岩土工程勘察钻探技术探讨.doc

1、中国地质大学远程与继续教育学院本科毕业设计（论文）远程与继续教育学院本科毕业论文（设计）题目： 岩土工程勘察钻探技术探讨学习中心： 深圳学习中心 学 号： 姓 名： 专 业： 土木工程（岩土工程）指导教师： 2012 年 08 月 31 日指导老师意见表中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院本科毕业论文（设计）指导教师指导意见表学生姓名： 学号： 专业：土木工程（岩土工程） 毕业设计（论文）题目： 岩土工程勘察钻探技术探 指导教师意见：指导教师结论： （合格、不合格）指导教师姓名所在单位指导时间评阅教师评语表中国地质大学（武汉）远程与继续教育学院 本科毕业设计（论文）评阅教师评阅意见表 学生姓

2、名： 学号： 专业：土木工程（岩土工程） 毕业设计（论文）题目： 岩土工程勘察钻探技术探 评阅意见：（请对论文的学术水平做出简要评述。包括选题意义；文献资料的掌握；所用资料、实验结果和计算数据的可靠性；写作规范和逻辑性；文献引用的规范性等。还须明确指出论文中存在的问题和不足之处。） 修改意见：（针对上面提出的问题和不足之处提出具体修改意见。评阅成绩合格，并可不用修改直接参加答辩的不必填此意见。）毕业设计（论文）评阅成绩 （百分制）： 评阅结论： （同意答辩、不同意答辩、修改后答辩）评阅人姓名所在单位中国地质大学（武汉）评阅时间2012.9.15论文原创性声明本人郑重声明：本人所呈交的毕业论文岩

3、土工程勘察钻探技术探讨，是本人在导师的指导下独立进行研究工作所取得的成果。论文中引用他人的文献、资料均已明确注出，论文中的结论和结果为本人独立完成，不包含他人成果及使用过的材料。对论文的完成提供过帮助的有关人员已在文中说明并致以谢意。 论文作者（签字）： 日 期：2012年08月31日3摘 要随着工程地质勘察技术的越来越成熟。对深入研究各种工程地质方面的问题，进行准确的分析、评价工程地质状况，钻探等勘察手段越来越被广泛的采用，并逐渐成为主要的勘探手段。本文对工程地质勘察钻探技术进行了探讨。【关键词】：1、工程地质勘察 2、钻探 3、钻探技术 4、评价目 录前言6一 工程地质钻探要素7（一） 工

4、程地质钻探的目的、分类和特点7（二） 工程地质钻进方法和工具7（三） 工程地质钻探的设备7二 工程地质钻探中的岩芯采取问题9（一） 岩芯采取率的影响因素9（二） 提高岩芯采取率的措施11三 工程钻探事故的处理15（一） 处理钻孔内事故的基本要求15（二） 处理钻孔内事故的一般方法15四 结论16参考文献1717中国地质大学远程与继续教育学院本科毕业设计（论文）前 言工程地质钻探是利用人力、机械等手段，揭示地层层序、岩土工程特征、认识地表以下地层或某一特定位置的情况或特点的一种勘探手段。是为桥梁、道路、房屋建筑等的基础进行取样试验，也用于现有工程基础、地基的检验。以及物探方法获得的有关资料的钻探

5、验证。如果在钻孔中进行各种物探方法的测井，查明地层的物理及其他特性，还可以扩大和修正对钻孔周围空间地层的认识。铁路房屋建筑（车站站房、信号楼等）、桥梁、路基工程（包括边坡防护工程）、隧道等工程的基础都需要进行勘察，且一般都以钻探为主要勘察手段。为工程地质勘察进行的钻探工程，其目的是通过钻探取样，样品分析，现场工程地质测试等，以获取建筑基础地的质资料和岩土层的各项参数，为选择修建地点，地基处理方式，基础形式，确定建筑物类型，及制定合理的施工方法提供设计和施工依据。一、 工程地质钻探概述工程钻探根据钻探目得的可分为： 1. 工程地质钻探（工程地质勘察钻探） 主要为工程地质勘探服务和用于工程基础勘查

