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工程地质勘探方法及地质评价

时间:2022-10-05 21:43:34 硕士毕业论文 我要投稿
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工程地质勘探方法及地质评价

  工程地质勘探方法及地质评价【1】

  摘要:工程地质勘察是进行工程建设的前提和基础,本文将对工程地质勘察进行简要的分析,其中有针对不同项目的勘察方法,以及地质勘查的评价,仅供参考。

  关键词:工程地质;勘探方法;地质评价

  一、工程地质勘探

  工程地质勘探是在工程地质测绘的基础上,为进一步查明地表以下工程问题和取得深部地质资料而进行的,主要有山地勘探、钻探、物探等三种方法。

  二、有针对性的选择施工方法

  (一)地铁工程的地质勘察

  近年来,随着我国科学技术的飞速发展,地铁工程的勘察要求及标准得到有效的提升,我国地铁的数量也在不断的攀升,为人们出行带来了方便。

  由于我国地下水资源相对丰富,因此,在对地铁施工的勘测方案中应先对地下水的含量进行降低,通常情况下,采用建立管道的方式来对工程进行降水,在达到水含量适宜的状况时,方可进行施工。

  勘察施工方法的基础是总体安排及总体的统一,采用因地制宜的方法对钻探、物探及原位测试实验进行选择,包括标准贯入实验、静力触探试验、动力触探试验、旁压试验、扁铲侧胀试验、十字板剪切试验及波速测试等。

  积极采用新技术及新方法。

  在地铁工程的地质勘查中具有许多不同的勘察阶段,勘查阶段的不同其要求也不同,需要对地质的特点进行精确勘察。

  在勘察过程中应对地下水的含水量特点查明以后才能进行研究,若出现地貌不同时,还应进行试验,在地绘基础上对地质条件进行综合分析。

  在地铁工程的勘查中禁止采用较为单一的勘察方法,应采用因地制宜的方式来对各种测试试验进行完成,确保地质工程能够完成顺利。

  (二)长输管道的工程勘察

  工程地质和工程测量是长输管道工程中最为重要的组成部分,长输管道的工程勘察是地质工程勘察中最为关键的勘察项目。

  随着勘察工程技术的快速发展进步之下,人们对长输管道的勘察有了更高的要求,进而勘察工作者在对勘察技术上有着更深一步的勘察标准。

  长输管道的工程设计中主要以三维设计为主,因为三围设计能够提高设计质量,减少投资,节省材料等好处。

  定向穿越技术在长输管道的工程设计中也起着积极的作用,在长输管道工程的勘察中需要重视的技术,管道穿越技术是由人工开挖到计算机技术的定向穿越技术。

  随着输送,电子技术的不断进步,管道自动系统开始快速的发展起来,从古老的常规仪器到遥控系统控制,经历了很多单元阶段仪器更新进步,从而长输管道工程已经发展到国际首要地位。

  只有对长输管道的勘察有着精确而高标准的要求,长输管道的施工才能够正常稳定的进行下去,精确的勘察记录结果是施工顺利完成的保障,所以在长输管道的工程勘察中是需要勘察工作者重视起来的。

  这样勘察工作的进行才有意义,才值得工作者们努力去创新,去发现。

  (三)建筑工程地质勘察的方法和手段

  工程地质测绘在一定范围内调查研究与工程建设活动有关的各种工程地质条件,测制成一定比例尺的工程地质图,分析可能产生的工程地质作用及其对设计建筑物的影响,并为勘探、试验、观测等工作的布置提供依据。

  它是工程地质勘察的一项基础性工作。

  测绘范围和比例尺的选择,既取决于建筑区地质条件的复杂程度和已有研究程度,也取决于建筑物的类型、规模和设计阶段。

  工程地质测绘所需调研的内容有地层岩性、地质构造、地貌及第四纪地质、水文地质条件、天然建筑材料、自然(物理)地质现象及工程地质现象。

  对所有地质条件的研究,都必须以论证或预测工程活动与地质条件的相互作用或相互制约为目的,紧密结合该项工程活动的特点。

  (四)水文地质工程的勘察

  随着大规模地质工程建设的逐渐发展,作为地质勘查中最为基础的勘察工作,水文地质工程勘测在许多方面都与学术研究相涉及,水文地质工程研究的范围主要包括物理力学及岩土力学,而现如今我国岩土力学技术还仍有不够成熟的地方,并仍处于低级阶段,新世纪以来,通过对外国先进的岩土勘察机制的学习,对水文地质的概念得到新的理解。

