地质工程钻探技术及工艺探究

地质工程钻探技术及工艺探究

刘鹏宇

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摘要：工程地质是建筑工程中最基本的一项工作，它是在工程设计和施工过程中进行的一项基本工作。地质钻探法是一种常规探测技术，它在相关领域中已经得到了很大的发展，它主要是使用钻头由地表下向地底上钻孔，在岩层中形成圆柱状的钻孔结构，并通过与其他技术手段例如碳元素衰减计算法等相结合，再与地质结构组成的规律相结合，来判断该地质的相应年代。与传统的挖掘和施工方法相比，它能够节省大量的时间，并且对地下的文物等造成的破坏也比较小，是现代化土木工程建设的一种重要的技术支持。从地质钻井中得到的精确资料，可以对相关岩层进行科学预测和判断，具有重要的科学意义。

关键词：地质工程；钻井技术；工艺

引言

在工程建设过程中，高质量的地质勘察工作对于工程建设的顺利进行是有利的，地质勘察对钻探技术的应用有着较高的技术要求，在钻探过程中，需要提前进行全面的分析，例如，岩层提取率应和夹层采取率相对应。对于不同的地层，所采用的钻井工艺也各不相同，这就需要对钻井速度进行科学的调节。

1地质勘察钻探行业特点

地勘钻探专业的应用范围很广，相对于其他专业来说，它有自己的特点，具体表现为：（1）地勘钻探专业所涉及的特殊工作范围很广，不仅体现在多个工种之间的协作，而且在某一个具体工种中，所用到的各种方法和技术都与其他的工种有着密切的关系。(2)地质钻探工作在场地较小、时间较短的情况下进行，但工作场所较多，而且分布较散，不集中，容易造成监管上的盲区。(3)地勘钻井工作周期短，工作地点频繁，而且位置偏远，自然环境恶劣，常常要进行设备的安装、拆卸、搬运等工作。(4)一部分地勘钻井工作人员没有接受过安全教育和训练，他们的安全意识很差，而且他们的流动率很高，很容易造成管理上的失误。

2地质勘探的工程含义

在进行工程地质调查研究时，人们通常会通过勘察、检测、调查和测量等方法，对工程进行全面的调查，以更好地了解工程中有关地质状况、岩层分布、水体条件等的信息，并将这些信息应用到对工程平稳程度、自然环境变化情况及其施工实用性等的调研中，从而得到最后的建设项目建造方案。在地质勘探过程中，勘测技术是最关键的一环，而且在复杂的土建工程中，钻探技术被广泛应用，能够有效地提升工程勘察结果的精度。但是，在实际应用中，如果出现管理不当的情况，将会对工程勘察结果造成极大的不利影响，给以后的项目建设造成很大的不利影响。在人们的生产和工作中，有很多方面都与地质钻探科技有关，其中包括了矿产资源的勘探和重大工程建设中地质状况的信息的获取等。因此，地质钻井科技的发展对人们的生产、生活质量有着非常直接的影响。从宏观上讲，大力发展地质钻井科技，必将对人类社会的发展起到极大的推动作用，进而对中国经济的发展起到积极的作用。而在微观层面上，人们日常生活的各个方面的发展，都离不开与地质勘探有关的科技进步。到了现在，如何让地质钻探科技与中国的经济和社会发展相适应，与我国的环境状况相适应，已经成为了我国土木工程建设中必须要考虑的问题。

3地质工程项目勘查中钻井技能的方法与应用

3.1孔锤钻探技术

孔锤钻井技术是一种基于旋转钻井的钻井方法，通过水力的驱动，将动力传输到钻头部位，从而对岩层进行磨擦式钻井。这种技术是对旋转钻探技术的一种改良，它利用旋转力和冲击力，通过使用孔锤钻探技术，可以提高实际钻进的效率，同时还可以降低钻井成本。

