黑龙江省生态地质调查研究院 黑龙江省哈尔滨 150036
摘要：近些年，我国社会的发展带动了科学水平的提升，目前，地质勘探工作中经常使用钻探技术，该技术的分析精度越来越高，已成为地质勘察中探测地质结构的重要工具，在地质勘察工程中发挥着重要作用。本文对钻探技术在地质勘察工程中的应用进行了探究，希望能为业界同行提供借鉴。
关键词：钻探；地质构造；地质勘察
引言
近年来，我国社会经济飞速发展，使得各个行业都有了长足的进步，在此背景下我国的建设工程数量猛增。对于建设工程来说，地质勘察是重中之重，做好工程的地质勘察工作十分重要，这就要求了有关人员尽量在最短的时间内探明项目所在地工程条件，对各种勘察方法有清晰的认识并能灵活运用。
1地质岩心钻探技术概述
地质岩心钻探技术，指的是通过钻孔至不同地下深度，获取地质岩心，为地质与矿产研究提供可靠的样本。我国自19世纪末，开始使用地质勘探技术，主要设备从国外引进，20世纪50年代，国内开始研发地质岩心钻机，国产设备逐渐开始兴起并投入使用。现阶段，随着我国资源勘探深度的不断增加，对于地质岩心钻探技术提出了更高的要求，如：钻探设备、取心工艺、钻井液技术等。对于资源勘探而言，岩心钻探质量直接决定了后期各项判定工作的准确性、可靠性，对此必须合理制定地质岩心钻探技术方法，真正获取有代表意义的岩心，并保证样本数量足够，为原生结构、含矿品位分析与评价提供可靠的依据。
2钻探在工程地质勘察中的应用
钻探是一种十分有效的勘察方法，它的用途十分广泛，在不同的建筑物或不同的勘察阶段中都需要用到钻探方法。钻探方法有其独特性，除了受自然因素影响小、钻进深度小以及钻孔目的具有综合性，其对钻进方法、钻孔结构有着的特别要求。地质钻探对岩心获取率的要求较高，要求岩层不低于80%，在获取岩心软弱夹层及断层带困难的情况下要求也不能低于60%。不同对象所运用的钻进方式也不同，但都要保障岩心的获取率。对地下水位和水文地质进行勘察时，要保障钻孔的结构和含水层的位置与其他需要相互吻合。在对土层实行钻进工作时，要先用干钻，并适当缩短钻程。和与物探相比，钻探有着穿梭性优势，它能够在大多数环境下使用，地质对其的影响微乎其微，同时其勘察深度也较深。但其也存在一些困难，如对一些地质结构比较复杂的情况不能进行直接观察，岩心的获取也比较困难，使得钻探的精确度大大降低，导致勘察工作达不到标准需要。在工程地质勘察中，钻探方法的运用也有很多种方式，包括冲击钻探、回转钻探、冲击回钻探、振动钻探等，其中冲击钻探及回击钻探的运用较为普遍，尤其是在地质勘察中。
3在地质勘查中的常见钻探技术
3.1反循环钻探技术
通常，这种钻探技术可以分为两种类型，即空气反向循环技术和水力反向循环技术，但是最重要的区别是循环介质的不同。水力反向循环钻探技术的循环介质是水或泥浆，循环的方法是将循环介质移动到孔的底部，取钻头即可获得岩心，岩心将随钻头返回地面。空气反向循环钻探技术的循环介质是空气，空气反循环技术钻探技术原理示意如图1所示。
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图1 空气反循环技术钻探技术原理
这两种技术各有利弊，水力反循环钻探技术获得的岩块更加完整，劳动强度较小，可以充分保证岩层判断的准确性，但耗水量较大，工作和钻探的速度相对较慢。空气反向循环钻探技术需要较少的劳动力，具有成本低、效益高的优势，并且非常适合缺水的干旱地区，但是用这种技术获得的样品是碎屑，代表性较低，同时不能完全反映层结构缺陷。因此，即使采用空气反向循环或水力反向循环钻探技术，其应用范围也很广，可用于锚固结构和复杂地层的灌浆，也适用于具有软缺陷的地层。