  在对水文地质进行勘察时,通常采用水位地质测绘与物探相结合的方法,例如:电法、电磁波法、浅震、放射性法及声波法等。

  在其基础上对钻探任务及钻孔抽水试验、注水试验、压水试验、试坑渗水试验、地下水实际流速的评定及连通试验等试验。

  并对岩、土、水样进行物理化学分析,并对地下水的动态进行长期观测。

  才能促使水文地质工程勘察达到标准,并对下一步施工做好准备工作。

  三、工程地质条件的分析和评价

  在场地的调查和测绘工作完成后,地质工作人员开始对场地地层进行钻探工作,通过利用钻机向场地地层中钻孔,根据钻探鉴别地层的地质构造和岩层划分,还要进行取样分析,通过地质实验测验工程场地岩石和土层的物理力学的基本性质。

  在地层钻探中依据不同的土层情况和深度一般选用不同的钻探方式和原状土样的方式。

  在工程地质勘探过程中,还应遵循不扰动或尽量不扰动地层的原则下,对工程场地层进行测试,来获得地层岩石和土层的物理力学性质和划分情况。

  目前在工程地质勘查中一般采用土的原位测试技术,与传统的测试方法相比,土的原位测试具有对地质条件的适应能力更强,测试精度和速度更高更快等诸多优点。

  准确有效地对断层的工程地质和节理的工程地质进行评价,同时为了可以准确分析判断地层砂土密实度和粘性土的塑性情况,并且评价砂类土和粉土的地震液化状态。

  在勘查中工作人员需要根据不同的地质条件选取相应的实验方法,来确定工程场地地基土的承载力,测定场区地基土的变形状态和计算分析地基土的变形量和建筑基础的沉降量,根据《建筑抗震设计规范》中的相关要求对场区地基土进行地震液化评价。

  在工程施工建设中,地质人员还需要对地层土体的渗透性进行测试,并分析影响土体渗透性的不良因素,为建筑基坑的开挖和支护提供重要的依据。

  对于建筑物需要进行基坑开挖施工,将基坑土体挖去后,容易造成建筑地基的应力场发生变化,导致建筑物地基出现变形,影响建筑物地基的稳定性。

  同时地基的应力场发生变化容易引起地下孔隙水的压力出现变化,地基土体中变化的孔隙水压力可能导致地基的抗剪切的能力下降,因此工作人员要严格按照设计要求进行基坑开挖,并在建筑基坑施工中应该对基坑地层的土地进行相应的保护,尽量减少对土体的扰动,同时最大限度提高对基坑铺设垫层和浇注底板的施工速度。

  通过分析评价建筑基坑支护结构的整体稳定性、坑底土体的稳定性和基坑抗渗流系数,来为基坑的支护结构形式设计和稳定性奠定坚实的基础。

  通过根据建筑工程场地的地质情况选取合理的评价方式,来准确的对基坑稳定进行评价,保证建筑基坑的稳定性和可靠性。

  同时子啊基坑开挖过程中由于地下水和降水等不良因素都会导致基坑的稳定性出现失稳现象,为保证基坑工程开挖施工的正常进行和确保基坑地基土的强度要符合设计要求,需要对地下水位较高和开挖深度较大并低于地下水位时,应该采取相应的排水措施来降低地下水位,同时还需要排净建筑基坑内的水,保持基坑干燥,以便于施工顺利进行。

  同时保持对地下水位和基坑周围建筑物、地下建筑构造物、建筑基坑支护和桩基的压应力变化情况进行监测进行适时监控记录,避免不良因素的影响导致建筑基坑的稳定性下降。

  四、结束语

  随着现代各种勘察测试技术的应用的日益推广,促进了地质学和岩土力学理论为基础的近代工程地质的发展。

  在地质勘察工作中要根据具体的地质环境,进行认真细致的地质分析。

  参考文献:

  [1] 韦俊行,欧家村水电站工程地质勘测工作中的教训与启示[J],水力发电,1990,(02)

  [2] 邱贤荣,浅论地质勘测各阶段技术要点分析[J],中国水运(下半月),2008,(08)

