工程地質(zhì)勘探中的鉆探技術(shù)應(yīng)用論文
工程地質(zhì)勘探中的鉆探技術(shù)應(yīng)用論文
隨著我國近年來地質(zhì)勘察工程的不斷發(fā)展,使得工程地質(zhì)勘探中的鉆探技術(shù)應(yīng)用的越來越廣泛,主要是依靠其精準(zhǔn)的分析能力以及廣泛的適用能力。以下是學(xué)習(xí)啦小編為大家精心準(zhǔn)備的：工程地質(zhì)勘探中的鉆探技術(shù)應(yīng)用相關(guān)論文。內(nèi)容僅供參考，歡迎閱讀!
工程地質(zhì)勘探中的鉆探技術(shù)應(yīng)用全文如下：
摘 要：建筑行業(yè)的飛速發(fā)展使其在施工過程中面臨著更多的安全問題及質(zhì)量問題，特別是在實(shí)際施工之前要充分做好工程地質(zhì)的全面勘探，這其中的鉆探技術(shù)就是地質(zhì)勘測(cè)中的主要施工途徑，不僅能夠保證施工隊(duì)伍及時(shí)了解施工地點(diǎn)的地質(zhì)特征，而且能夠提升建筑工程的完成效率以及整個(gè)工程的質(zhì)量。該文主要介紹了工程地質(zhì)鉆探的主要特點(diǎn)及適用條件，同時(shí)對(duì)工程地質(zhì)鉆探的特殊要求、鉆探方法、鉆探設(shè)備、鉆孔設(shè)備進(jìn)行了深入的討論，從而為鉆探技術(shù)的應(yīng)用提供專業(yè)的參考依據(jù)。
1 工程地質(zhì)鉆探的主要特點(diǎn)及適用條件
進(jìn)行建筑工程地質(zhì)勘探時(shí)普遍應(yīng)用的途徑就是鉆探施工技術(shù)。鉆探技術(shù)應(yīng)用的范圍較廣，適用性較強(qiáng)，不論是何種地質(zhì)條件、何種工程建筑類型，只要滿足工程地質(zhì)勘探的要求，就可以應(yīng)用鉆探施工技術(shù)。
在進(jìn)行工程地質(zhì)勘探過程中應(yīng)用鉆探技術(shù)需要注意以下四點(diǎn)：第一，應(yīng)用鉆探技術(shù)前，要考慮建筑工程施工地點(diǎn)的地質(zhì)地貌特點(diǎn)，根據(jù)建筑工程的類型及施工特點(diǎn)，確定鉆孔的分布。例如，在工民建工程施工過程中，確定鉆孔的分布的依據(jù)是建筑物的輪廓線;但是在水利工程施工過程中，應(yīng)該根據(jù)水壩的壩軸線確定鉆孔分布。第二，一般的建筑工程，在開展鉆探工作時(shí)，鉆孔的深度比較淺，平均深度在9m-10m，因此采用簡單的鉆探方法，使用簡單易操作的鉆探設(shè)備即可。但是像大型水利工程、具體地區(qū)的地質(zhì)勘探工程等，應(yīng)用鉆探技術(shù)時(shí)就需要深度較大的鉆孔。第三，鉆探技術(shù)的基礎(chǔ)操作是鉆孔，鉆孔的目的是勘測(cè)建筑工程施工地點(diǎn)的地質(zhì)地貌、水文、巖石等特征，除此之外，鉆孔可以方便施工單位技術(shù)人員在施工地點(diǎn)取樣進(jìn)行試驗(yàn)，因?yàn)樵囼?yàn)與鉆孔大都是同時(shí)進(jìn)行的，所以會(huì)影響建筑工程的鉆探進(jìn)程。第四，工程地質(zhì)勘探中應(yīng)用鉆探技術(shù)需要注意鉆孔的結(jié)構(gòu)、方法以及觀測(cè)鉆孔進(jìn)程并進(jìn)行記錄等。
在工程地質(zhì)勘探中應(yīng)用鉆探技術(shù)，可以保證鉆探的精確度，方便技術(shù)人員提取樣本。應(yīng)用鉆探技術(shù)可以加深勘探深度，加快鉆進(jìn)速度。
2 工程地質(zhì)鉆探的特殊要求
