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工程地质勘察中钻探技术的应用张红波

发表时间：2020/10/14 来源：《基层建设》2020年第19期作者：张红波韩世鹏

[导读] 摘要：随着地质勘探技术的研究力度不断提升，整体工作水平得到了极大提高。

        陕西省水利电力勘测设计研究院勘察分院陕西咸阳 712000
        摘要：随着地质勘探技术的研究力度不断提升，整体工作水平得到了极大提高。近年来建设行业的发展规模越来越大，各种各样的基础建设项目都在不断开展的过程中，尤其是工程地质勘察中的钻探技术应用，发挥出越来越重要的作用，已经成为工程地质勘察中重要的技术手段。因此要进行较为科学的地质勘探工作，结合地质理论进行实际工作，旨在为我国工程地质勘察工作提供发展依据。
        关键词：工程地质勘察；钻探技术；应用
        1工程地质勘察的意义和特点
        1.1意义
        工程地质勘察的主要目的是调查研究和分析评价建筑场地和地基的工程地质条件，为设计和施工提供可靠的地质依据。例如：岩石空间分布、时间分布、土质状况和水体条件等，高质量的工程地质勘察有利于工程设计人员对施工方案做出调整和改进，从而使施工方案更具合理性。因此，工程地质勘察对工程建设具有重要意义。
        1.2特点
        基于当前的科技水平，工程地质勘察一般是采用钻探勘察的方式，这是由于钻探技术的适应性强，可以用于不同类型和不同地质的环境中，使勘察的准确度得到了很大的保障。然而，在应用钻探技术之前首先需要熟悉现场的环境，充分考虑地质情况以及地质岩性等情况，同时还要对现场的需求状况进行一定的了解，另外，还需要掌握合理的操作方法以及建立相应的管理制度，这样才能保障勘察结果的准确性，同时还能够对地层框架进行更加精准的探究，避免勘察数据出现虚假情况，从而提高整个工程的勘察质量。
        2当前地质工程勘察存在的问题
        2.1监理制度不够完善和优秀勘察人员较少
        地质勘察是一项专业度较强的工作，勘察指标以及技术的多样化、复杂化，都要求员工要具备完整的专业知识。数据繁杂和计算繁杂都是勘察工作的重难点，也是地质勘察质量优劣的基本前提。然而我国当下地质勘察方面的优秀人才较少，这是勘察单位所面临的主要问题，还有一部分优秀人员处在指挥位置，实际勘察人员的专业水平和技术水平并未达标。
        2.2市场问题
        随着时代的快速发展，工程企业和工程项目也在不断增多，地质勘察项目也逐渐变得市场化，相关的承包地质勘察的勘察团队也在不断增加。由于这部分群体在市场中占据了绝大多数份额，使得勘察工程的质量直线降低。勘察市场专业人员和业余人员的失调，使得一些根本没有技术和专业知识的人员或者资历较浅的人员主导了勘察市场的地位，如今，大量的外挂单位和皮包公司涌入市场，专业的勘察单位由于“硬实力”不足，被排挤出市场，这种低劣的上次竞争加剧了勘察市场竞争的恶性循环，让地质勘察这一领域失去了原有的现实意义。
        3地质钻探技术分析
        3.1绳索取心钻探技术
        绳索取芯钻探技术又叫不提钻取芯钻进，顾名思义，在进行取芯工作的过程中，只要用绳索将岩心取出来，那么就完成了实际工作。如果在取心过程中出现堵塞问题，就要采用专业的打捞工具重新开始施工操作，这整个过程中要避免钻杆出现挪动问题。在进行实际工作的过程中，由于整体工作流程较为简单，使用钢丝绳开始取心工作，那么就不需要借助外力帮助，这也是主要特别之处，如果钻头出现损坏，才需要用到钻杆进行实际工作。
        在应用这种技术进行钻孔工作时，设计深度适中，因此整体施工操作没有太大难度，主要是利用系着钢丝绳的打捞器开展工作，整体工作时间有效减少，并且可以在必要时候切断钢丝绳。由此可见，利用这类技术可以减轻工作人员的实际劳动强度也可以实现较为高效的成本控制工作。从目前应用情况来看，这类技术为地质勘察工作提供了许多技术便利，并且取得了一定程度的工作进展。但非常重要的是要做好基本准备工作，要采用质量上乘的材料开展实际工作。
