据。岩土勘测的综合性很强，对工艺的要求也很高，除了对地层、测定界限要进行准确的划分，还需要进一步的进行原位测试，原味土的采集。因此，钻探工艺的水平对勘查的质量及后期的工程施工都有重要意义。
1.1 常见的钻探设备
所谓的钻探设备就是完成钻孔工作所必须的一切技术装备的综合，最为常见的就是钻机、钻探泵、空气压缩机、动力机与传动装置及与之配套的钻塔、拧管装置等等。一般我们可以按照装载的方式将其分类，分为整体式与组装式两种，具体上则可以将整体式按照可移动性将其分为固定式、拖引式与自行式三种。按照其用途可以将其分为工程地质、水文水井、工程施工、岩芯和取样钻探设备等。一般情况下，工程地质钻探设备多用于工业与民用建筑、桥梁、道路与码头等基础设施的工程地质勘查钻进。而水文水井钻探设备则主要针对水文地质勘查孔与水井的钻进。随着科技的发展，钻探设备的种类不断增多，用途也在不断增加。岩芯钻探设备与取样钻探设备能够在岩石、土层、或混凝土结构中钻进取样勘查。
1.2 钻进方法
从字面意思理解，钻进方法就是指在钻探或钻井工程中，向地下钻进时候所采取的一切方法与技术的总称。根据钻进工艺可以将其分为以下几类：正循环回转钻进、反循环钻进、振动钻进、螺旋钻进、冲抓锥（斗）钻进、潜水钻进、冲击钻进。按钻进时是否采取岩芯，又可分为取芯钻进与不取岩芯钻进。按回转钻进时破碎岩石所使用的磨料，又分为硬质合金钻进、钻粒钻进和金刚石钻进等。?
2.针对不同地层的钻探工艺
地层不同，环境也不同，因此，所采用的工艺也必须要有一定的差异，针对最为常见的几种地层可以采用以下的钻探工艺。
2.1 粘性土的钻探工艺
软弱粘性土具有强度低、压缩性很大、渗透系数很小、触变性及流动性大的特征，针对这些特点，一般可以选用重锤冲击钻进和长/短螺旋钻进，如果环境位于地下水位以下，可采取套管螺旋钻进或冲击回转钻进。相比较之下，重锤冲击钻进效率不大，而且对孔底附近一定范围内的地层有一定的负面影响。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆螺旋钻进通过电动机带动螺旋钻杆在钻压作用下使钻头回转吃入地层，将地层按螺旋线逐步切削，切刮下的土质碎屑沿螺旋叶片上返到孔口，这一方法的优势就是效率高，而且设备不用清洗。长螺旋钻进的直径不能超过一米，深度一般在15——20m之间。端螺旋钻进类属非连续型钻机，与长螺旋钻相比，效率较低，一般孔径为2-3m，深度也不超过30m，最深也要控制在50m。与前两种相比，冲击回转钻进对泥浆比例要求要更高一些。
硬塑状黏土的钻进与上一种有一定差异，一般的钻进方法在粘性较大的时候可能会出现埋钻、钻杆折断的情况，而且对土层的扰动较大，对此，要尽可能的选择小肋骨钻头，冲击回转钻进的方法。一般可以将冲击回转钻进技术分为液动、气动与气液混合动力三种，该技术优势明显，其效率高，钻头的寿命也较长。液动冲击回转钻进以清水或泥浆形成高压作为动力，钻孔直径一般为56-130mm，最大不超过400mm，钻孔深可达800-1000m；气动冲击回转钻进以高压空气为动力，钻孔直径介于65-228mm之间，最大可达到762mm。在工程施工过程中要遵循先慢后快的原则，确保工作可以顺利进行。
2.2 砂层
砂层的钻探工艺与沙粒的粒径有一定的联系，而且受地下水情况的影响。螺旋钻进适合砂土中粘粒含量较高且砂粒主要为粉细砂的地质环境，如果工程队钻进的深度有要求，则可以在施工的后期采用小直径螺旋钻。如果地质是粉细砂杂粘性土，则要适当的降低钻速，降低压力。回次终了前，应以泥浆清洗钻孔，将孔内悬浮的粉细砂带入泥浆池后方可停泵，减小沉砂卡钻事故发生的几率，停泵后干钻0.3-0.5m，确保岩心不脱落。而对于中粗砂、砾砂及地下水位以下的沙土，一般情况下多选用硬质合金钻头，该钻头具有转低速、灌浆泵吸反循环钻进，在工作的时候要不断的浮动钻具，慢提快放，形成空底反循环。
2.3 卵石层
进入到卵石层对工艺的要求也发生了新的变化，该地层受到厚度、密实度、含水率和粘性土填充情况影响，需要选用不同的工艺。如果地层厚度不大，泥浆护壁回转钻进方式就可以，但地层的厚度过大，粘性含量较低的情况下，则尽量要选用根管钻进，在根管的选择上要以进尺的连续性与顺利性为前提。如果地层密实度较高的情况下，则可选用回转钻进的方法，为了避免孔壁发生坍塌，可使用黏土球的方法，暂时发挥保护作用。一旦出现坍塌现象，则要立即采取应对措施，可以加大泥浆的浓度或者达到一定深度后，将钻具拔出，放入根管继续跟进，一般钻速最好可以控制在20-40r/min为宜，对于套管中可能留有卵石，导致丝扣脱滑现象，可采用反丝套管。砂层和卵石层钻进过程中，高质量的泥浆可有效防止孔壁的坍塌。
结束语：
我国幅员辽阔，地大物博，广袤的地质环境，变化多端的地质条件，这些都给岩土工程工作带来了巨大的阻碍，科技的发展，时代的进步，钻探工艺也在不断提高，但仍然有些问题无法克服，获取数据的难度仍然很大，这就要求地质勘探人员根据具体的环境选用具体的勘探方法及勘探工艺，灵活选用适合当地的钻探技术与方法，在施工过程中也要注意观察，对地层的变化情况及时掌握，一旦发现问题，及时修改方法，减少错误，提高工程质量，确保工程的安全，达到科学勘探的目的。
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论文作者:高原
论文发表刊物:《科技新时代》2019年9期
论文发表时间:2019/11/20
标签：地层论文; 工艺论文; 螺旋论文; 粘性论文; 钻孔论文; 泥浆论文; 方法论文; 《科技新时代》2019年9期论文;