前言：寻找写作灵感？中文期刊网用心挑选的岩土工程勘察中钻探工艺研究，希望能为您的阅读和创作带来灵感，欢迎大家阅读并分享。
摘要:在工程建设中，岩土勘察是获取施工区域地质特性等相关数据的重要途径，而钻探工作是岩土工程勘察中的主要方法。因此勘探人员应充分了解岩土钻探的工艺方法，并根据被测区域的岩土体特征合理选择相应的钻探工艺，提高钻探操作的规范性和标准性，从而为工程建设提供更加准确客观的地质数据信息，为工程项目的设计施工创造有利条件。
关键词:工程建设；岩土勘察；钻探工艺
在岩土工程勘察工作中，钻探工艺的合理选择及准确应用对于岩土工程勘察的质量和效率都具有十分重要的影响。因此勘察人员应全面了解钻探施工的各项工艺要点，积极总结钻探实践经验，根据不同的岩土体特征选择相应的钻探设备和工艺方法。
1岩土勘察钻探的钻进方法和钻探设备分析
在进行钻探岩土钻探时，需要通过钻机设备钻进地下，然后利用所形成的圆柱形钻孔来取得各地层深度的岩土体以及地下水等样本，再经过实验室的检测分析后就可以比较准确地掌握测区的地质特征。钻探是一项工艺比较复杂的综合性工作，不仅要准确划分地层以及测定界限，同时还要严格按照工艺要求采集原状土并开展原位测试工作，而钻探工艺方法的选择以及操作技术水平将直接关系到岩土工程勘察的整体质量和效率。
1.1岩土工程勘察中的主要钻探设备分析
在进行岩土钻探时，钻探设备是进行钻孔施工的基础，目前在钻探工作中比较长远的钻探设备主要有空气压缩机、钻机、钻探泵以及相关的传动、动力设备和辅助设备。在钻探设备中，由于装载方式的不同，可以将其划分成组装式以及整体式这两大类。而根据移动性的不同，又可以进一步将整体式钻探设备分成三类，即自行式、固定式以及拖引式。此外，还可以根据钻探设备的不同用途将其划分成岩芯取样、工程地质和施工以及水文水井等不同的设备类型，而不同的钻探设备在适用范围上也各不相同。其中工程地质设备主要适用于为道路工程、民用、工业建筑工程以及桥梁工程等进行岩土工程勘察钻探。而水文水井设备主要适用于对水井以及水文勘察进行钻机勘探。取样以及岩芯设备则主要是对岩土体以及混凝土结构进行钻探。
1.2岩土勘察钻探中的主要钻进方法分析
在进行钻探作业时，需要根据岩土层的不同岩性特点以及具体的钻探要求而选择不同的对地下岩体进行破碎钻进的方法。目前在钻探工作中比较常用的钻进方法主要包括振动钻进方法、冲击或冲抓钻进方法、正反循环式的钻进方法以及螺旋钻进方法等。而钻进时还应根据具体的钻探要求选择取芯或者不取芯的钻进方法。此外在进行回转钻进施工时，由于需要选择不同的磨料来破碎岩石，因此又可以将钻进方法划分成金刚石、硬质合金以及钻粒等不同的钻进方法。
2岩土工程勘察中的主要钻探工艺分析
2.1钻探可塑性偏软等黏性土层的工艺方法
（1）在钻探作业时应根据地层特性的不同而选择相应的钻探工艺。例如在对黏性土地层进行钻探时，由于该地层具有较大的压缩性、流变性和触变性，同时其渗透性以及强度则相对较低，因此在进行钻探时应选择长短螺旋钻进与重锤冲击钻进相配合的工艺方法来进行钻探作业。当需要对地下水水位下方地层进行钻探时，则应选择冲击回转以及套管螺旋钻进等工艺，而重锤冲击工艺不仅会对钻孔孔底周边地层产生较大的扰动，而且其钻进效率也无法满足钻探要求。