  [3] 李君源,范维强,工程勘察中的水文地质问题[J],西部探矿工程,2005(S1)

  工程地质勘探中地基方案的选择【2】

  【摘要】工程地质勘察是工程建设的首要阶段,其勘察成果是基础设计的主要依据之一。

  我国地域辽阔,地质情况复杂多变,从沿海到内地,由山区到平原分布着多种多样的地基土,孔隙比、含水量及液性指数等指标差别较大。

  因此.在工程地质勘察中查明其成因类型、分布规律、埋藏条件及其土的性质,针对各种复杂的工程地质条件,在保证工程设计和工程建设质量的前提下,充分挖掘地基土的潜力,合理地选择地基与基础设计方案.可降低工程造价,缩短建设工期。

  本文分析了各种成因不良土质的工程地质特性.提出了针对不同的工程地质条件合理地选择地基方案。

  【关键字】工程;地质勘探;地基;选择

  1 前言

  工程地质是研究人类工程建设活动与自然地质环境相互作用的相互影响的一门地球科学,起源于20世纪初,在我国则是在1949年以后才有了长足的进步和发展,今天,工程地质勘察已成为工程建设中不可缺少的一个重要组成部分。

  工程地质勘察是工程建设的首要阶段,其勘察成果是基础设计的主要依据之一。

  我国地域辽阔,地质情况复杂多变,从沿海到内地,由山区到平原分布着多种多样的地基土,这些不同成因沉积的土的工程特性差异很大,特别是土的压缩性指标、抗剪强度指标,孔隙比、含水量及液性指数等指标差别较大。

  因此,在工程地质勘察中查明其成因类型、分布规律、埋藏条件及其土的性质,针对各种复杂的工程地质条件,在保证工程设计和工程建设质量的前提下,充分挖掘地基土的潜力,合理地选择地基与基础设计方案,可降低工程造价,缩短建设工期。

  2 场地岩土工程条件

  站址大区域地貌类型为岩溶谷地,站址微地貌为矮丘。

  场地为缓坡,坡度约8°~15°,场地地面高程175.62m~197.33m。

  场地上覆土层主要为第四系冲洪积层及坡残积层,下伏基岩为泥盆系中统东岗岭阶(D2d)灰岩,各岩土层特性分述如下:耕植土黄褐色,稍湿,土质较疏松,含植物根系。

  该层场地内普遍分布,层厚0.30m~0.40m。

  第四系冲洪积层(Qal+pl):粘土:黄褐色、紫褐色、褐黄色,稍湿~湿,硬塑,切面光滑,干强度高,局部地表见浅层裂隙,裂隙深约10cm。

  含铁锰结核,局部混泥岩、泥质砂岩等砾石及锰矿碎块,次棱角状,粒径20mm~60mm。

  第四系坡残积层:黄褐色,褐黄色,切面光滑,干强度高,坚硬~硬塑,含少量铁锰结核。

  站址区附近主要河流为黑水河,该河流常年流水,河面宽20m~50m,水深大于3m,水量充足,在站址西南面约2.6km处自北西向东南流,是站址区地表水主要排泄通道。

  地下水主要为土层孔隙水和岩溶水。

  土层孔隙水为上层滞水,赋存于土层孔隙中,水量小。

  岩溶水赋存于下伏基岩中,场地岩溶水主要受站址外地下水补给,并向黑水河排泄,其埋深多在覆盖层底部以下的基岩中。

  3 地基基础方案的选择

  地基方案选择主要目的是为了满足上部结构对地基的要求,提高软弱地基的承载能力、防止剪切破坏使地基失稳、防止沉降量过大及不均匀沉降的产生、消除黄土的湿陷性、减轻膨胀土的胀缩性、消除地基土的振动液化沉陷影响。

  3.1 天然地基。

  在工程建设中,应充分利用地基土的工程地质条件,尽可能地选用天然地基。

  自然界的土一般都是在沉积循环中成层出现的,每层土的地基承载力及物理力学性质指标差别较大,在考虑选用天然地基时,应结合基础形式及上部结构综合考虑。

  首先应选择上部承载力较高的土层作为天然地基持力层,也可以加宽基础以减少上部结构对地基单位面积承载力的要求。

  选择天然地基时应满足地基承载力、地基变形及边坡稳定三个条件,一般当地基土的承载力较高、压缩性较小且比较均匀时,满足承载力要求时也会满足变形和稳定的条件,即可选用天然地基。