工程地質(zhì)鉆探的目的是為建筑工程設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)，保證建筑工程的施工質(zhì)量，因此在應(yīng)用鉆探技術(shù)時(shí)，要嚴(yán)格控制鉆進(jìn)方法、鉆孔結(jié)構(gòu)以及鉆進(jìn)過程中的觀測(cè)編錄等。建筑工程地質(zhì)勘探中應(yīng)用鉆探技術(shù)要求巖心采取率高于80%，工程建筑的軟弱夾層與斷層破碎帶高于60%，在鉆探過程中，巖心采取率一般很難達(dá)到80%。為提高鉆探的巖心采取率，需要依據(jù)工程施工地面的巖層性質(zhì)選擇合適的鉆進(jìn)方法。例如，在軟弱夾層與斷層破碎帶鉆孔時(shí)，應(yīng)該選擇干鉆，進(jìn)行低速鉆孔。
應(yīng)用鉆探技術(shù)的同時(shí)要確保施工現(xiàn)場(chǎng)的水文、地下水位測(cè)試工作的正常開展，所以要根據(jù)工程施工地點(diǎn)的含水層位置及有關(guān)試驗(yàn)要求選擇合適的鉆進(jìn)方法，合理確定鉆孔分布。對(duì)不同的含水層要換徑并分層止水，加以隔離，換徑、分層止水的次數(shù)與含水層的數(shù)量呈正比。鉆孔的直徑一般為91毫米，孔身結(jié)構(gòu)確定依據(jù)是換徑的位置及次數(shù)。若在基巖而以上的砂卵石層中作抽水試驗(yàn)千鉆，不允許使用泥漿加固孔壁的辦法。一般鉆孔要直，不能發(fā)生彎曲;孔壁要求光滑規(guī)則，同一孔徑段應(yīng)大小一致。這些要求在鉆探操作工藝上給予滿足。
鉆孔水文地質(zhì)觀測(cè)，是工程地質(zhì)鉆探的一項(xiàng)重要工作，藉以了解巖層透水性的變化，發(fā)現(xiàn)含水層之間的聯(lián)系，找到含水層水位的規(guī)律。若在巖層較堅(jiān)硬地區(qū)可借助巖心開展取樣工作，但是要注意巖石軟弱夾層與斷層破碎帶的保護(hù)。取樣過程中，為保證樣品的質(zhì)量，需借助先進(jìn)的取樣設(shè)備，采用科學(xué)的取樣方法，鉆探技術(shù)施工人員需要嚴(yán)格遵守取樣操作工序要求。
3 工程地質(zhì)鉆探常用的鉆探方法和設(shè)備
工程地質(zhì)鉆探的鉆探方法和設(shè)備的選擇依據(jù)是施工地點(diǎn)的地質(zhì)特征。鉆探方法有四種，分別是沖擊鉆探、回轉(zhuǎn)鉆探、沖擊回轉(zhuǎn)鉆探和振動(dòng)鉆探，其中沖擊鉆探和回轉(zhuǎn)鉆探是工程地質(zhì)勘探中經(jīng)常使用的兩種鉆探方法。鉆探方法若依據(jù)動(dòng)力來源劃分，可分為人力鉆探和機(jī)械鉆探，其中最廣泛使用的鉆探方法是機(jī)械回轉(zhuǎn)鉆探方法，因其具有高效率、鉆孔深、巖心采取容易等特點(diǎn)。目前，國內(nèi)外正在人力革新鉆探技術(shù)，逐步朝著全液壓驅(qū)動(dòng)、儀表控制、勘探與測(cè)試相結(jié)合的方向發(fā)展。
力學(xué)性質(zhì)，在工程地質(zhì)勘察中，應(yīng)結(jié)合勘探工作采取原狀土樣。但是在鉆孔中采取原狀土樣時(shí)受到很多因素影響，其中主要的是取土器的結(jié)構(gòu)和取土實(shí)用。取土器主要有限制球閥式取土器、上提橡皮墊活閥式取土器、回轉(zhuǎn)壓入式取土器和水壓活塞式取土器4種，這4種取土器適用于采取粘性土的原狀土樣。采取砂類土和飽水軟粘土就比較困難了，需要使用特制的取土器。如采用厚壁管靴長筒上提活閥式取土器，反旋活閥分節(jié)取土器和真空活塞取砂器等，采取地下水位以下的原狀砂類土和軟粘土樣，效果較好。原狀土樣的采取方法主要有3種：第一種，擊入法。適用于較硬的土層中取樣，又可分為孔外及孔內(nèi)的輕錘多擊法和重錘少擊法。