3.2钻孔结构设计
资源勘探中，地质岩心钻探技术的运用中，钻孔结构设计十分重要，其直接影响着钻杆、钻具、钻头的选择；关系到钻头获取的孔底环状岩石面积的大小；取心钻杆直径不同导致驱动钻杆回转的钻机动力消耗存在差异；泥浆体积不同；人工、机械消耗量不同。对此，在钻孔结构设计时，必须对实际条件进行全面分析，包括钻孔设计深度、钻孔设计倾角、岩层条件以及钻进方法等，根据岩层条件、孔深等进行口径选择，在符合地质需求的前提下，充分保证其经济适用性。
3.3瑞雷波法与钻探的应用
瑞雷波法作为一种最新型工程地质勘察方法，一经问世就受到了地质勘察者的欢迎。瑞雷波沿地面表层进行传播，其中表层的厚度大约为一个波长，所以相同波长的瑞利波映射出地质条件在水平方向的实际情况，同时不同波长传播特质也表现出了不同深度的特质，波长的控制是由频率来决定的。瑞雷波还有另一种叫法，即面波，其在收取与辨别上较为复杂，瑞雷波波速的确立对岩土力学参数作用至关重要，其当前主要用于测试及探究岩体的弹性力学数值和表面层地质组成等。瑞雷波不仅拥有很强的稳定性，同时也有着瞬间爆发力存在，即瞬间动态。瑞雷波分为稳定瑞雷波和瞬态瑞雷波，由于稳态瑞雷波设备较为庞大笨重，同时成本较高，因此在工程地质勘察中已被弃用；而瞬态瑞雷波则恰恰相反，瑞雷波法的瞬间动态速度十分快，同时其设备也较为简便，因此拥有着很强大的快捷性。露天煤矿的开挖平台经常会用到瑞雷波方法，在对其应用时，勘察人员可以构建一种与瑞雷波变化情况相关的实际钻探得到的钻孔柱状图。深入研究该图可以发现，图表内容的“之”字形曲线观点位置和钻探钻孔分层位置维持相同的速度以及方向，基于此开展线条测线观测和钻探资料校正工作，可以对地下煤层的空间结构脉络有清晰的了解。
4地基处理及基础选型建议
依据此次综合勘测，场地溶洞极发育，土洞发育较少，大部分地段溶洞对场地稳定性不利，对桩基础施工影响很大，需对溶洞采取一定的处理措施。建议通过钻孔向洞隙内灌填片石或细石混凝土、沥青及硅液等方法进行处理。场地由于上覆第四系厚度约20.0~30.0m，由于建（构）筑物荷载较大，拟采用桩基础，采用大直径嵌岩桩时，勘探孔深度应满足进入桩端以下完整岩体≮3倍桩径，且≮5m要求。根据钻孔溶洞分布散点图，各钻孔中所揭露的连续、完整5m岩顶面标高处于标高-20~-30m处，所占比例为75%，弹性波CT也反映出场地地段存在溶洞、溶蚀凹槽。鉴于场地岩溶发育的不规律性，石笋、石芽、溶蚀漏斗或凹槽凹槽等溶蚀现象的存在，导致基岩面变化较大，建议以中等风化或微风化灰岩作为桩端持力层的主要建（构）筑物地段在施工前进行施工勘测，即进行超前钻，并在超前钻中进行管波探测，以保证桩端放置在完整、稳定的基岩上。
结语
综上所述，国内矿产资源消耗速度不断提升的背景下，勘探企业需要加大对于国内矿产资源的勘探力度，以发现更多埋藏在地层中的矿产资源，满足对资源的需求。地质岩心钻探技术在我国资源勘探中发挥着重要作用，国内应进一步加强钻探技术的研发，提高整个钻探设备的质量，以及钻探设备的性能，保证矿产资源勘探效率与精确性。
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