岩土工程勘察中钻探技术要点分析

2020-12-09傅敏辉

世界有色金属 2020年3期

傅敏辉

（江西省核工业地质局二六三大队，江西吉安 343000）

某工程勘察作业场地的钻探作业环境较为繁杂，经钻探揭露其地层为填土层、粉土层、粉砂层、卵石层和岩石层，其中卵石层最大厚度十六点七米，而且有着很充沛的地下水源。受地质条件影响，该工程实施钻探作业有一定困难。根据这个工程作业的情况，现在对工程勘察里钻探技术特点开展基本剖析。

1 岩土工程钻探应用现状

国内的地质勘察工作发展起步较晚，在很多方面还存在很多不足，与发达国家之间存在着一定的差距。如今开展钻探项目作业时，以立轴式钻探机器为主，也使用了一些液体压强动力钻探机器。探测技术的优良技艺发扬也受到相应的局限，比如，金刚石绳子取芯钻探方式的施工效率和钻探的能力都比较高，不过在成本控制这点让它在推进中十分受限；液体冲压旋转方式的推动受限是由于泥浆针对钻探工具的破坏较大，技艺的推进将面对大型机器设施的消耗，让技艺方面有了限制。此外，比如气体反向重复取样钻探能力等虽说作业效能较高，因人为条件领导下受到波及，致使其所利用效率低下[1]。现如今运用的钻孔护壁堵漏技术和测斜技术的使用时间较长，通过长期的进步较为完善，但技艺创新较差，致使勘探的能力以及效能都有受限，这迫使勘探作业的开展受限，重点体现为花费大，钻探能力弱等几点。因此岩土工程的钻探技术等还需要进一步的完善和利用。

2 岩土工程勘察中钻探技术要点

（1）介绍项目工程地质条件。勘察场地的地质情况由上到下分为五个地层：以粉土和建筑垃圾为主的填充层面，比较薄，局部缺失；稍密至密实的粉土层，湿度大，局部含砾，层厚较厚；中密粉砂层，局部含砾；中密的卵石层，母岩成分为砂岩、泥岩，砾径多为2cm，级配差，夹杂大量粉质黏土或粉土，层厚较厚；基底为二叠系砂岩，岩体基本质量等级为Ⅳ级。

（2）钻探黏性土层的工艺方法。第一，进行钻探作业的过程中需要根据地层和地质条件进行科学的工艺选择工作，黏性土层中的工艺和技术选择要充分考虑到其压缩性、流变性、触变性的特点，进行针对性的分析工作。可以选择长螺旋钻进和重锤钻进的方式进行相应的工作，减少对周边地层的影响，使得钻进的效率得到充分的保证。第二，黏性土的优点有渗透少、强度不高和压缩性能好等，因此，在进行钻探时，勘测人员能够运用的钻进方法是螺旋钻或者重锤冲击。重锤冲击方法的效率不高，主要是设备本身有一些影响，同时，若用这种方法，震动会影响孔底周围的地层。螺旋钻在电动机的作用下，利用钻压让钻头进入地层，然后不断切割地层螺旋线，留下的碎屑会随着螺旋叶片上返回到孔口。经过研究发现，螺旋钻进方法具有更高的工作效率，而且清洁简单方便，在整个勘测过程中，不用耗费很多的人力和物力，减少了投入成本。如果遇到地下水下面的钻探环境，需要运用冲击回旋钻或套管螺旋钻进的方法，使得这项工作开展顺利[2]。想要运用冲击回旋钻，需要高标准的泥浆比例，要确保水流不能冲散泥浆，在钻进时，勘测人员可以运用双动双管取心钻具进行。第三，应用冲击回转工艺进行钻探施工时，要严格控制浆体比例，降低泥浆中杂质的存在。可以采取最终阶段停止送水的方法进行施工，增加干钻的进尺，从而使得土层样品采集更加精准。硬塑黏土土层的施工也可以选用多动力的冲击回转工艺。

（3）钻探砂层的工艺方法。地下水会对砂层钻探工艺造成一定的影响。在具有较高黏粒含量且以粉细砂为主的地质环境当中可以采用螺旋钻。如果遇到了粉细砂黏性土，需要将钻速降下来，使钻进压力得到有效缓解，根据实际情况对泵量进行适当的调整。完成钻孔后，将钻孔采用泥浆清洗干净，可以降低出现砂卡钻的几率，必须将孔内悬浮的粉细砂带到泥浆池之后方可停泵。

针对砾砂、粗砂以及地下水位以下的砂土，通常情况下钻头都是采用品字形的硬质合金材质，转速较低，在具体作业时需要对钻具进行不断浮动，采用快发慢提的方式，从而形成孔底反循环。

（4）钻探卵石层的工艺方法。钻探技术的选择跟地层的含水量、厚度和密实程度都有关系。如果钻探很薄的地层，施工需要由回转钻和泥浆护壁技术结合。如果钻探密实度很高的卵石层，可采用回转钻技术，严格把控泥浆的比例，使泥浆质量符合钻探的标准。如果钻探黏土含量少的大厚层，需要运用根管钻进的技术。在实际钻进过程之中，大约30rad/min～60rad/min的钻速是符合要求的，同时符合要求的根管长度大约是三米到六米，为了钻探工作不出现问题，需要在此过程中进行连续进尺。除此之外，为了孔壁不被破坏，不出现孔壁塌陷的严重问题，可以利用黏土球投入钻孔的技术。如果有意外出现，孔壁出现塌陷事故，需要勘测人员拔出钻具，将根管放入其中，然后进行钻探工作，与此同时，也可以使用提高泥浆浓度的方法处理这种事故。最后，勘测人员在进行钻探工作时，可以运用反思套管，主要防止出现因为套管中留有卵石而导致丝扣脱滑的问题。

（5）钻探砂岩层的工艺方法。进行钻探作业时，要注意钻探质量会受岩石中砂砾粒径和地下水等的方面影响。可以运用螺旋钻进的方式钻探有很多黏粒的粉细砂砂土层。如果是钻进深孔，就要使用直径不大的螺旋钻进行工作。在钻探时，需要降低钻探速度，把泵量控制在合理的范围内，然后调控钻进压力。最后，为了防止出现卡钻沉砂等现象，钻探人员需要清洁钻孔，注意使用泥浆。为了避免出现岩心脱落的问题，停泵后不能直接停止干钻作业，需要继续工作大约零点三到零点五米。进行钻探工作时，如果遇到的砂砾或者粗砂层在地下水的下面，需要使用品字形的硬质合金钻头工作，而且需要使用反循环钻进技术。可以利用好反循环的钻进工艺和硬质合金钻头进行施工的工作，将转速进行相应的控制工作，从而使得灌浆泵吸设备可以进行反循环的作业工作。在技术的使用过程中，要通过工艺要求的利用使得浮动操作顺利进行，也可以促进孔底反循环的有效行程。在钻探时，需要将转速调整到合适的位置，同时使用灌浆泵吸装置。为了推进快速形成孔底反循环，需要工作人员不停地操作钻具，而且满足快放慢提的工作标准。为了不让原本的岩心结构被影响，这种方法中的钻头外径大于岩心管直径，所以在一定程度上固定岩心管。在进行最后的工作之前，为了防止出现卡钻沉砂等的问题，负责的人员需要清洁钻孔，注意使用泥浆。停泵后需要继续干钻大约0.2m到0.3m，之后继续细致的干烧。这样就不会出现钻孔的孔壁塌陷的难题，然后就可以顺利的进行采取岩心样品的工作。