岩土工程勘察钻探技术应用

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岩土工程勘察钻探技术应用

摘要:岩溶地区本就比较复杂,在进行岩土工程勘察中难度较高,为了可以给勘察钻探工作提供保障,就需应用进专业的技术支持。岩溶地区岩土工程勘察钻探工作不仅难度较高,危险系数也较大,再加上溶洞的发育情况和大小等都和勘察结果密切相关,就需对其质量进行严格控制,使用既合理又科学的勘察钻探技术。本文就对岩溶地区岩土工程勘察钻探技术的应用进行分析,供参考。

关键词:岩溶地区;岩土工程;勘察钻探技术

我国很多岩土工程所在区域都位于岩溶地区,而在这种区域进行施工时,会存在很多不可测因素,有的时候,因为施工人员对于岩溶的认识并不足,导致在进行勘察钻探的时候动作不熟练,从而降低勘察钻探质量和效率,而岩土工程也会时常发生安全事故,因此,还必须加强勘察钻探技术的合理使用。

1岩溶地区岩土工程勘察钻探的特征

很多岩土工程都是位于岩溶地区,其地质条件不仅比较坚硬,也比较复杂特殊,这使得在对岩土工程进行勘察钻探时难度系数较大,因此,在进行勘察钻探的时候,要得到技术的支持,否则,勘察钻探工作很难进行下去。之所以会对岩溶地区的岩土工程进行勘察,最主要的原因就是,对岩溶地区的岩溶化发规律进行了解,充分了解岩溶地区的分布规律和密度以及规模,从而提高岩土工程的可行性和可建设性。对于岩土工程来说,其所在位置是否合适,与地质条件有着直接的关系,而勘察钻探工作则可以帮助施工单位更加了解地质条件,看岩土工程是否适合建设在该区域内。要想达到岩土工程勘察钻探的目的,光靠人为力量是无法实现的,还必须借助与时俱进设备、仪器、方法的帮助。技术人员需要和岩土工程的实际情况以及岩溶地区实际情况相结合,根据顺序展开勘察、分析,从而掌握到更多的地质数据,也可以从数据中分析得出岩溶地区对岩土工程的影响和危害等,便于施工单位快速做出决策。

2岩溶地区岩土工程较为常用的勘察钻探技术

2.1泥球护壁结合套管法。泥球护壁结合套管法在岩溶地区岩土工程勘察钻探中经常会使用到,其最大的作用就是可以对裂缝漏浆问题进行解决,而原理则是在孔中注入湿黏土球,再借助钻具的帮助在孔中不停地上下移动,从而对土球进行压实,使其和裂缝密切连接在一起,逐渐形成泥浆。实现这一步后,施工人员就需转动钻具实施扫孔,从而让土球可以进入到孔壁中,起到保护孔壁和回填的作用。如果在泥球的制作上是使用黏土作为材料,那么,不但塑性要很大,还需保持较强的黏结性,只有这样,才能确保不会轻易被冲刷掉,才能达到使用目的。如果泥球的黏结性不强,那么,就会导致在后期运作中脱离孔,使得孔中的泥浆漏出来,勘察钻探工作很难继续。然而,因为岩溶地区的富水性很好,在进行钻探的时候需对水分进行稀释,否则,很难有效钻探,当泥浆的浓度会有所下降时,如果接着钻探反而会造成孔内泥浆再次渗透,但在钻探深度还没有达到时,可以对水分进行稀释,来解决漏浆问题。

2.2多层套管护壁法。多层套管护壁法的使用就是通过跟管钻进的形式来进行的,先对小直径进行钻探,再对大直径进行钻探,多层套管护壁法的使用需要进行反复的变径,才能进行钻探。并且,在实际的勘察钻探过程中,使用这种方法进行,在正式展开勘察钻探之前,施工人员需对周围的环境非常了解,并确定一个钻探深度,还需对钻探深度内可能出现的溶洞个数有所预测,从而制定科学的勘察钻探计划。在这个过程中,需要注意的是,在实施开孔的时候,需在口径的地方留出一个位置,采用φ75米的金刚石单动双管进行钻探,当在遇到溶洞时,施工人员也应有快速的反应,需将钻具提起来,把岩芯取出来,换成中146毫米的合金钻具,将孔径进行扩大后再进行钻探,一直到溶洞底端为止,然后,再采用φ146毫米的芯管作为二级套管,将其放在钻孔里面,再换成小一径的金刚石单动双管继续钻探。多层套管护壁法的使用就是需要进行反复的换径,才能达到最终的勘察钻探目的。

