浅谈在道路桥梁地质勘察中钻探技术的应用

浅谈在道路桥梁地质勘察中钻探技术的应用

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摘要:道路桥梁地质勘探是一项较为复杂的工程,在勘察过程中应用钻探技术,能较好地确保勘探的质量与效率。由于道路桥梁项目不同、地质条件不同及钻探目的不同,在实践中,应根据具体情况,科学、合理地选择合适的钻探技术,以提高钻探质量,降低工程勘察成本。随着钻探技术的不断发展进步,钻孔技术也在不断提高,可以预见,未来将会有很多先进的钻探施工设备被应用到地质钻孔施工环节中去,并向着低成本、高效率和高质量的方向不断发展。因此,本文主要对在道路桥梁地质勘察中钻探技术的应用进行分析。

关键词:道路桥梁;地质勘察;钻探技术;应用

1地质勘察的定义

地质勘察就是借助试验、勘探、调查和测绘等方法来调研分析相关的工程,在此基础上获取工程的相关水体、岩体和土体的变化情况、空间分布和力学参数等数据,再通过这些数据来检测和论证本建筑区域的稳定性、环境的演化性和建筑的适应性,以便得到建设性的施工建议。其中,最为常见和普遍采用的便是钻探技术勘探方法,钻探技术能确保一些复杂地层勘察资料的准确性,比方说碎石土、砂土和岩溶等底层,此技术是岩土样品采集和孔内原位测试的重要方法。只有所使用的钻探技术足够的合理和科学,才能获得科学的力学参数,才能确保地层结构分析的准确性,避免发生勘察报告作假的情况,才能从整体上提升工程的整体质量。

2在道路桥梁地质勘察中的钻探设备和钻探方法

2.1钻探设备

在道路桥梁地质勘察当中,主要采用的钻探设备包括钻机、水泵、空气压缩机、动力机、传动装置等,此外还有一些与之组合搭配使用的拧管机、千斤顶等工具和材料。这些设备主要是以组合式、整体式等不同的装载形式存在。其中,整体式的装备主要包括自行式、牵引式、固定式等。根据不同的用途,钻探设备还能够分为不同的种类。一些设备是专门用于工程地质勘察中的钻探工作使用,还有一些设备能够在多个不同领域中进行应用。在进行工程地质勘察的过程中,主要采用岩芯钻探设备、取样设备等,对地质进行钻探和取样,从而获得准确的工程地质资料。

2.2钻探方法

我国工程地质勘察常用的钻探方法有冲击钻探、回转钻探、振动钻探和冲洗钻探;按照动力来源又将它们分为人力和机械两种。其中机械回转钻探的钻进效率高,孔深大,又能采取岩芯,因此在工程地质勘察中使用最广。但是,无论是何种钻探方法,在钻进的过程中,都需要实现破碎岩土、采取岩芯、加固孔壁。

3在道路桥梁地质勘察中钻探技术应用的具体分析

目前我国钻探技术已经基本成熟,并广泛运用到我们日常建筑工程和工业建设中。就技术工艺的难度来说,钻探技术并非十分复杂,一般钻探技术能够获取工程地下岩层地质条件和可建设性信息,它是决定地下矿产资源是否可用和有效估算的关键因素,也是我国建筑工程顺利进行的关键环节。不同的地理条件,地质特点,勘察工程,其钻探技术、设备和目的也都不同,而工程钻探工作的顺利进行需要工作人员投入大量的资金,设备和人力,因此优化钻探工艺,提高日常钻探技术手段,细化特殊条件环境下采取的钻探技术就尤为必要。下面笔者就我国地质勘察工程中的一些钻探技术进行具体分析。