  但对于地质复杂、土质不均、地基软弱、建筑物荷载很大或结构荷载相差悬殊时,即使承载力满足要求也需进行变形验算,两者均满足要求时方可选用天然地基。

  对于经常受水平荷载作用的高耸构筑物、挡土结构以及建造在斜坡上的建筑物或开挖深基坑及遇有软弱土层时。

  需进行稳定性验算,满足要求后方可选用天然地基。

  3.2 地基处理

  南侧、南西侧及南东侧将形成1.0m~10.0m厚的填土区,其厚度大,若新填填土固结性差,力学强度低,均匀性差,压缩性高,经检验其承载力、变形及均匀性不能满足设计要求时,不能作为建(构)筑物的地基持力层,应对整个场地新填土层进行分层强夯处理,以提高整个场地填土层的压实度,提高新填土的地基承载力、变形模量及均匀性。

  3.3 饱和粉细砂、饱和粉土。

  在处理液化地基土时,不能遇见有液化场地就全部消除液化沉陷影响,应根据液化等级及建筑物的性质综合确定处理方案。

  如对于丁类建筑物轻微及中等液化场地可不采取措施,严重液化场地可对基础和上部结构处理。

  对于丙类建筑物轻微液化及中等液化场地可加强基础和上部结构,严重液化场地应全部消除液化沉陷或部分消除液化沉陷影响并且对基础和上部结构处理。

  对于乙类建筑物轻微液化场地可部分消除液化沉陷或对基础和上部结构处理。

  中等液化场地可部分消除液化沉陷且对基础和上部结构处理。

  严重液化场地应全部消除液化沉陷影响。

  对于需全部消除液化沉陷影响的场地,处理深度应大于液化深度下限,改善排水条件和增加土的密实度是处理液化地基的有利措施。

  振冲挤密碎石桩及振冲置换碎石桩可有效地消散超孔隙水压力,增加土的密实度。

  强夯法和灌浆法可增加土的密实度。

  也可采用桩基础将桩端深入液化深度以下稳定的土层中。

  4 桩基础

  人工挖孔桩桩端能进入设计持力层,刚度大,单桩承载力高,桩身变形很小,质量控制较易保障,是适合本工程的人工地基处理方案。

  由于单桩承载力要求不高,可以原状土为桩端持力层,进入原状土的深度通过计算确定。

  场地地下水埋深大,桩基施工不受地下水的影响。

  关于膨胀土具有膨胀与收缩性,压力和含水量是影响膨胀与收缩的重要因素。

  此类土应调查当地的水文地质条件和区域气候条件,测定土的含水量、自由膨胀率和不同压力下的膨胀率,确定地基的胀缩等级。

  根据场地的工程地质条件、水文地质条件的复杂程度以及对建筑物产生的影响可选用天然地基,因荷载较大的建筑物能抵消地基的膨胀力,起到控制地基变形的作用,使地基变形变小,选用天然地基时,最好选择三层以上的建筑物。

  对需进行处理的膨胀土,应考虑湿陷深度、厚度及地下水位的影响。

  可全部挖除膨胀土并用无胀缩的粘性土、灰土及砂替换;当膨胀土埋藏较浅但土的厚度较大时,可采用换土垫层法进行处理;当膨胀土埋藏较深且土的承载力满足不了较高层数及载荷较大的建筑物的要求,可采用桩基础。

  5 结束语

  在工程地质勘察中,勘察人员掌握的是第一手资料,要在充分分析工程地质水文地质条件的基础上,根据地基、基础和上部结构的共同作用,合理地选择地基处理方案。

  在选择地基方案时,首先要充分挖掘天然地基的潜力,在天然地基满足不了的情况下,对几种方案进行比较,从中选出一种既经济又合理的地基方案。

  参考文献:

  [1]邓柯. 陆川3×12户住宅软土地基处理[J]. 铁道运营技术. 2006(02)

  [2]程志军,叶凌,陈乐端. 我国夏热冬冷地区绿色建筑发展及技术应用[J]. 施工技术. 2012(03)

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  [5]彭小云,宫治国,折学森,姜盈霓. 地基处理方案优选的可拓层次分析法[J]. 长安大学学报(自然科学版). 2006(06)