（2）在应用螺旋钻进工艺时，主要是使螺旋钻杆在电动机的带动下回转钻头，并沿螺旋线方向逐步切削地层而形成钻孔。同时螺旋叶片可以将切削下的碎屑杂质等直接上返至孔口位置。在采用长螺旋钻进工艺时，其钻进深度应控制在15~20m左右，而钻进直径则应控制在1m以内，在选用短螺旋钻进工艺时，则钻进深度大多在30m以内，最大深度可以达到50m左右，而钻进直径一般在2~3m之间。由于短螺旋钻进工艺所使用的钻机设备为非连续型，因此其钻机效率低于长螺旋钻。这种钻探工艺具有较高的效率，而且不需要对设备进行清洗。（3）在应用冲击回转工艺进行钻探施工时，应严格控制泥浆配比，并在施工中要防止钻孔土层被水流冲散，造成泥浆中混入杂质。为了提高钻探质量，也可以采取在回次终了阶段停止送水的方法来进行施工，从而适当增加干钻进尺，以保证土层样品采集的有效性。此外也可以选择双管双动钻具来进行取芯作业。在钻探硬塑黏性土地层时，勘探人员应采用冲击回转工艺，并选择小肋骨钻头等设备来进行施工，以减少对土层的扰动。在应用冲击回转工艺时，其动力类型主要包括气动、液动以及混合动力。这种工艺方法可以在低钻速条件下实现较高的钻进效率，有效地减少了孔内事故发生的概率，延长了钻头的使用寿命。在应用液动冲击回转工艺时，其钻进深度一般在800~1000m之间，而直径应控制在56~130mm之间，动力主要为泥浆以及清水所形成的高压。而气动冲击钻进工艺的钻进直径则可以达到65~228mm左右。在钻探作业时应先采用慢速钻进方式，当土层为钻头切入后再适当提高钻进速度。
2.2钻探砂层的工艺方法
在钻探作业中，砂砾粒径以及地下水等因素会对钻探质量产生较大的影响。在对含有大量黏粒的粉细砂砂土层进行钻探时，可以选择螺旋钻进方法。而当要求钻进深孔时，则应选择直径较小的螺旋钻来进行后期的钻进施工。施工过程中应将钻速适当降低，并合理调整泵量，以控制钻进压力。在终了回次施工前，勘探人员应利用泥浆对钻孔进行清洗，以防止出现卡钻沉砂等故障。在停泵后应继续进行0.3~0.5m左右的干钻作业，以防止岩芯出现脱落的情况。在对处于地下水位下方的砾砂或者中粗砂层进行钻探时，应选择反循环钻进工艺和硬质合金钻头来进行施工，且钻头应选择品字形。在施工过程中应适当将转速降低，并利用灌浆泵吸设备进行反循环钻进作业。施工人员应对钻具不断进行浮动操作，并严格遵守快放慢提的工艺要求，以促使孔底反循环的有效形成。在该钻探工艺方法中由于岩芯管直径小于钻头外径，因此可以对岩芯管起到一定的约束作用，从而避免了原始岩芯结构受到扰动。在完成末回次作业前，应利用泥浆对钻孔进行清洗，从而将孔内的砾砂彻底去除，以避免发生沉砂卡钻故障。在停泵后仍需要进行0.2~0.3m左右的干钻，然后才能停止钻具的浮动操作并进行精细干烧作业，以避免钻孔孔壁出现坍塌等问题，之后就可以将完成岩芯样品的采取施工了。
2.3钻探卵石层的工艺方法