3岩溶地区岩土工程勘察钻探技术的应用策略

3.1钻进岩溶地区。在对岩溶地区岩土工程进行勘察钻探的时候,施工人员需一边施工一边观察钻探进展,当发现问题存在时,就应停止钻探,分析问题导致的原因,在解决问题的基础上再次恢复钻探。并且,还要对进尺进行控制,把岩心提取出来进行分析,再把岩溶地区的实际情况记录下来,为之后的工作提供依据。在勘察钻探的时候还可能出现返浆情况,因此,在钻探时,需关注孔内是否出现了返浆现象,返浆之所以会出现,就是因为溶洞被破坏掉了,从而出现漏浆情况,当遇到这种现象时,施工人员就应在停止钻探后立刻修补。在对岩溶地区岩土工程进行勘察钻探的时候,最常使用到的方法就是金刚石单动双管回转钻进,然而,值得注意的是,无论是使用哪种方法在钻探过程中都需得到全面的保障,在开孔的时候,先选择孔径比较大的,而钻探时则要先选择孔径小的,再慢慢地扩大孔径,在扩径的时候再不断地改变套管类型,从而确保勘察钻探的有效性。如果在进行勘察钻探的时候发现了溶洞,那么,施工人员就可以在把孔径扩大后,更换新的岩芯管,将其作为二级套管,并将其放在钻孔里面,从而解决漏浆问题和钻探困难等问题。

3.2软土层钻探。在对岩溶地区岩土工程进行勘察钻探时,无论是使用什么方法进行钻探,其进尺的速度都应较快,如果在遇到土洞的时候,难免会遇到掉钻情况,这也意味着,在不施压或者转动的情况下,只需要自己的力量就能够下落。通常情况下,淤泥并没有上面塑造性可言,质量也比较软,当施工在提钻后,孔洞可能会出现缩径现象,这种现象是正常的。而在这时候,二次下钻的深度不应比第一次多,如果孔洞里面的填充物较少,那么,孔洞中的空间相对而言就要大一些,在进行二次下钻的时候,则会使得孔位发生偏差,如果孔洞已经被填充物占满了,那么,钻探到这个位置时就会有很多水流出来,会导致孔洞塌陷,还会改变地下水的水位。因此,在对软土层进行钻探的时候,施工人员就需将钻具更换成为肋骨钻头,从而扩大直径,而为了出现塌陷现象,就需使用管套保护孔壁。

3.3黏性土钻探技术的应用。在岩溶地区岩土工程早期勘察钻探时,就会发现是否存在黏土层,如果有黏土层,那么就可以使用锤击法来进行钻探,通常,黏土层都是比较薄的,为了可以对其进行准确的区分,在进行进尺时就可以稍微慢一点,且进尺的距离短一些,每次进尺的距离大约为两米,从而准确地将黏土层厚度以及深度计算出来,方便勘察钻探工作的有效进行。

3.4砂卵石层钻探技术的应用。在对砂卵石层进行勘察钻探时,施工人员需根据砂卵石层的厚度选择勘察钻探技术,如果厚度比较小,就可以使用泥浆护壁回转钻探技术,将套管放在砂卵石层中,从而起到保护作用;若厚度比较大,则可以选择回转钻探技术。砂卵石层的含水量比较丰富,中间还有很多缝隙,在进行勘察钻探的时候,孔壁可能会出现一些坍塌现象,还会伴随漏水情况。所以,在进行勘察钻探时,就可以在孔洞里进一些黄土,起到保护孔壁的作用,以此预防孔壁发生塌陷和漏水现象。在完成这一举措后,若还会出现孔壁坍塌现象,那么,施工人员就可以把泥浆的浓度增加,或更换钻探套管来再次解决,在进行钻探的时候,要将钻探的距离控制在两米之内。除此之外,在砂卵石层打入套管的时候,会伴随卵石积压情况,套管会伴随着岩芯管转动而转动。

4结语

很多岩土工程都是位于岩溶地区,其地质条件比较复杂特殊,在进行勘察钻探的时候,要应用适合的勘察钻探,才能达到岩土工程勘察钻探目的。在岩溶地区,岩土工程勘察钻探的过程中,应用了多种技术,其中使用比较频繁的就是泥球护壁结合套管法和多层套管护壁法,在对岩溶地区、软土层、黏性土以及砂卵石层进行勘察钻探时,就可以发挥出这两种技术的作用优势。

作者:闫韦 单位:江苏省核工业二七二地质大队