  工程地质勘探中的钻探技术应用【3】

  摘 要:建筑行业的飞速发展使其在施工过程中面临着更多的安全问题及质量问题,特别是在实际施工之前要充分做好工程地质的全面勘探,这其中的钻探技术就是地质勘测中的主要施工途径,不仅能够保证施工队伍及时了解施工地点的地质特征,而且能够提升建筑工程的完成效率以及整个工程的质量。

  该文主要介绍了工程地质钻探的主要特点及适用条件,同时对工程地质钻探的特殊要求、钻探方法、钻探设备、钻孔设备进行了深入的讨论,从而为钻探技术的应用提供专业的参考依据。

  关键词:工程地质勘探 钻探技术 技术应用

  1 工程地质钻探的主要特点及适用条件

  进行建筑工程地质勘探时普遍应用的途径就是钻探施工技术。

  钻探技术应用的范围较广,适用性较强,不论是何种地质条件、何种工程建筑类型,只要满足工程地质勘探的要求,就可以应用钻探施工技术。

  在进行工程地质勘探过程中应用钻探技术需要注意以下四点:第一,应用钻探技术前,要考虑建筑工程施工地点的地质地貌特点,根据建筑工程的类型及施工特点,确定钻孔的分布。

  例如,在工民建工程施工过程中,确定钻孔的分布的依据是建筑物的轮廓线;但是在水利工程施工过程中,应该根据水坝的坝轴线确定钻孔分布。

  第二,一般的建筑工程,在开展钻探工作时,钻孔的深度比较浅,平均深度在9m-10m,因此采用简单的钻探方法,使用简单易操作的钻探设备即可。

  但是像大型水利工程、具体地区的地质勘探工程等,应用钻探技术时就需要深度较大的钻孔。

  第三,钻探技术的基础操作是钻孔,钻孔的目的是勘测建筑工程施工地点的地质地貌、水文、岩石等特征,除此之外,钻孔可以方便施工单位技术人员在施工地点取样进行试验,因为试验与钻孔大都是同时进行的,所以会影响建筑工程的钻探进程。

