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岩土工程勘察中钻探工艺的选择分析苏光

发表时间：2021/5/19 来源：《基层建设》2020年第35期作者：苏光

[导读] 摘要：近年来，随着社会的进步以及经济的发展，越来越多的领域需要依靠钻探技术来完成相关的工作。

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        摘要：近年来，随着社会的进步以及经济的发展，越来越多的领域需要依靠钻探技术来完成相关的工作。随着科技的进步，地质钻探技术也在不断地进步，钻探工艺也越来越多样，因而选择正确、合适的钻探工艺有着很重要的作用。论文简要地分析了岩土工程勘察中钻探工艺选择的相关内容，通过查阅调查资料以及案例，分析了钻探工艺的选择在岩土工程勘察工作中的重要性，介绍了我国岩土工程勘察中钻探工艺的种类和发展现状，并分析了在岩土工程勘察工作中如何选择钻探工艺。
        关键词：岩土工程；勘察；钻探工艺
        前言
        我国国土总面积位居世界第三，这意味着我国的地理条件和自然条件会比较复杂，不同区域之间的差异性会比较大，因此在工程施工的过程中要非常注重岩土问题，因为成分不同的岩土层也会给施工带来不同的影响。通常来说，在工程施工前都会进行地质勘察工作，这是因为地质勘察工作能够对施工地的岩土条件进行分析检测，进而为施工提供必要的岩土信息，保证施工环境的良好。在进行勘察工作的时候，必须使用到的技术就是钻探技术，它可以快捷地对地质完成采样，并且对岩土样品进行良好的分析和测试，从而把地质情况通过数据的形式完整地展现出来，这样施工工程就能获得有效信息，从而提高施工的工作效率。
        1岩土工程勘察中钻探工艺选择的重要性
        岩土工程勘察工作直接影响着工程的质量，勘测工作不到位是不良工程的主要原因之一。如果岩土勘测工作没有做到位，即使地面上的建筑物设计、建造得再坚固也无法保证工程的安全。反之，在不适合展开工程建设的岩土上建设工程也会影响岩土的内部构造，为周围的环境带来不同程度的影响，因而在进行岩土工程之前要对岩土进行勘察工作，分析岩土中存在的问题，对相应的工作提供保障。目前，很多领域都会应用钻探技术，在每个不同行业中，钻探技术的重要性是不同的，本文简要地分析了在岩土工程勘察中钻探工艺选择的重要性。
        2导致钻孔质量不合格的技术因素
        2.1钻压
        在对岩土工程进行钻探施工的时候，导致其钻孔质量不合格的因素是非常多的，其中钻压就是其相应的影响因素之一。在整个钻进的过程中，如果钻压太大的话，往往会由于给进不均匀的情况而出现钻孔质量的问题。其次，如果所进行钻进的地质层是松软的地质层，那么可能会导致岩芯出现堵塞的情况，这样在长时间的工作状态下，会使其出现自磨损坏，严重时还会导致钻机烧坏的情况。而如果当孔底的压力不足话，那么对于整个钻进的过程，就相当于是钻机被吊起起来进行钻进，这样会使得钻头的摆动大幅度增加，进而会导致其离心力增大，最终有可能会使得岩芯柱被震断。
        2.2转速
        在整个钻进施工中，对于钻速进行有效地控制具有非常重大的意义。因为，如果钻具与孔壁之间存在着一定的缝隙，那么当钻速非常快的时候，会使得钻具出现较大的摆动，这样不仅会使得钻孔的质量得不到保障，还会使得对于岩芯的破坏作用越来越大。而对于间隙较小的钻孔，适当的提高钻速，不仅能够加快钻进的施工进度，同时还能减少岩芯受破坏的时间。
        2.3操作技术不当
        为了保证钻进工作更好的进行，还需要保证整个钻进的施工操作方法得当。操作不当往往体现在以下两个方面：第一个方面是因为操作方法不当，导致岩芯出现堵塞的问题，这对于整个钻进工作的施工时非常不利的。还有一个方面的因素是，如果操作不当，极有可能使得在钻进的过程中岩芯出现脱落的情况，这样最终会使得整个钻进施工成为徒劳。因此，确保操作技术的合理性也是非常重要的。
        3钻探工艺的现状