實(shí)踐證明，孔內(nèi)的重錘少擊法取樣效果好，效率高而且土樣擾動(dòng)小。第二種，壓入法。適用于較軟的土層中取樣，又可分為連續(xù)壓入和斷續(xù)壓入法。連續(xù)壓入法是借助活塞油壓筒或鋼繩滑輪組合裝置，將取土器一次快速均勻地壓入土中，土樣的擾動(dòng)較小，當(dāng)采用連續(xù)壓入法無法將取土器壓入土層時(shí)，則可采用斷續(xù)壓入法。第三種，振動(dòng)法。當(dāng)振動(dòng)鉆進(jìn)時(shí)，可利用振動(dòng)器的振動(dòng)作用將取土器壓入土中。這種方法對(duì)土樣的邊緣部分?jǐn)_動(dòng)較大。易受振動(dòng)液化的土層不適用。
為了保證土樣的質(zhì)量，除了對(duì)取土器和取土方法進(jìn)行選擇外，還應(yīng)注意鉆探方法、鉆孔結(jié)構(gòu)、清除孔內(nèi)殘土、操作方法和土樣封存及運(yùn)輸?shù)雀黜攩栴}。
4 工程地質(zhì)勘探鉆孔類型及其適用條件
鉆孔的類型指的是鉆孔的角度及其方向。鉆孔的角度即是鉆機(jī)的立軸鉆桿與地平線的夾角，也叫做鉆孔傾角。按照鉆孔傾角及其變化情況，可將鉆孔分為鉛直孔、斜孔、水平孔和定向孔4種。在進(jìn)行工程地質(zhì)勘探時(shí)，為了能取得盡可能多的地質(zhì)資料，又節(jié)省鉆探工作量，鉆進(jìn)方向最好與不同巖性接觸而或與斷層而垂直。
4.1 直孔
直孔傾角為90度。在工程地質(zhì)鉆探中此類孔最常用適于查明巖漿巖的巖性巖相、巖石風(fēng)化殼、基巖石以及第四紀(jì)覆蓋層的厚度及性質(zhì)、緩傾角的沉積及斷裂等。作壓水試驗(yàn)的鉆孔一般都采用鉛直孔。
4.2 斜孔
斜孔傾角小于90度。當(dāng)鉆孔傾角小于90度時(shí)，需要表明鉆孔的方向。例如，在沉積巖巖層應(yīng)用鉆探技術(shù)，鉆孔角度多數(shù)大于65度，在鉆進(jìn)時(shí)應(yīng)該選擇和巖層斷層帶相反的方向。斜孔勘探一般用在水電、水利工程的地質(zhì)勘探，目的是了解水利工程的地質(zhì)結(jié)構(gòu)。若勘探峽谷工程或河床較窄的工程，最好選用斜孔鉆進(jìn)方法，既可以避免在河中央布孔的困難，也可以有效控制河床結(jié)構(gòu)。
4.3 水平孔
水平孔的傾角多數(shù)為0度。水平孔一般在坑探工程中布置可作為平銅、石門的延續(xù)，用以查明河底地質(zhì)結(jié)構(gòu)、進(jìn)行巖體應(yīng)力量測(cè)、超前探水和排水。在河谷斜坡地段用以探查岸坡地質(zhì)結(jié)構(gòu)等效果比較好。
4.4 定向孔
在工程地質(zhì)勘探過程中，根據(jù)工程地質(zhì)的具體情況，采用某些先進(jìn)技術(shù)，使鉆孔方向隨著深度的變化而改變，實(shí)現(xiàn)鉆孔定向鉆進(jìn)，定向鉆孔的角度大于60度。例如，對(duì)上緩下陡的巖層進(jìn)行鉆孔，鉆孔需要保持一定的深度間隔，可以在一個(gè)鉆孔中控制多個(gè)定向孔，鉆進(jìn)同一巖石層，定向鉆孔方向要求與巖石層垂直。定向鉆孔工藝在操作時(shí)比較復(fù)雜，目前國內(nèi)采用的是在一個(gè)鉆孔中控制多個(gè)定向分支孔的方法開展定向鉆孔工作。
5 鉆探技術(shù)的具體分析
