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浅谈工程地质钻探中的钻孔技术 随着现代建筑工程的不断推进,工程地质钻探作为施工前必不可少的环节,在工程中扮演着非常重要的角色。作为一种可以对地层结构及其特性进行有效检测的技术手段,对于保障施工质量、避免渗漏、减少安全事故都有着不可替代的作用。而钻孔技术作为工程地质中不可或缺的一环,发展至今已经成熟,甚至细化到了各种不同类型的钻孔技术,以满足不同地质环境下的不同需求。 1.钻探目的 工程地质钻探的目的有很多种,大体来说主要包括以下几个方面: (1)了解地层构造和岩土性质:钻探是探测地下岩土层、岩石构造和性质的一种方法,通过对不同深度钻取的钻孔样品进行分析,可以了解地层中各种岩石类型的性质和变化,包括各类岩石的类型、颜色、密度、强度、劈裂度、承载能力等。 (2)探明地下水位:工程地质钻探可以探明地下水位和水质,为设计防渗、构筑物设计提供重要依据。 (3)探测地下土层物质的物理力学性质:根据钻孔样品制备的各类室内试块试验,可以测定细粒土的物理力学性质,如密实度、饱和度、压实系数、压缩模量等。 (4)质量保证和环境保护:钻孔技术在工程地质探测中也起到了关键作用,它可以保证工程建筑的安全和质量,减少及防止水土流失、滑坡、地下水渗漏等环境问题,同时在施工期保护环境也具有重要意义。 2.钻孔类型 钻探类别在工程地质钻探中主要分为浅孔和深孔两种。 浅孔是指孔深在50米以下的钻孔,钻探一般在土层中进行,目的是获取现场土壤和水体的样品,以便于进行土性分析和水质分析。这种钻探方法在工程建设中最为常见,可以直接观察到钻孔所穿过的土层状况,是一种非常经济实用的钻孔方式。 深孔是指孔深在50米以上的钻孔,通常用于钻取深部地质情况,洞孔深、直径较大,能钻到地质环境深部进行取样,可获得大范围内地质特征的三维立体展示。深孔钻探通常要用到一些特殊的钻探工具,如钻头、固定钻杆和钻探柱等。 其中,开放式孔、回转式孔和冲击式孔是常见的三种浅孔钻探类型,下面我们将简单介绍这三种钻孔类型的主要特点。 (1)开放式孔 开放式钻孔顾名思义,是指钻孔时不采用插管的钻掘方式。钻孔完成后,孔壁不用进行任何处理即可观察到孔壁内部的岩土层状况,这种钻孔方式基础设施成本较低,操作简便,便于观察及取样。 不过这种方法缺点也十分明显,孔壁不稳定、塌方、倒塌等情况容易发生,取样的样品数量和质量受到极大的限制,小孔径表面偏硬的岩石挖掘困难,大口径违反环境保护规定。 (2)回转式孔 与开放式孔不同,回转式孔在孔中安装一定数量的钻芯、钻管等钻具组合,以确保钻孔稳定,同时避免土壤坍塌现象的发生。回转式孔用于取样时,即可通过钻头进入孔壁,并吸取样品。也可以通过安装回转式钻头,从事试验打桩、高压注浆等工作。 一般适用于较硬的岩层钻探,取样质量相比开放式孔大幅提高,并且减少了地表扰动,但对于土层,效果不如开放式孔。 (3)冲击式孔 冲击式钻探是在地下岩土中开挖孔的方法,其特点是借助冲击钻头的冲击力和旋转作用,快速地穿过岩土层。 冲击式钻探的优点在于速度快、轻质、成本较低、钻的深度和直径都可以根据需要进行调整。其缺点在于钻探过程中打的杂物多,需要进行较多的清理工作,同时钻孔高难度、冲刷时间较长,考验着工程质量人员的专业水平。 3.钻孔技术 钻探过程中的钻杆、钻头和钻筒的设计和制作都是非常关键的,同时钻杆的强度、韧性和可靠性也是至关重要的。不同地质环境下所采用的钻杆和钻头也有所差别。 在工程中实际使用钻探时,钻探压力、钻头形式和齿距要根据钻孔的类型和地质特征进行选择。通常在岩石较硬的地质环境中,经常使用钻杆、涂有金属/碳钢混合耐磨涂层的头部,以强化耐磨性和承载能力。 对于钻孔中的前、中、后管道,也要经常保养和维护,以确保其良好的性能和稳定性。如滑动安装,注意安装顺序,并确保准确按照钻孔设计、地质状况和施工环境进行采样、记录和分析,同时要尽可能地保持钻孔井筒的开口度和清洁度。 另外在钻探过程中,钻孔带来的噪声、振动、尘埃、易燃、易爆、化学等渗透和影响,也需要技术人员运用各种有效措施来防范和减轻。 4.结论 总体而言,钻孔技术是工程地质钻探中不可缺少的重要环节,它的效果直接影响到施工过程中的安全性和质量,并且也对保护生态环境产生了重要影响。因此,在各种钻孔类型中,应该根据施工环境特征和钻孔需求,选择最合适的钻孔方式,并且钻孔过程中要科学严谨,保证采样质量,以确保钻孔数据和分析的准确性。同时,在科技日新月异的时代,我们还应该继续改进钻孔技术与标准,注重基础地质工作对减小不必要的环境影响具有重要的意义。