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浅谈地质资源勘查工程中钻探技术

发布时间: 2022-08-31 16:05:03 浏览:

摘 要 随着我国经济的不断发展,以土木工程建设为主的施工单位也得到了迅速的发展。在一个工程项目施工过程中,地质勘查工作是工程项目的最基本的环节,也是最关键的工作环节。在当前的地质勘查过程中,由于工程项目的质量要求越来越高,所以要求在地质勘查工作中所掌握的资料更加准确,采用钻探技术可以提高工作效率,从而保证勘测地质资料的可靠性。

关键词 工程勘察;钻探信息;钻探方法

1 工程勘察

所谓工程勘测也就是对于需要建设工程项目进行合理的审查,其中包括对环境、地质条件等各个方面的勘测,其主要是对于城市建筑工程、公路铁路工程、水利工程等各个工程通过对地形地质条件、水文条件等要素的评定、探测等,从而给工程项目提供良好的信息数据,以便于工程项目的施工。工程地质钻探是当前最为常见的一种勘测手段,它主要是对工程项目所建设的地方的岩土进行全面的分析,从而在原地对其进行测试。在勘测过程中,为了能够保证勘测资料的可靠性以及准确性,采用钻探技术是最佳选择,尤其是在勘测中遇到地下有较多的碎石土、岩层、砂石等结构复杂的地质结构,采用钻探技术可以有效地探测出该结构,并且能够在探测过程中取得各种参数,从而保证地质资料的准确性,提高工程项目的质量,还在一定程度上节约了经济成本,消除存在在工程当中的安全隐患以及质量缺陷。

2 钻探信息对钻探方法选择的影响

工程地质钻探作为当前地质资源勘测工程的最主要手段,就必须要确保钻探信息准确,这样才能够确保地质资料的准确性[1]。所谓钻探信息也就是在采用钻探技术实施勘察的过程中,为了能够提高钻探的工作效率,提高地质勘测资料的准确性,就需要施工人员从探测的全过程来反映真实情况,而这种反映出来的实际情况也就是钻探信息。在地质勘查过程中,工程师往往会对第四系浅部进行勘测,也就是对于岩石、碎石、砂层等土层进行勘测,在使用钻头钻入土层的过程中一定要注意的是,工程师必须要一次性将钻头钻入到土层中,而且在钻入之后工程师一定要获取最准确的信息,例如土层中颗粒的组成部分以及土壤的密实程度等等。通常情况下,在实施钻探技术的过程中,可以根据地质勘查的需要以及实际情况来采取钻探方法,最为常见的方法主要有:回转取芯钻进、锤击取芯钻进以及螺旋取样钻进。在勘察过程中如何采用合理的钻探技术来进行,以保证地质勘测资料的精准性,这是施工单位以及工程师亟须解决的问题。在地质结构勘测中,影响钻探信息的精准性主要体现在两个方面:其一是岩心采取率;二是回次进尺率,下面主要对这二者进行阐述。岩心采取率:岩心采取率主要用于衡量钻进过程中揭露各土层的厚度和埋藏深度的准确程度。岩心采取率用系数δ来量度。

δ=(L2-L1)/(L0-L3)

式中:L2—本回次岩芯长度,m;

L1—上回次岩芯残留长度,m;

L0—本回次进尺,m;

L3—本回次岩芯残留长度,m;

δ越接近1,揭露各土层的厚度和埋藏深度的准确程度越高,获取地质资料的准确性越高。回次进尺率:回次进尺率主要用于衡量钻进效率的指标。回次进尺率用系数η来量度。

η=(H2-H1)/(Ho-H1)

式中:H0—本回次钻进结束钻孔深度,m;

H1—上回钻孔实际深度,m;

H2—下回次下钻后钻孔实际深度,m;

η越接近1,有效进尺越多,钻进效率越高。

在軟塑或流塑土层中,当选用回转取芯钻探或锤击取芯钻探时,根据长期观察和数据总结,δ值在0.2~0.4左右、η值在0.2~0.5左右,回次进尺效率低,难于保证钻探效率和钻探质量。当选用螺旋取芯钻探时,δ值在1~1.2左右、η值在0.9~1左右,可获得较高回次进尺效率高,可保证钻探效率和钻探质量;在硬塑土层中,当选用回转取芯钻探或锤击取芯钻探时,δ值在0.9~1.0左右、η值在0.9~1.0左右,回次进尺效率高,可保证钻探效率和钻探质量。当选用螺旋取心钻探时,δ值在1~1.2左右、η值在0.7~0.8左右,难于保证钻探效率和钻探质量。针对碎石类土的钻探方法,在工程地质钻探中,碎石类土地层是常见也是实际工程中最困难地层之一,这种地层是一种典型的力学不稳定地层,其基本特征是结构松散、无胶结,呈大小不等的颗粒状,受地下水的影响。这种地层一旦被钻开,就很易破坏原来的相对稳定或平衡状态,使孔壁失去约束而产生不稳定。主要表现在钻进时易发生塌孔、冲洗液漏失严重,易发生卡、埋钻等孔内事故。在这种地层中钻进的关键是选择合理的钻进方法,采用先进的钻进技术,重点预防钻进时的冲洗液漏失及孔壁坍塌[2]。

3 不同钻探技术的使用范围

对于松散的卵碎石类地层,其卵、砾石个体的活动自由度较大,套入条件较好,易钻进也易坍塌,适用跟管钻进,对于较密实的卵碎石层,卵、砾石个体活动的自由度较小,钻进中孔壁坍塌程度较小,适用于裸孔钻进;②含水量较小的卵碎石层钻进时孔壁坍塌程度相对较小,若其较密实,适用于裸孔钻进,含水量较大的卵碎石层易于钻进,孔壁也易坍塌,护壁成为主要考虑因素,适用于跟管钻进,当地层为黏性土充填时,也可用裸孔钻进;③考虑到卵碎石粒径大小在钻进中的影响,钻具器材口径的选择应适当,口径太大或太小都难以取得较好的总体效果。通常正常钻进中选用127钻具或146钻具为宜,这样对于粒径小于岩芯管内径或钻头内径的卵、碎石个体,可正常套入钻进,对于粒径大于岩芯管内径或钻头内径的这类地层,可适当加大钻具口径或改用较小口径以破碎个体为目的进行钻进。

4 结束语

随着我国经济和科技水平的不断提高,以土木工程为主的施工企业也得到了明显的发展。然而在一个工程项目施工之前,地质勘测是首要工作,地质勘测信息的精准性直接关系到后期的设计、施工的质量,所以它也是最为关键的工作环节,钻探技术通常是对存在较多碎石、砂石等土质结构进行勘测,只有获得的钻探信息够准确,才能够使工程师拥有更准确的地质勘测资料,以供工程项目后期设计与施工之用。随着社会的发展,勘测技术也会不断发展,相信在未来的工程项目建设过程中,地质勘测资料会更加的准确,工程的质量也会进一步得到保证。

参考文献

[1] 李世忠.钻探工艺学(上册)[M].北京,地质出版社,1992.

[2] 曾祥熹,陈志超.钻孔护壁堵漏原理[M].北京,地质出版社,1986.

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