        3.2液动潜孔锤钻探技术
        液动潜孔锤钻探技术的主要工作原理，是输送清洗液之后，由液体冲击力带动潜孔锤开始实际工作。在整个工作的过程中，潜孔锤在带动作用下会不断冲击岩石，从而帮助钻头向内前进，之后完成钻探工作。输送清洗液的主要目的是为了推进潜孔锤，其主要工作是通过泥浆泵来实现的。开展工作的过程中，通过反复进行机械运动，从而发出冲击力，在进行整体工作的过程中，也具有较为规律的工作特性。由于岩石的整体特点较为显著，在开展工作的过程中，要避免出现各类钻进问题。在进行技术应用工作时中，冲洗力所产生的冲击力，将力量传达给钻头之后，不断钻进从而最终取得岩石样本。整个工作过程中，泥浆泵是最初的动力来源。和传统钻探模式相比较，这种钻探技术的力量效果更加明显。在进行钻孔工作的过程中，也可以了解到，岩石脆性较高，但整体结构较为牢固，在这类地质结构中进行实际工作，可以更大程度上提升工作效率。另外，在进行泥浆泵的泥浆材料选择工作时，应当选用顺滑程度较好的泥浆材料，避免因为颗粒问题造成材料磨损过度，这也能提升施工设备的使用寿命。从目前情况来看，这类技术在我国建筑行业的应用范围较为广泛，因为整体操作较为简单，所取得的岩石样品的质量较高，综合来看也有极大的应用价值。另外，泥浆泵的动力来源，也使整体工作的能源消耗量降低，从而在提升工作效率的同时，践行可持续发展工作。
        3.3反循环钻探技术的分类和应用
        在工程地质勘察过程中，可以根据地质不同将反循环钻探技术分成两类，分别是水力反循环和空气反循环。

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水力反循环是以水和泥浆为介质的，所以一般是在水源较为充足的地方使用，通过运用水力反循环技术，在钻杆的帮助下将介质转送到孔底，然后再利用钻头来获取柱状岩心，最后把介质传递到地表。这种技术有利有弊，优点是减少埋钻、断钻杆等孔内事故发生，岩芯采取率高可以获得更为完整的岩石，同时增加了勘察的准确性，而且此技术不需要高强度的劳动；缺点是要消耗大量的时间和水资源，成本投入较多。空气反循环技术通常是用于水资源较为缺少的地区，将空气当成介质，在双臂钻杆外管的帮助下将压缩空气传到孔底，空气在受到膨胀后会产生很强的冲击力，这些冲击力会推动孔底潜孔锤撞到岩石上，最终钻杆能够把多余的空气和岩石碎屑带到地面，从而达到对岩屑的监测分析。与水力反循环进行比较，空气反循环能够用于干旱地区，而且只需要较低的工作强度，耗时也较短，大大降低了施工成本。但是空气反循环技术也存在一定的缺点，例如，不能像水循环技术一样取出代表性较强的完整的岩石，仅仅只能取到岩石碎屑，因此会对勘察结果产生一定的影响。所以，在工程勘察过程中，需要工作人员根据实际地质情况运用合适的勘察技术。
        3.4组合钻探工艺
        从这类工作的角度来说，就是将不同的技术进行融合应用，从而取长补短，完成较为高效的钻探工作，避免出现各类技术偏差问题，提升钻探成果的有效性和科学性。选择组合钻探工艺，也能全方面发挥钻探工艺的应用价值，从不同发展角度完成工作。
        3.5螺杆马达驱动
        螺杆马达驱动是现阶段应用比较广泛的一种新型地质钻探技术。螺杆马达技术在实际应用过程中，与传统的稳定组合钻具相比，具有非常多的优势特点。在两者的优点比较分析时，发现稳定组合钻具在地质钻探实施过程中，需要投入的成本比较低，结构也具有简单化的特征，比较容易操作，同时对冲洗液本身的性能要求并不是很高。而螺杆马达新技术在使用时，可以根据实际情况，对倾角、方位角等进行有针对性的调节，同时还可以保证随钻测量的高精准度。同时，螺杆马达还具有非常良好的定向效果，对设备的能力要求并不是很高。在应用范围方面，稳定组合钻具在应用时，主要是应用在一些定向精准度要求并不是很高的稳定层，而螺杆马达则是应用在一些对定向精准度要求比较高的地层瓦斯抽采长钻孔等地质环境中。
