地质工程钻探方法综述.doc

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地质工程钻探方法综述
地质的钻探施工，对于钻探设备、钻探工艺、钻探规程和参数、人员操作方式等等都有不同于浅孔施工的要求。
1工程地质钻探的特点及适用条件
在工程地质勘察中，钻探是最基本最常用的勘探手段。不同类型的建筑物，不同的勘察阶段，不同的工程地质条件下，凡是布置勘探工作的地段，一般均需采用钻探方法。与地质找矿钻探相比，工程地质钻探的特点是：
（1）勘探工程钻孔布置，不光要考虑自然地质条件，还需结合工程类型及特点。如水坝一般应顺坝轴线布孔，工业与民用建筑则需按建筑物的轮廓线布孔等。
（2）钻进深度一般不大，除了大型水利工程，深埋隧道以及为了解专门的地质问题（如控测深岩溶）外，孔深均为十余米至数十米，所以经常采用简易钻探法和轻便钻机。
（3）钻孔多具综合性目的，1个钻孔除了需查明地层岩性、地质结构和水文地质条件外，还要作各种试验、取样、长期观测。有些试验往往与钻进同时进行，所以进尺较慢。
（4）工程地质钻探在钻进方法、钻孔结构、钻进过程中的观测编录等方面，均有特殊的要求。与物探、坑探相比较，钻探工作有其独特的优点，它可以在各种环境下进行，不受地形地质条件的限制。它能直接观察岩心和采样，勘探精度高。勘探深度大，不受地下水的限制，钻进速度也较快，这是坑探所不能比拟的。

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2钻头的选择和使用
金刚石钻头的硬度超过坚硬岩石的几倍到几十倍，从理论上说，金刚石钻头可以顺利地在各类地层中钻进，但在实践中，金刚石钻进技术经济效果与管理密切相关，只有科学地选择钻头，并合理地使用，才能提高钻速，减少事故，增加纯钻进时间和延长钻头寿命。

金刚石钻头要求与岩石性质相适应，如选用得正确，便会得到好的效果；如选择不当，不但钻进效果不好，甚至引起其他方面的麻烦。钻头的选择往往涉及许多方面的因素，概括地说应遵循以下原则：
（1）硬的、坚硬致密而研磨性大的岩层，均匀性差，完整度差，甚至破碎地层宜用孕镶金刚石钻头。
（2）硬度级别较低的、完整均质岩层应选用表镶金刚石钻头。
（3）在中硬及中硬以下岩层钻进，选用优质聚晶（pcd）和复合片（pdc）钻头为好。

依据上述原则，针对施工地区地层特点，确定钻头类型。冲击层钻进采用四翼螺旋肋骨取芯钻头和三翼阶梯式无芯钻头。在中硬以下岩层中钻进均采用复合片钻头，7级以上石英砂岩和火成岩等较硬岩层采用人造孕镶金刚石钻头钻进。同一类型的钻头又有不同的形状，我们选择了几种孕镶人造金刚石钻头和复合片取芯钻头及复合片无芯钻头进行了生产试验。从表l可以看出，圆弧形孕镶金刚石钻头各项工作指标都较高，故我们最终选择了圆弧形人造孕镶金刚石钻头钻进较硬的石英砂岩和火成岩。使用金刚石代替硬质合金钻进后，可大幅提高钻速，减少辅助工作时间，钻探效率提高30％以上。两种钻进方法的效果比较见表1。

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