        岩土勘测工作是一项十分复杂的工作，近年来，钻探工艺不断优化以及进步促进了岩土勘测工作水平的提升，解决了一些勘测中的问题。目前，我国的钻探工艺一直处于发展的态势。首先，我国钻探工艺的设备在不断地升级，并且不断地有新的设备应用在岩土工程中。传统的地质钻探工艺已经跟不上时代的脚步，很难保障勘测工作的完成，为了提高岩土工程勘察工作的效率以及准确性，研发更先进的钻探工艺设备是时代的需求也是我国钻探工艺的发展现状之一。其次，钻探技术方法的更新，虽然目前已经有很多种钻探技术，但每一种技术都还是存在缺点的，这就要求相关的领域以及研究人员不断地完善新的钻探技术。目前，在我国有多种钻探工艺可以应用在岩土工程勘察工作中，本文简要介绍了几种钻探工艺。第一，绳索取心钻探工艺，这项工艺不需要将钻杆提出，而是由钻杆将岩心捞取出来的一种钻探方法。这种工艺工作结构简单，并且钻进的效率比较高，这种工艺就是将简单的岩心管装满，然后把岩心提取出来。目前，这种技术被广泛地应用在岩心钻探工作。当然这种工艺也存在一定的不足，如当地质结构多变、地质条件复杂时，钻孔工作是十分困难的，施工中也会遇到一些问题，这也会影响这项技术的应用效果。第二，液动潜孔锤钻探工艺，这种工艺是通过冲洗液对液动潜孔锤进行带动，然后进行钻探工作。这种技术下泥浆泵是主要的冲洗液输送途径。液动潜孔锤钻探技术在工作时，直接驱动液动锤内的冲锤形成上下往复运动，钻头将会产生冲击负荷，并且具有一定的节奏性。这项技术可以更好地保障钻孔的质量，避免在复杂的地质情况下出现的各种钻进问题。最后，新型的钻探工艺不断出现。目前，社会中各项技术在不断地进步中，随着这些技术的不断问世以及更新，很多先进的技术应用在了地质钻探领域。例如，有的领域借助超声波技术制造的金刚石钻头来进行钻探，这种钻头的质量比较好，在一些地质比较硬的区域，地质钻探工作的效率比较高。
        4岩土工程勘察中的钻探设备和钻进方法
        4.1钻探设备
        岩土工程勘察中，钻探设备主要包括，其中采用的钻探设备如以下几种：钻机、动力设备、压缩机、传动装置、材料、管子、连接轴、钻塔等辅助设备，上述设备需要在一定的组合才能够发挥出相应的作用，其中整体装载也是重要的设备应用和组合方式。
        而整体装载方式包括自行式、固定式、托引式。通过对上述设备的具体功能进行细致划分，部分设备可供不同工作领域使用，部分设备专用于钻探工作。此次针对岩土工程勘察过程中需要采用设备为：岩芯钻探等钻探设备，该设备具有很快的钻探速度，并且能够针对岩土状况进行针对性的分析。
        4.2钻进方法
        岩土工程勘察工作中，在钻进、破碎孔和井底岩石时使用到的方法统称为钻探方法，其目的是获得岩层孔和岩石破碎取样。

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根据钻进时使用的工艺、岩芯以及回转钻进时使用的磨料分为不同钻探方法：依据工艺的不同分为正 / 反循环回转钻进、螺旋钻进、振动钻进、冲击钻进和潜水钻进；依据岩芯分为取芯钻进和不取芯钻进；依据磨料的不同分为硬质合金钻进、金刚石钻进和钻粒钻进等等。
        针对岩土勘察工程中钻探方法的钻取应该以相应的钻探需求为依据，如果是机械碎石要求，可以使用冲压钻进、回转钻进或者回转冲压钻进；如果要求获取岩芯，可以使用提钻取芯、反循环连续取芯或者绳索取芯；如果要求碎石工具或者磨料，可以使用硬质合金钻进、金刚石钻进、钢粒钻进、牙轮钻头钻进或者复合片钻进；如果要求冲洗液，则可以使用空气钻进、清水钻进或者泥浆钻进的方法。
        5岩土工程勘察中钻探工艺的选取
        5.1土质的划分
        在岩土工程勘察工作中，塑性指数超过 10 的土成为粘性土，其中偏软的为软弱粘性土、较坚硬的为硬粘性土；颗粒直径＞0.075mm，且含量比例≤ 50% 的为粉土；颗粒直径＞ 2mm，且含量比例≤ 50% 的为砂土；颗粒直径＞ 2mm，且含量比例＞ 50% 的为碎石土。土质区别也是选择岩土勘察工程的钻探工艺的重要参考。
        5.2软弱粘性土层
        在对软弱粘性土层进行钻进施工的时候，一般会选择螺旋钻具来进行。为了确保整个钻进施工的质量，对于螺旋钻具的叶片长度需要进行合理地控制，一般来说需要将其控制在一米左右，并且需要保证期其直径略微比钻孔的直径小。在整个钻进的过程中，对于进尺的深度，需要控制在 0.5 米至１米之间。不过由于螺旋钻本身具有一定的厚度，这样当进尺的深度达到一米的时候，会使得最终所得到的采样长度在一米以上，因此如果需要对钻杆的长度进行增加时，需要根据实际需要采样的深度来进行确定，这样能够有效的保证施工的质量。其次，对于钻进的速度需要进行严格地控制。一般来说，对于钻进的速度，需要控制在 90 －100ｒ／min 之内，这是因为对于这种类型的土层，在进行钻进施工的时候，孔内往往会有一定的水分，将钻进的速度控制在该范围之内，能够对整个钻进过程起到润滑的作用，从而确保整个钻进过程更好地进行。如果钻速过快的话，那么孔内的水分往往会起到负面效果，不利于整个钻进过程的进行。