3.2反循环钻探技术

反循环钻探工艺可分为两种，一种是水力循环钻探工艺，一种是气体循环工艺，另一种是气体循环工艺，这两种工艺都是根据介质来划分的，所以其法工艺与正循环工艺也是相对的。它是由水、泥浆或压缩空气在钻具的环形空间中通过钻头、钻具等进入到底部的。在组织实施过程中，不管采用哪一种钻井技术，都要对自己的优势和劣势有一个清晰的认识，并根据自己所面临的问题，给出相应的解决办法。尽管水力反循环钻探技术主要用于寻找水源，但是对于一些干旱、缺水地区，其适用范围仍然存在一定的局限性。此外，尽管水力反循环法在实践中可以获得较为完整的岩样，并且可以获得高质量的岩芯，并且对岩层的判别能力也很强，但是其钻进速度很慢，所以其效率还不如气体反循环钻进技术。反之，因为空气反循环法技术不适合进行自然资源的勘探，并且因为其所探得的信息不够精确，所以对未来的资源勘查工作产生了一定的制约。但是，气体反向循环钻井技术仍有许多优点，如：造价低廉，工人劳动强度小，钻井效率高等等。总之，在施工过程中应根据地质条件选择适当的钻井工艺。

3.3绳索取芯技术

在地质钻井中，采用绳式取心技术，在取心作业中仅取心，不用钻头也能取心。当前，锚索钻探技术的核心装备有两大类：岩心管和打捞装备。要根据具体的施工条件，选择合适的施工工艺和相应的设备，才能确保绳索取芯的质量。

4工程地质勘察中地质钻探的应用策略

4.1机械设备管理

项目施工过程中，设备的优劣直接关系到项目的进度、质量和工人的安全，因此，要根据现场的实际情况，选择合适的设备，并定期进行检查、维护和保养，保证始终处于良好的工作状态。另外，还应使建筑工人对机械设备进行合理、正确的操作，严禁使用粗暴的作业。

4.2钻探质量控制

就钻孔定位而言，必须严格按照工作量表中的坐标进行孔位确定，利用全站仪 GPS进行精确定位，并由技术人员确定位置后即可组织开钻作业。在实际应用中，必须保持地面水准的精确测量误差不超过±0.1米，而高度的测量误差不超过±0.01米；水体平面的测量精度保持在±0.5米的范围内，高程的测量误差保持在±0.1米的范围内。在钻孔孔深方面，如果在实际钻探过程中，遇到了破碎带、岩溶、软弱夹层等不利地质现象，那么就需要保证钻孔深度达到有效持力层之下的5~8 m水平。遵守孔深控制原则，要求实际钻孔深度为设计深度以下的10 cm，从而避免在钻孔深度检验时，下钻杆量深度达不到钻孔设计深度的问题。从样品采取、运输以及交接方面来看，要严格按照钻探取样操作规程进行样品提取，并与搬运及存储防护控制程序相结合，落实样品运输以及交接；请用铅笔填好“土样标签”，然后贴在相应的样本上，注意字的方向要朝外，以便于工作人员快速辨认。同时，要对“土样标签”中的“存根”进行及时的登记。在对岩土样品进行采集后，必须在三日内将岩土样品送交实验室，并按照单个工程进行土工试验委托单的填写，并根据工程和技术需求对项目内容进行标注。在水文观测方面，需要在24小时之内，对终孔后的水位进行稳定观测，并对有关内容进行及时、全面的记录，以便为后续的施工作业提供更为全面和准确的数据资料。

结束语

随着社会经济的不断发展，对地质勘查技术的要求也越来越高。要想提高钻探技术的实用效益，就需要不断地对钻探技术进行深入的研究，掌握各类钻探技术的优势，并结合实际情况，对钻探技术进行合理的应用，以此来提高钻探技术的实用效益。

参考文献

［1］苑立清，赵金凯.地质勘探安全生产工作的思考与对策［J］.安全与环境工程，2020，16（3）：83-86．

［2］师莉荣．地质钻探行业安全生产标准化规范的研究［D］.北京：中国地质大学，2019．

［3］张扬．地质勘查施工项目风险分级管理［D］.北京：中国地质大学，2019．

［4］陈蕊．地质钻探孔内安全评价体系研究［D］.北京：中国地质大学，2019．