3.1反循环钻探技术

依据循环介质不同可以将反循环钻探技术分为空气反循环技术和水力反循环技术。水力反循环钻探技术将泥浆或水运送到孔的底部,提取钻头后得到岩心。空气反循环钻探技术以空气作为循环的媒介,使用双壁钻杆运送空气至孔底,潜孔锤会在孔底空气膨胀产生的压力的作用下,不断撞击岩石,提取钻杆可以带出部分岩屑,我们可以通过岩屑对岩层进行研究。水力反循环勘探技术能提取较完整的岩石,提高岩石研究的精准度,其缺点是在应用时,钻进速度缓慢且耗费大量水资源。空气反循环钻探技术有效节约成本,实现节水钻进,适合在干旱、缺水地区应用,其缺点是通过岩屑无法研究岩层的特性,但其应用范围较广,多用于固体矿产资源的勘探中,尤其是稀有矿产或破碎地层中。例如,第三、四系砾岩型金矿或赋存在构造破碎带、蚀变带的金矿床的勘探中,用普通钻进方法很难获取岩心,若使用水力反循环钻进技术会污染岩心,只能采用空气反循环钻探取样,保证地质研究结果的准确性,提高钻探效率。

3.2液动潜孔锤钻探技术

动潜孔锤钻探技术是在回转钻探基础上开发的,也是目前应用比较广泛的技术之一,主要用于勘探较深、较为坚硬的岩层,在金属矿山、化工、石油、水电建材、地质勘探等行业应用比较多。其基本原理是将液动潜孔锤插在钻杆和钻头之间,钻孔时,在冲洗液的驱动下,液动潜孔锤就会将能量传递给钻头,造成冲击负荷,使钻孔的效率提高。对于抗剪强度低、不耐冲击的坚硬岩石来说,这种技术比较有效。作为回转钻探技术的改进技术,在冲击力及回转力的驱使下,其大大提升了设备的钻进效率,并且最大限度地降低了钻孔成本,孔斜率也大大降低,非常适用于脆性大、岩层坚硬的地区。此外,该技术还能充分利用坚硬岩石抗剪强度低的特点,能有效解决钻孔质量差和复杂地形等钻探问题。但是,这种技术对液动潜孔锤的要求条件也较高,因此,要注意对泥浆的选择,使用含砂量且粘稠度低的高�|量泥浆,才能保证液动潜孔锤的正常工作。这两种钻探方式各有优点。空气反循环钻探技术在一些较为干旱、缺水的地区应用较为广泛,其在钻探过程中消耗的劳动力较小,钻探成本较低,但其获得的岩屑样本的代表性不强,不能够准确反映地层的实际情况。水力反循环钻探技术能够较好地反映地层的结构情况,但其在钻探过程中存在消耗大量的水资源、钻孔速度较慢、所需时间长的缺点。

3.3绳索取心技术

绳索取心技术不依赖钻孔直接用钢丝绳打捞器提取出岩心,只有在钻头损坏或更换钻头时才会使用钻机。采用绳索取心技术进行地质钻探的技术要点分别是:第一,绳索取心技术设备包括具有良好性能的钻杆、双层或三层的岩心杆、钢丝绳索打捞器等。第二,钻机的钻头需选用金刚石材料,因其具有高强的适应性。第三,需使用高性能的钻机和泥浆泵。第四,绳索取心技术操作人员需要进行专业的技术培训,掌握相应的技术要领。

3.4组合钻探技术

组合钻探技术就是综合应用上述三种钻探技术。但钻孔比较浅,就采用空气或液体为循环介质,在钻孔底部驱动液动潜孔锤,然后携带样本回到地面,当钻孔太深,反循环技术无法满足要求时,就可以用专用绳索等打捞工具来提取。这种技术能够极大地提高钻探的效率,节约成本和人力资源,尤其在一些干旱地区具有良好的发展前景。

结束语:

我国地质勘察工程是一项十分重要而复杂的系统工程,其中钻探技术涉及到各行各业,里面包含的知识层面也相当广泛。更为重要的是,每个地质勘察工程和项目由于其地理环境和综合条件的不同,其所采取的的钻探技术也都各不相同。对此,地质勘察同仁就必须要合理依据地质勘察工程来科学选择最为合适的钻探技术。地质勘察工作人员也必须要与时俱进,深入探索工艺更加,成本更低、效率更高的钻探技术,不断提高我国钻探工艺水平,为促进矿产资源综合效益的提高而不断努力。

参考文献:

[1]关于工程地质勘察中钻探技术的应用分析[J].陈童男.科技展望.2015(08)

[2]工程地质勘探中的钻探技术[J].周继.有色金属文摘.2015(02)

[3]钻探技术在公路桥梁地质勘察中的运用研究[J].曾庆斌.黑龙江交通科技.2015(06)

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