  第四,工程地质勘探中应用钻探技术需要注意钻孔的结构、方法以及观测钻孔进程并进行记录等。

  在工程地质勘探中应用钻探技术,可以保证钻探的精确度,方便技术人员提取样本。

  应用钻探技术可以加深勘探深度,加快钻进速度。

  2 工程地质钻探的特殊要求

  工程地质钻探的目的是为建筑工程设计提供参考依据,保证建筑工程的施工质量,因此在应用钻探技术时,要严格控制钻进方法、钻孔结构以及钻进过程中的观测编录等。

  建筑工程地质勘探中应用钻探技术要求岩心采取率高于80%,工程建筑的软弱夹层与断层破碎带高于60%,在钻探过程中,岩心采取率一般很难达到80%。

  为提高钻探的岩心采取率,需要依据工程施工地面的岩层性质选择合适的钻进方法。

  例如,在软弱夹层与断层破碎带钻孔时,应该选择干钻,进行低速钻孔。

  应用钻探技术的同时要确保施工现场的水文、地下水位测试工作的正常开展,所以要根据工程施工地点的含水层位置及有关试验要求选择合适的钻进方法,合理确定钻孔分布。

  对不同的含水层要换径并分层止水,加以隔离,换径、分层止水的次数与含水层的数量呈正比。

  钻孔的直径一般为91毫米,孔身结构确定依据是换径的位置及次数。

  若在基岩而以上的砂卵石层中作抽水试验千钻,不允许使用泥浆加固孔壁的办法。

  一般钻孔要直,不能发生弯曲;孔壁要求光滑规则,同一孔径段应大小一致。

  这些要求在钻探操作工艺上给予满足。

  钻孔水文地质观测,是工程地质钻探的一项重要工作,藉以了解岩层透水性的变化,发现含水层之间的联系,找到含水层水位的规律。

  若在岩层较坚硬地区可借助岩心开展取样工作,但是要注意岩石软弱夹层与断层破碎带的保护。

  取样过程中,为保证样品的质量,需借助先进的取样设备,采用科学的取样方法,钻探技术施工人员需要严格遵守取样操作工序要求。

  3 工程地质钻探常用的钻探方法和设备

  工程地质钻探的钻探方法和设备的选择依据是施工地点的地质特征。

  钻探方法有四种,分别是冲击钻探、回转钻探、冲击回转钻探和振动钻探,其中冲击钻探和回转钻探是工程地质勘探中经常使用的两种钻探方法。

  钻探方法若依据动力来源划分,可分为人力钻探和机械钻探,其中最广泛使用的钻探方法是机械回转钻探方法,因其具有高效率、钻孔深、岩心采取容易等特点。

  目前,国内外正在人力革新钻探技术,逐步朝着全液压驱动、仪表控制、勘探与测试相结合的方向发展。

  为了研究工程土体的物理力学性质,在工程地质勘察中,应结合勘探工作采取原状土样。

  但是在钻孔中采取原状土样时受到很多因素影响,其中主要的是取土器的结构和取土实用。

  取土器主要有限制球阀式取土器、上提橡皮垫活阀式取土器、回转压入式取土器和水压活塞式取土器4种,这4种取土器适用于采取粘性土的原状土样。

  采取砂类土和饱水软粘土就比较困难了,需要使用特制的取土器。

  如采用厚壁管靴长筒上提活阀式取土器,反旋活阀分节取土器和真空活塞取砂器等,采取地下水位以下的原状砂类土和软粘土样,效果较好。

  原状土样的采取方法主要有3种:第一种,击入法。

  适用于较硬的土层中取样,又可分为孔外及孔内的轻锤多击法和重锤少击法。

  实践证明,孔内的重锤少击法取样效果好,效率高而且土样扰动小。

  第二种,压入法。

  适用于较软的土层中取样,又可分为连续压入和断续压入法。

  连续压入法是借助活塞油压筒或钢绳滑轮组合装置,将取土器一次快速均匀地压入土中,土样的扰动较小,当采用连续压入法无法将取土器压入土层时,则可采用断续压入法。

  第三种,振动法。

  当振动钻进时,可利用振动器的振动作用将取土器压入土中。

  这种方法对土样的边缘部分扰动较大。

  易受振动液化的土层不适用。

  为了保证土样的质量,除了对取土器和取土方法进行选择外,还应注意钻探方法、钻孔结构、清除孔内残土、操作方法和土样封存及运输等各顶问题。

  4 工程地质勘探钻孔类型及其适用条件

  钻孔的类型指的是钻孔的角度及其方向。

  钻孔的角度即是钻机的立轴钻杆与地平线的夹角,也叫做钻孔倾角。

  按照钻孔倾角及其变化情况,可将钻孔分为铅直孔、斜孔、水平孔和定向孔4种。

  在进行工程地质勘探时,为了能取得尽可能多的地质资料,又节省钻探工作量,钻进方向最好与不同岩性接触而或与断层而垂直。

  4.1 直孔

  直孔倾角为90度。

  在工程地质钻探中此类孔最常用适于查明岩浆岩的岩性岩相、岩石风化壳、基岩石以及第四纪覆盖层的厚度及性质、缓倾角的沉积及断裂等。

  作压水试验的钻孔一般都采用铅直孔。

  4.2 斜孔

  斜孔倾角小于90度。

  当钻孔倾角小于90度时,需要表明钻孔的方向。

  例如,在沉积岩岩层应用钻探技术,钻孔角度多数大于65度,在钻进时应该选择和岩层断层带相反的方向。

  斜孔勘探一般用在水电、水利工程的地质勘探,目的是了解水利工程的地质结构。

  若勘探峡谷工程或河床较窄的工程,最好选用斜孔钻进方法,既可以避免在河中央布孔的困难,也可以有效控制河床结构。

  4.3 水平孔

  水平孔的倾角多数为0度。

  水平孔一般在坑探工程中布置可作为平铜、石门的延续,用以查明河底地质结构、进行岩体应力量测、超前探水和排水。

  在河谷斜坡地段用以探查岸坡地质结构等效果比较好。

  4.4 定向孔

  在工程地质勘探过程中,根据工程地质的具体情况,采用某些先进技术,使钻孔方向随着深度的变化而改变,实现钻孔定向钻进,定向钻孔的角度大于60度。

  例如,对上缓下陡的岩层进行钻孔,钻孔需要保持一定的深度间隔,可以在一个钻孔中控制多个定向孔,钻进同一岩石层,定向钻孔方向要求与岩石层垂直。

  定向钻孔工艺在操作时比较复杂,目前国内采用的是在一个钻孔中控制多个定向分支孔的方法开展定向钻孔工作。

  5 钻探技术的具体分析

  地质钻探技术简单的来说,就是通过对地下进行钻孔从而打碎岩石的一种施工方法,同时,地质钻探技术是一种对地下岩层材料信息和实物资料,以及矿石品位的评价和计算储量进行验证的一种重要的技术手段。