地質(zhì)鉆探技術(shù)簡單的來說，就是通過對(duì)地下進(jìn)行鉆孔從而打碎巖石的一種施工方法，同時(shí)，地質(zhì)鉆探技術(shù)是一種對(duì)地下巖層材料信息和實(shí)物資料，以及礦石品位的評(píng)價(jià)和計(jì)算儲(chǔ)量進(jìn)行驗(yàn)證的一種重要的技術(shù)手段。由于地質(zhì)鉆探的目的不一樣，所以使用的鉆探工藝與鉆探裝備也不相同。目前，我國對(duì)鉆探技術(shù)投入了許多人力資源、物力資源和財(cái)力資源，使我國的鉆探技術(shù)逐漸形成一個(gè)技術(shù)體系，在地質(zhì)勘測(cè)中，常用的一些鉆探技術(shù)包括繩索取心技術(shù)、新型的節(jié)水鉆探技術(shù)、液動(dòng)潛孔錘鉆探技術(shù)、以及反循環(huán)鉆探技術(shù)等。
5.1 繩索取心技術(shù)
繩索取心技術(shù)不依賴鉆孔直接用鋼絲繩打撈器提取出巖心，只有在鉆頭損壞或更換鉆頭時(shí)才會(huì)使用鉆機(jī)。采用繩索取心技術(shù)進(jìn)行地質(zhì)鉆探的技術(shù)要點(diǎn)分別是：第一，繩索取心技術(shù)設(shè)備包括具有良好性能的鉆桿、雙層或三層的巖心桿、鋼絲繩索打撈器等。第二，鉆機(jī)的鉆頭需選用金剛石材料，因其具有高強(qiáng)的適應(yīng)性。第三，需使用高性能的鉆機(jī)和泥漿泵。第四，繩索取心技術(shù)操作人員需要進(jìn)行專業(yè)的技術(shù)培訓(xùn)，掌握相應(yīng)的技術(shù)要領(lǐng)。
繩索取心技術(shù)因其效率高、節(jié)省鉆進(jìn)時(shí)間，廣泛應(yīng)用在工程地質(zhì)勘探中。例如在天然氣鉆探、石油鉆探、冰層鉆探、礦產(chǎn)鉆探中等多領(lǐng)域中。同時(shí)，繩索取心技術(shù)的鉆孔深度不大，可有效減少鉆桿與鉆進(jìn)的摩擦，延長鉆孔設(shè)備使用時(shí)間。
5.2 反循環(huán)鉆探技術(shù)
依據(jù)循環(huán)介質(zhì)不同可以將反循環(huán)鉆探技術(shù)分為空氣反循環(huán)技術(shù)和水利反循環(huán)技術(shù)。水利反循環(huán)鉆探技術(shù)將泥漿或水運(yùn)送到孔的底部，提取鉆頭后得到巖心。空氣反循環(huán)鉆探技術(shù)以空氣作為循環(huán)的媒介，使用雙壁鉆桿運(yùn)送空氣至孔底，潛孔錘會(huì)在孔底空氣膨脹產(chǎn)生的壓力的作用下，不斷撞擊巖石，提取鉆桿可以帶出部分巖屑，我們可以通過巖屑對(duì)巖層進(jìn)行研究。水利反循環(huán)勘探技術(shù)能提取較完整的巖石，提高巖石研究的精準(zhǔn)度，其缺點(diǎn)是在應(yīng)用時(shí)，鉆進(jìn)速度緩慢且耗費(fèi)大量水資源?？諝夥囱h(huán)鉆探技術(shù)有效節(jié)約成本，實(shí)現(xiàn)節(jié)水鉆進(jìn)，適合在干旱、缺水地區(qū)應(yīng)用，其缺點(diǎn)是通過巖屑無法研究巖層的特性，但其應(yīng)用范圍較廣，多用于固體礦產(chǎn)資源的勘探中，尤其是稀有礦產(chǎn)或破碎地層中。例如，第三、四系礫巖型金礦或賦存在構(gòu)造破碎帶、蝕變帶的金礦床的勘探中，用普通鉆進(jìn)方法很難獲取巖心，若使用水利反循環(huán)鉆進(jìn)技術(shù)會(huì)污染巖心，只能采用空氣反循環(huán)鉆探取樣，保證地質(zhì)研究結(jié)果的準(zhǔn)確性，提高鉆去效率。
5.3 液動(dòng)潛孔錘鉆探技術(shù)
