工程地质勘察中钻探技术的应用分析

工程地质勘察中钻探技术的应用分析

虞玉友

江苏省地质环境勘查院  江苏省南京市 210012

摘要：工程地质勘察是工程建设的基础性工作，对工程的设计、施工和运营维护具有重要意义。钻探作为工程地质勘察的主要手段之一，在工程地质勘察中发挥着至关重要的作用。本文通过分析钻探技术在工程地质勘察中的应用现状，探讨了钻探技术在不同地质条件下的适用性和局限性，并针对钻探技术在实际应用优化措施，旨在为相关工作人员提供借鉴参考。

关键词：工程地质勘察；钻探技术；应用分析；适用性；优化措施

引言：工程地质勘察是工程建设的首要环节，是工程设计、施工和运营维护的重要依据。通过工程地质勘察，可以全面了解工程场地的地质条件，评估工程建设可能面临的地质问题，并提出相应的防治措施，确保工程建设的安全性、经济性和环保性。钻探作为工程地质勘察的重要手段之一，在获取地下地质信息方面发挥着不可替代的作用。钻探技术经过长期的发展和完善，已经成为工程地质勘察中不可或缺的技术手段。随着工程建设规模的不断扩大和复杂程度的不断提高，对工程地质勘察的要求也越来越高。传统的钻探技术已经无法完全满足现代工程建设的需求，亟需引入新的钻探技术和设备，提高钻探的效率和质量。

一、不同地质条件下钻探技术的适用性分析

（一）松散地层中的钻探技术应用

在松散地层中进行钻探时，常采用冲击式钻探、回转式钻探和潜孔锤钻探等技术。冲击式钻探适用于粘性土、粉土等松散地层，通过钻头的冲击作用切削土层，获取土样和岩芯。回转式钻探适用于砂土、砾石土等松散地层，通过钻头的旋转切削作用获取岩芯。潜孔锤钻探适用于卵砾石、块石等颗粒较粗的松散地层，通过潜孔锤的冲击作用击碎地层，获取岩屑和岩芯。在松散地层中进行钻探时，要注意控制钻进速度和钻压，避免钻孔坍塌和岩芯破碎的问题。同时，要根据地层特点选择合适的钻头和钻杆，确保钻探质量和效率。

（二）基岩地层中的钻探技术应用

在基岩地层中进行钻探时，常采用金刚石钻探和牙轮钻探等技术。金刚石钻探适用于硬度较高、地层完整的基岩地层，通过金刚石钻头的旋转切削作用获取岩芯。牙轮钻探适用于硬度较低、地层破碎的基岩地层，通过牙轮钻头的滚动碾压作用获取岩屑和岩芯。在基岩地层中进行钻探时，要重视钻孔的稳定性和岩芯的采取率。可以采用套管护壁、泵送泥浆等措施确保钻孔稳定性；采用双管钻探、绳索取芯等措施提高岩芯采取率。此外，还要合理选择钻探液，控制钻探液的性能，减少钻探液对地层和岩芯的影响。

（三）特殊地质条件下的钻探技术应用

在特殊地质条件下进行钻探时，要根据具体情况选择适用的钻探技术。在溶洞发育的地区，可采用双管跟管钻探技术，通过跟管及时支护孔壁，防止钻孔坍塌。在断层破碎带等地层破碎的地区，可采用绳索取芯钻探技术，通过绳索将岩芯提取到地表，提高岩芯采取率。在高地温、高地压等恶劣条件下，可采用金刚石绳索钻探技术，利用金刚石绳索钻头的高耐磨性和绳索钻杆的柔韧性，适应复杂的地质条件。在采用特殊钻探技术时，要做好技术准备和现场管理工作，确保钻探作业的安全性和有效性。

二、钻探技术在工程地质勘察中的优化措施

（一）合理选择钻探技术与设备

在工程地质勘察中，选择合适的钻探技术与设备是确保勘察质量和效率的关键。首先，要根据勘察目的和任务要求，明确钻探的深度、岩芯采取率、取样要求等技术指标，为选择钻探技术提供依据。其次，要全面了解工程场地的地质条件，包括地层岩性、地下水情况、地质构造等，根据地质条件的复杂程度和特点，选择适用的钻探方法。例如，在松散地层中，可选择冲击式钻探、回转式钻探等；在基岩地层中，可选择金刚石钻探、牙轮钻探等；在复杂地质条件下，可选择绳索取芯钻探、大口径钻探等特殊方法。在选择钻探设备时，要综合考虑设备的钻探能力、工作效率、机动性、可靠性等性能指标，根据工程规模和技术要求，选择性价比高、适用性强的钻探设备。要重点关注钻机的钻进功率、钻压、转速等参数，钻塔的高度和提升能力，泵站的配置和性能等。要选择自动化程度高、操作简便、维护方便的设备，提高作业效率和设备利用率。