6、的钻探工作。2.工程施工钻探 作为某种工程施工手段的钻探工作。（一） 工程地质钻探的目的、分类和特点 1、工程地质钻探的目的1)揭露并划分地层，鉴定和描述岩土的性质和成分； 2)查明地质构造，不利地质现象分布界限及形态等； 3)对孔内采取的岩石样品，进行分析实验，搞清岩石的物理力学性质； 4)查明地下水的类型，水位测量，采取水样，分析地下水的物理化学性质。 5)在钻孔内进行原位测试。2、工程地质钻探的分类1) 测绘孔：为工程测绘而钻的浅孔，在孔中采取原状样品以供室内实验适用，以查清建筑物基础的工程地质特征； 2) 勘探孔：在勘察阶段中，了解建筑物的基础的详细地质资料，决定施工方法； 3) 控制

7、孔：是为编制岩性和水文地质剖面进行工程地质分层； 4) 实验孔：是为在孔内进行原位测试、水文地质试验而钻的孔。3、工程地质钻探的特点1) 孔浅，一般50米以内； 2) 取未扰动和原状土样； 3) 孔内进行多种多样试验（时间较长，完成后必须止水，以防止地下水的侵入）； 4) 钻进条件变化大，勘察对象分散。（二） 工程地质钻进方法和工具钻进方式：岩芯钻探、冲击钻探、回转钻探、小径机械回转钻进及小径冲击回转钻进等等。机械振动钻进 1.振动钻进应用范围 砂、亚砂、亚粘土、粘土地层；孔浅时，钻进效率较高，孔深和岩石较硬时，钻进效率低。 2.机械振动原理振动器带动钻杆和钻头产生周期振动，使周围岩层和土层也

8、产生振动。由于振动频率较高，岩土层抗剪强度降低，在钻具和振动器自重及振动力的联合作用下，使钻头切入岩土层，从而实现钻进。螺旋钻进方法 螺旋钻进方法是干式钻进，利用螺旋钻头，不断地回转将岩粉输送到地面或用螺旋钻杆本身将岩屑提到地表地一种钻进方法。孔径多为120200mm；孔深为2550m最 深不超过100m。它适用于14级软岩层。 （三） 工程地质钻探的设备 由于工程地质勘察规模日益增大，地下建筑工程日益增多，以往用岩芯钻机代替已满足不了实际工作需要，现已发展不同类型专用钻机。下面介绍几种： SH302型：孔深30m，开孔直径142mm，终孔直径 110mm。汽油机或电动机，回转冲击，取原状土样

9、，适用于各种第四纪松散地层。 GJD2型：孔深50m，开孔直径150mm，终孔直径 110mm，柴油机或电动机，回转冲击振动静压，取土样或岩芯，适用于第四纪地层。XY-100型：孔深100m，开孔直径90-130mm，终孔直径70-90mm,柴油机，正循环回转液压钻进，适用于各种地层，目前被广泛使用。二、 工程地质钻探中的岩芯采取问题岩芯是取芯钻探的直接成果，是进行地质研究的重要依据。岩芯采取率也是判断一个钻孔是否合格的主要指标。通过对岩芯的分析研究，可以了解不同地层的埋藏深度、厚度、产状、地层分布规律以及不良地质的发育情况。所以提高钻孔岩芯采取率是达到上述目的的关键。（一） 岩芯采取率的影响

10、因素在生产中常常有这样的现象，经过努力，岩芯采取率从数量上虽然达到了质量指标的要求，但由于种种原因，岩芯的结构被破坏，成分被污染；或岩芯虽完整，但选择性磨损较严重，其中较软的成分被丢失了。这样的岩芯虽然在数量上达到了要求，在品质上并没有真正的代表性。严格意义来讲，这样的钻孔仍然是质量不合格的。只有保持了岩芯的完整度、纯洁性，即保持了岩芯的品质的岩芯采取率才是真实的，这样采出的岩芯才是有地质意义的岩芯。下面我们分析一下影响岩芯采取率的因素。影响岩芯采取率与代表性的因素是多方面的，但归纳起来，可分为地质因素，钻进方法与规程，钻具结构，操作技术等。1、地质因素岩土的物理机械性质（硬度、胶结性、脆性和