我國在應(yīng)用和研究液動(dòng)潛孔錘這類鉆探技術(shù)時(shí)，所取得的研究成果在世界上都是處于領(lǐng)先地位的。其工作原理為用沖洗液來帶動(dòng)液動(dòng)潛孔錘工作，當(dāng)外界的力量沖打液動(dòng)潛孔錘時(shí)，液動(dòng)潛孔錘同樣也會(huì)將這部分能量傳遞給鉆頭，這時(shí)鉆頭就可以擊破巖石了，施工現(xiàn)場(chǎng)的泥漿泵就是輸送沖洗液的最佳工具，鉆頭的反復(fù)運(yùn)動(dòng)就可以產(chǎn)生有節(jié)奏的沖擊負(fù)荷。作為回轉(zhuǎn)鉆探技術(shù)的一種改進(jìn)技術(shù)，在沖擊力和回轉(zhuǎn)力的驅(qū)使下，液動(dòng)潛孔錘鉆探技術(shù)大大的提升了設(shè)備的鉆進(jìn)效率，并且也減少了打孔的成本。另外，液動(dòng)潛孔錘鉆探技術(shù)還能夠很好的利用堅(jiān)硬巖石脆性大并且抗剪強(qiáng)度低的特點(diǎn)，有效的解決鉆探復(fù)雜狀況以及無法保證鉆孔質(zhì)量的問題。
因?yàn)樵诓捎靡簞?dòng)潛孔錘鉆探技術(shù)時(shí)，其一直都是在高頻作業(yè)的，所以這種技術(shù)對(duì)于巖質(zhì)堅(jiān)硬以及脆性較大的地質(zhì)結(jié)構(gòu)中是較為適用的，但是在施工作業(yè)時(shí)一定要重視設(shè)備的緊固問題，并且液壓的泥漿質(zhì)量將直接決定液動(dòng)錘的實(shí)際磨損狀態(tài)，所以我們?cè)谶x擇液壓泥漿時(shí)，也盡量選擇潤滑性能好、含沙量低并且粘稠度也較低的原料。當(dāng)處于較高強(qiáng)度的工作環(huán)境中，液動(dòng)潛孔錘鉆探技術(shù)的使用壽命以及工作狀態(tài)是無法得到有效的保證的，所以此技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)應(yīng)為延長潛孔錘的使用壽命并且提升潛孔錘的工作效率，現(xiàn)階段，液動(dòng)潛孔錘鉆探技術(shù)主要應(yīng)用在水電建材、石油化工以及金屬礦山等領(lǐng)域中。
5.4 組合鉆探技術(shù)
組合鉆探技術(shù)是將“繩索取心技術(shù)”、“液動(dòng)潛孔錘鉆探技術(shù)”、“反循環(huán)鉆探技術(shù)”三種鉆探技術(shù)進(jìn)行組合，可以充分發(fā)揮三種鉆探技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。在工程地質(zhì)勘探中，應(yīng)用組合勘探技術(shù)可以避免地質(zhì)條件限制，根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行鉆探施工，降低施工勞動(dòng)強(qiáng)度、節(jié)省成本，提高鉆探的工作效率。
6 結(jié)語
綜上所述，工程建筑施工地點(diǎn)的選擇直接影響地質(zhì)勘探的質(zhì)量與工程施工質(zhì)量。工程地質(zhì)勘測(cè)可以檢測(cè)施工地點(diǎn)的地質(zhì)特征、水文特征以及巖石特征等，為工程設(shè)計(jì)提供參考依據(jù)。鉆探技術(shù)在工程地質(zhì)勘測(cè)中具有重要意義，在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)地質(zhì)的具體情況選擇合適的鉆探方法、設(shè)備，保證工程地質(zhì)勘探結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確性，提高工程施工的質(zhì)量安全。目前，我們應(yīng)該加大鉆探技術(shù)的研究投入，深入了解鉆探技術(shù)相關(guān)知識(shí)，促進(jìn)我國鉆探技術(shù)水平的提高。
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2.2015年新疆兵團(tuán)公務(wù)員專業(yè)參考目錄