（二）优化钻探工艺参数

钻探工艺参数的优化是提高钻探质量和效率的重要手段。钻探工艺参数主要包括钻探方式、钻进速度、钻压、钻探液性能等，需要根据地质条件和技术要求进行合理设置和动态调整。在松散地层中进行钻探时，要合理控制钻进速度和钻压。钻进速度过快容易引起钻孔坍塌和岩芯破碎，钻压过大容易导致钻具卡钻和损坏。因此，要根据地层特点和钻具性能，选择适当的钻进速度和钻压，一般松散地层的钻进速度控制在1-3m/min，钻压控制在5-10kN。在基岩地层中进行钻探时，可适当提高钻进速度和钻压，提高钻进效率。根据基岩强度和钻头性能，基岩地层的钻进速度可提高到3-5m/min，钻压可提高到20-50kN。钻探液的性能对钻探质量和效率有重要影响，需要根据地层特点和技术要求进行优化配制。在松散地层中，可采用粘土泥浆或清水作为钻探液，起到润滑钻具、清洗孔底、护壁防塌的作用。在基岩地层中，可采用聚合物泥浆或水基泥浆等高性能钻探液，提高钻探液的润滑性、悬浮性、抑制性等，有效提高钻进效率和岩芯采取率。要根据钻探液的比重、粘度、失水量等指标，优化钻探液的配比和泵量，一般钻探液的比重控制在1.05-1.20g/cm3，粘度控制在40-60s，失水量控制在5-15ml/30min。

（三）加强钻探人员的技术培训

钻探人员的技术水平直接影响着钻探作业的质量和效率，因此要加强钻探人员的技术培训。要定期开展钻探技术培训，提高钻探人员的理论知识和实践技能。要组织钻探人员学习新的钻探技术和设备，掌握先进的钻探方法和工艺。要加强现场指导和交流，帮助钻探人员解决实际问题，提高钻探作业的规范性和有效性。通过技术培训，不断提升钻探人员的综合素质和专业能力，为高质量完成钻探任务奠定人才基础。

（四）引进先进的钻探技术与设备

随着科技的进步和工程建设的发展，钻探技术与设备也在不断更新和完善。要紧跟行业发展趋势，积极引进先进的钻探技术与设备。要加强对国内外先进钻探技术的研究和应用，学习借鉴其先进经验和做法。要根据工程地质勘察的需要，选择引进适用的钻探技术与设备，提高钻探作业的自动化和智能化水平。通过引进先进技术和设备，不断提升钻探作业的效率和质量，为工程建设提供更加优质高效的地质勘察服务。

（五）加强钻探过程的质量控制

钻探作业的质量直接影响着工程地质勘察的成果和工程建设的安全，因此要加强钻探过程的质量控制。要建立健全钻探作业的质量管理体系，制定完善的质量控制制度和标准。要加强现场管理和监督，严格控制钻探作业的关键环节和参数。要重视钻探样品的管理和保护，规范样品的采集、运输、存储等流程。要加强钻探数据的收集和分析，及时发现和解决质量问题。通过加强质量控制，确保钻探作业的规范性和有效性，为工程建设提供可靠的地质资料。

结束语：

钻探技术作为工程地质勘察的重要手段,在工程建设中发挥着关键作用。合理运用钻探技术,可以准确获取地下地质信息,为工程设计和施工提供可靠的依据。针对不同的地质条件,要因地制宜地选择适用的钻探技术与设备,优化钻探工艺参数,提高钻探效率和质量。同时要重视钻探人员的技术培训,引进先进的钻探技术与设备,加强钻探过程的质量控制,不断提升工程地质勘察的整体水平。

参考文献：

[1]杨继芳.工程地质勘察中钻探技术的应用分析[J].冶金管理,2023(19):85-87.

[2]缪卫东.探究工程地质勘察中钻探技术的应用[J].科技风,2019(25):130.