11、酥性、松散性与浮游性等）和岩层的结构、构造等对岩芯采取都有影响。组成岩石的矿物硬度以及岩石的颗粒与颗粒间的胶结硬度若是相差悬殊，则对岩芯的采取率和完整性是有影响的。胶结差的岩石易被钻具的回转震动而破碎，脆性和酥性岩石其组织结构极易破碎，松散性与浮游性地层易被冲洗液冲刷、冲散和流失。岩石的节理、片理、裂隙发育或岩层倾角较大的地层，岩芯受震后易被破碎、断裂、岩芯堵塞互磨。受构造错动或风化破碎带尤其易震动、冲刷。同时，这种地层还带来护壁困难，而护壁不好，反过来又严重影响了岩芯的采取。地质条件是客观存在的，但我们可以通过主观努力，采取有效措施，适应地质条件、摸索规律减少或消除客观因素的影响，以提高岩芯

12、采取率。2、钻进方法与规程因素在同一地层用不同的钻进方法，其岩芯采取效率是不同的，这是因为目前岩芯钻探常用的几种钻进方法其破碎岩石的原因虽有差异，但基本上都是在轴心压力与回转力矩作用下通过切削具尅取破碎岩石的，可以认为整个钻进过程，是产生岩芯的过程，同时也是破坏岩芯的过程。而钻具与孔壁的间隙愈小、钻具导向性能好、回转平稳和震动小的钻进方法，对岩芯的机械破坏作用就愈小。岩芯的采取率就愈高。比如在硬岩层中金刚石钻进取出的岩芯就完整，采取率高。但在钻进松软岩层，由于岩粉多，钻头冷却效果差，钻效就不如合金钻头。合适的钻进方法，还需要有适当的钻进参数配合，才能收到好的效果。而钻进参数本身，对岩芯的采取是

13、有其影响。首先钻压，孔底压力过大，给进不均，对于钻进松软、粘性大的地层，则有糊钻、岩芯堵塞自磨，或烧灼变质，严重者还会引起烧钻事故；对于钻进硬岩层则易使钻头变形，岩芯堵塞磨损。同时，压力过大还增加了钻具的弯曲和摆动，从而加剧了对岩芯的机械破坏，孔底压力不足，则进尺缓慢，增长了岩芯受破坏作用的时间；由于压力过小，等于“吊起”钻进，钻头摆动加剧，离心力增大，易将岩芯柱震断造成岩芯堵塞磨损的机会。其次转速，钻具与孔壁间隙大的钻进方法，钻进时转速愈快，钻具受离心作用大，其振动、摆动亦越大。对岩芯的破坏作用亦加剧。间隙小、导向好，转速快有利于提高钻速，亦缩短了岩芯受破坏作用的时间。再次冲洗液量，冲洗液量

14、大小的选择，应根据地层条件和钻进方法，钻速高低、排粉的需要、孔壁的保护、以及岩芯的保全、免遭冲刷等酌情选择。回次进尺的时间和长度对岩芯的磨损也有影响，其影响的程度，要视地层情况而定。按规程，回次进尺最多以23米为宜，就是为了尽量减少过长的回次时间和进尺对岩芯的影响。下面列出了部分地层宜选择的回次进尺长度。（如下表） 工程地质钻探回次进尺长度岩 层回次进尺(m)粘性土1.01.5薄层粘性土与薄层砂类士互层1.01.5砂类土泥浆钻进1.01.5跟管回转钻进0.30.5碎石类土双管钻具钻进0.51.0无泵反循环钻软质岩石1.01.5无泵反循环钻破碎岩石0.50.7冻土0.30.5软土0.31.0黄土钻进取芯时1.01.5；取原状土时,1m三钻,第一钻0.50.6m