  由于地质钻探的目的不一样,所以使用的钻探工艺与钻探装备也不相同。

  目前,我国对钻探技术投入了许多人力资源、物力资源和财力资源,使我国的钻探技术逐渐形成一个技术体系,在地质勘测中,常用的一些钻探技术包括绳索取心技术、新型的节水钻探技术、液动潜孔锤钻探技术、以及反循环钻探技术等。

  5.1 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。

  绳索取心技术因其效率高、节省钻进时间,广泛应用在工程地质勘探中。

  例如在天然气钻探、石油钻探、冰层钻探、矿产钻探中等多领域中。

  同时,绳索取心技术的钻孔深度不大,可有效减少钻杆与钻进的摩擦,延长钻孔设备使用时间。

  5.2 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利反循环技术。

  水利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。

  水利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,若使用水利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,提高钻去效率。

  5.3 液动潜孔锤钻探技术

  我国在应用和研究液动潜孔锤这类钻探技术时,所取得的研究成果在世界上都是处于领先地位的。

  其工作原理为用冲洗液来带动液动潜孔锤工作,当外界的力量冲打液动潜孔锤时,液动潜孔锤同样也会将这部分能量传递给钻头,这时钻头就可以击破岩石了,施工现场的泥浆泵就是输送冲洗液的最佳工具,钻头的反复运动就可以产生有节奏的冲击负荷。

  作为回转钻探技术的一种改进技术,在冲击力和回转力的驱使下,液动潜孔锤钻探技术大大的提升了设备的钻进效率,并且也减少了打孔的成本。

  另外,液动潜孔锤钻探技术还能够很好的利用坚硬岩石脆性大并且抗剪强度低的特点,有效的解决钻探复杂状况以及无法保证钻孔质量的问题。

  因为在采用液动潜孔锤钻探技术时,其一直都是在高频作业的,所以这种技术对于岩质坚硬以及脆性较大的地质结构中是较为适用的,但是在施工作业时一定要重视设备的紧固问题,并且液压的泥浆质量将直接决定液动锤的实际磨损状态,所以我们在选择液压泥浆时,也尽量选择润滑性能好、含沙量低并且粘稠度也较低的原料。

  当处于较高强度的工作环境中,液动潜孔锤钻探技术的使用寿命以及工作状态是无法得到有效的保证的,所以此技术的发展趋势应为延长潜孔锤的使用寿命并且提升潜孔锤的工作效率,现阶段,液动潜孔锤钻探技术主要应用在水电建材、石油化工以及金属矿山等领域中。

  5.4 组合钻探技术

  组合钻探技术是将“绳索取心技术”、“液动潜孔锤钻探技术”、“反循环钻探技术”三种钻探技术进行组合,可以充分发挥三种钻探技术的优势。

  在工程地质勘探中,应用组合勘探技术可以避免地质条件限制,根据实际情况进行钻探施工,降低施工劳动强度、节省成本,提高钻探的工作效率。

  6 结语

  综上所述,工程建筑施工地点的选择直接影响地质勘探的质量与工程施工质量。

  工程地质勘测可以检测施工地点的地质特征、水文特征以及岩石特征等,为工程设计提供参考依据。

  钻探技术在工程地质勘测中具有重要意义,在实际应用中,根据地质的具体情况选择合适的钻探方法、设备,保证工程地质勘探结构的准确性,提高工程施工的质量安全。

  目前,我们应该加大钻探技术的研究投入,深入了解钻探技术相关知识,促进我国钻探技术水平的提高。

  参考文献

  [1] 房建华.地质钻探工艺技术初步研究[J].科技与企业,2012(3):156.

  [2] 王春莲.论地质勘查钻探设备及其技术创新策略[J].机电信息,2011(36):98-99.

  [3] 冉恒谦,张金昌,谢文卫,等.地质钻探技术与应用研究[J].地质学报,2011(11):1806-1822.

  [4] 李绍昆.钻探技术发展探析[J].现代商贸工业,2011(12):286.

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