        3.6反循环清孔工艺
        反循环清孔的定义其实就是沉渣直接从导管当中排出，这种工艺手段就可以称之为是反循环清孔。这种工艺手段在实际应用过程中，其中会涉及多种使用方式，比如比较常见的就是泵吸法、空气洗泥机法等。这种工艺在应用时的整个操作过程相对比较简单，而且清孔的效果也比较明显，所以推广速度普遍比较快。该方法在利用时，主要是通过对空压机内部的压缩空气进行合理利用，对导管内的凤管进行合理安装，并且将其直接输送到对应的桩孔当中，高压气在此时可以与泥浆实现有效混合，最终在导管内部可以形成一种密度与泥浆相比要更小的浆气混合物。这样在实践中，可以不断形成流动，由于导管的内断面积在其中相对比较大，所以就会形成具有非常大流速、流量的反循环。
        3.7受控定向钻进技术
        近年来，随着科学技术不断进步和快速发展，越来越多的新型技术被广泛应用在各个领域中。尤其是页岩气的开发和利用，促使受控定向钻进技术有了飞跃的发展。该技术在提出以及具体应用过程中，其主要是在整个地质钻探过程中，可以促使钻孔根据实现已经设计好的轨迹，实现有针对性地钻进操作，同时在实践中可以实现钻进的基本目标。与此同时，受控定向钻进施工工艺在提出以及具体应用过程中，液动螺杆钻在其中可以被看作是主要的设备类型之一，在下钻背景下，也可以实现无载荷条件的有效落实。钻具在实际应用过程中，一旦在启动之后，就会缓慢下放，一直到钻头可以达到孔底之后，会根据实际情况的不同，逐渐对钻压进行增加，一直到正常钻压为止。
        4我国地质钻探技术的发展趋势
        4.1钻探方法的发展趋势
        从目前阶段的发展情况来看，传统模式下的钻探技术难以满足应用需要，其主要的技术弊端也逐步显现。随着我国钻探技术水平不断提升，如何能够实现最优化的钻探工作，在减少人力支出的同时，提升整体工作效率，这也是需要进行研究的主要方向。同时要进行钻孔区域的研究工作，我国地质方面的专家学者也应该大力开展研究工作，进行新型钻探技术的研究工作，也为钻探方法的未来发展提供技术动力。
        4.2地质钻探设备的发展趋势
        随着人们对钻探工作的技术要求越来越多，也对钻探深度和实际工作效率也提出了新的要求。在传统模式下运营的钻探设备，所能开展的钻探深度过于浅显，无法满足当前的工作需要。为了解决这些问题，提升整体工作效率，就要积极利用具备自动化钻探功能的技术设备，也要应用具有多种功能的钻探设备。由此可见，在进行钻探设备研究工作的过程中，要进行配套技术设备的研究工作，从而实现全面化的技术研究工作，从而提升地质勘探设备的技术水平。
        结论
        综上所述，我国的各项基础工程正在不断的完善，地质工程的勘察量也在不断增多，所以岩土工程的地质勘察工作也越来越受到重视。地质勘察人员要摆正自己的工作态度，充分认识到工程地质勘察的重要性以及影响岩土工程质量的因素，在掌握勘察技术和专业知识的前提下，采取合理有效的钻探技术，以此来全面提升地质勘察的质量，保证地质工程能够顺利开展。
        参考文献：
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        [2]王军.分析地质工程勘查中钻探技术的方法及其应用效果[J].世界有色金属，2018（08）：190-191.
        [3]张彪.地质岩心钻探技术及其在资源勘探中的应用研究[J].世界有色金属，2018（22）：231-232.
        [4]常新.地质工程勘查中钻探技术的方法及其应用分析[J].黑龙江科技信息，2019（08）：104.