        5.3　可塑偏硬、硬塑及坚硬粘性土层
        对于这种类型的岩土层，在进行钻进施工的时候，优先选取的钻进方法是回转钻进法。在刚开始进行钻进的时候，要采取缓慢钻进的方法，从而保证钻头钻进的准确性。当钻进达到一定的深度后，可以适当的提高相应的钻进速度，这样不仅能够保证整个钻进施工效率得到大幅度的提高，同时还能有效的减小相应的钻进阻力。在对钻具进行回次提升的时候，一定要保证钻孔底部不会出现真空的情况，这就需要根据实际的钻进情况对钻进的速度进行有效地控制。当在整个钻进的过程中，如果出现了卡钻的情况，一定要切记不能采取转升的方法来进行处理，而是要先将岩芯折断，从而有效地降低相应的阻力，确保整个钻进施工的顺利进行。
        5.4 砂层
        （1）粉细砂夹粘性土。对于这种类型的岩土层，在进行钻进的时候，需要保持较小的钻进压力，并且在整个钻进的过程中，一定要对钻具进行牢牢地掌控，避免其出现上下活动的情况。与此同时，对于钻进的钻速，需要控制在较低的范围之内，对于水泵的流量，也需要尽量的调小，以确保整个钻进过程更好地进行。
        （2）中粗砂、砾砂。对于这种砂土层，在进行钻进操作的时候，最好选用灌浆无泵反循环这种方法来进行操作。在整个钻进的过程中，最好采取低速钻进的方法来进行，并且对于钻具在提升的时候，需要缓慢的提起，在放下的时候，需要以较快的速度放下，这样能够起到更好的钻进效果。
        5.5 硬粘性土
        硬粘性土强度较高且渗透系数较低，可压缩性较弱，流动性和触变性不强。基于这一特性，在开展钻探工作的过程中，如果继续采用螺旋钻进方式，可能会由于土质问题导致钻杆出现涉折断或者迈钻现象，这种情况下，下层土壤会对上层土造成比较严重的土层扰动。而冲击回转钻进的动力为液动、气动或者气液混合，该钻探工具的转速较低，钻头的使用寿命较长，钻进效率较高，而且孔内事故较少，更安全。使用气压动力的钻进方式时，以高压空气为灌输材质、孔径在 70~200m；使用液压动力的钻进方式时，以清水为高压支撑媒介，孔径在 60~120m，探测深度为 900m。在进行钻探操作的过程中，应该注意钻探速度的渐进性，即开始时保持较慢的速度，在钻头切入土层后在逐渐提升转速，避免因钻头速度过快导致结构阻力扩张，损害工具。如果有卡钻情况出现，不能直接提出钻探设备，而是需要将岩芯拧断，减小钻进阻力。在应用冲击回转钻进工艺时，还要依据硬粘性土的硬度调节和控制水泵流量；在取岩芯时使用干孔取法，提钻时要小心，
        5.6 卵石层
        （1）松散卵石层。对于这种类型的岩土层，最为合适的钻进方法是跟管钻进。对于每一次跟管的长度，需要将其控制在 3米至 6米之内，对于钻具的钻速，需要将其控制在30 －60ｒ／min。（2）稍密－中密卵石层。对于这种类型的岩土层，如果含水率不大，并且其中具有一定的粘土时，最为合适的方法是采用回转跟管钻进的方法来进行钻进处理，对于钻具的钻速，需要控制在 20 －40ｒ／min之内，以确保钻进施工具有更高的质量。（3）密实卵石层。对于这种类型的岩土层，最为合适的钻进方法是选用合金干钻来进行钻进施工，刚开始进行钻进的时候，需要选择低值的参数，之后随着钻进的深入逐步增加。另外值得注意的时候，在使用这种钻进方法是，需要进行适当的上下窜动，从而避免钻头出现烧死的问题。
        6结束语
        岩土工程是促进我国经济增长的重要工程领域，但这项工作面临着很多的不确定性，有着很高的危险性，因而在岩土工程中勘察工程是极其重要的。本文介绍了岩土工程勘察中钻探工艺选择的重要性，勘探工艺的正确选择可以保障岩土工程顺利进行，保障其准确性以及安全性。当前，我国岩土工程勘测中钻探工艺处于发展状态，钻探工艺要根据岩土工程的工作阶段以及岩土特性来进行有效选择。
        参考文献：
        [1]黄芝权.岩土工程勘察中钻探工艺的选择分析[J].冶金丛刊，2019，4（9）：86+88.
        [2]机电之家.简析岩土工程勘察中钻探设备及工艺的选择[J].中国招标，2019（4）：38-39.
        [3]姜文涛.岩土工程勘察中钻探工艺的选取[J].经济技术协作信息，2019（11）：84.
        [4]韦超前.浅谈岩土工程勘查中钻探工艺的选取[J].中外企业家，2019，636（10）：115.