地层的含水率、厚度以及密实度等因素也会影响钻探工艺的应用。当对较薄地层进行钻探时，回转钻应配合泥浆护壁工艺来进行施工。当对较高密实度的卵石层地层进行钻探时，应严格控制泥浆的配比，确保泥浆质量能够达到钻探要求，同时应选择回转钻进工艺。而当对黏性土含量相对较低的大厚度地层进行钻探时则应选择跟管钻进的工艺方法。在施工时应将钻速控制在30~60rad/min左右，且跟管长度应控制在3~6m左右，同时在施工过程中应连续进尺，以保证钻探的顺利进行。另外还可以通过将黏土球投入钻孔的工艺方法来保护孔壁，避免出现孔壁坍塌的情况。一旦有塌孔事故发生时，勘探人员应在将钻具拔出，并在放入跟管后再进行钻探施工，或者也可以采取增加泥浆浓度等处置措施。为了避免套管内有卵石残留而造成丝扣脱滑故障，勘探人员可以选择利用反丝套管来进行钻进作业。
3岩土工程勘察中钻探工艺的应用实践
3.1某工程项目基本情况概述
某工程项目施工现场的地质条件比较复杂，经勘察发现其主要为卵石层和粉砂质泥岩层，其中卵石层厚度最大值为16.7m左右，并含有较为丰富的地下水。受该工程所在地区客观条件限制，其在钻探施工中存在较大的难度。
3.2该工程钻探工艺的实践应用
在该工程项目的岩土勘察工作中选择利用金刚石钻头进行钻孔，并配合使用套管进行钻探的工艺方法，其中钻头口径选择为Ф110mm规格，而套管则采用的是Ф130mm规格。在钻探施工中，在现场利用磨损废旧钻探来进行取芯钻头的制作，有效降低了钻探成本。另外在钻探施工时，根据金刚石钻头的相关参数来合理确定循环液的配比，提高了钻探作业的效率。在本次钻探作业中的循环液主要采用的是植物胶浆液，这样在对较厚卵石层进行钻进作业时就可以利用植物胶浆液所形成的胶膜来为孔壁提供有效的防护作用，避免孔壁发生漏浆以及坍塌等问题，提高了孔壁的稳定性。而且植物胶浆液还具有一定的润滑功能，有效控制了钻具振动对孔壁结构的影响，从而促进了采取岩芯作业效率的提高。而钻探中所使用的泥浆成分主要包括0.5%~0.8%左右浓度的植物胶以及3%~5%左右浓度的膨润土，同时将纯碱的浓度控制在植物胶和膨润土总量的4%~5%左右，此外还加入了浓度为0.2%的CMC约2000×10-6。在钻探时应根据岩土工程勘察要求合理选择工艺参数，在本次钻探作业中将钻头的钻压控制在4~7KN左右，并将转速设定为250~300rad/min，尽量减小泵量，防止孔壁受循环液冲刷影响而出现坍塌或漏浆等问题。钻探过程中如果有漏浆情况发生时，施工人员可以向孔内直接倒入黏度为60s左右的浓浆，同时应停止钻进作业，并在孔内通过钻具的高速旋转来进行甩浆，直至彻底封堵漏点。通过钻探工艺的合理应用，有效提高该工程项目的岩土工程勘察采取岩芯的作业效率，减少了钻孔孔壁坍塌等事故发生的概率，同时也降低了施工成本，减少了钻探循环液等对环境的污染。
4结语
由于我国地质条件比较复杂，因此在工程建设中必须高度重视岩土工程勘察工作，而钻探工艺对于岩土工程勘察的效果具有重要的影响。勘察单位在钻探施工前应全面收集被测区域的地质资料，并根据被测区域岩土体的不同特点以及工程的具体要求合理制定钻探计划，提高钻探设备以及技术工艺选择的合理性，为工程建设提供更加可靠准确的地质数据。此外，勘察部门还应积极总结钻探经验，对现有的技术工艺进行完善和创新。
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].工程技术研究，2019（9）：86，88.
[2]李雄.岩土工程勘察中钻探工艺选取[J].中国金属通报，2019（4）：282-283.
作者:卢剑星 单位:中国煤炭地质总局广西煤炭地质局
