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巖土工程勘察中鉆機、鉆探設備及工藝的選擇
作者:石家莊中銳鉆探設備有限公司  發布時間:2017-09-15 09:57:38  點擊次數:3313


  巖土工程基本任務是查明施工場地土層類型、深度、分布、等工程地質特征,包括現場鉆探、原土取樣、實驗室分析和現場進行原位測試等方面,為后續施工提供準確的巖土物理力學指標和巖土特性分析。
  巖土工程勘探是工程建設的一項基礎性工作,是所有工程開展的基礎,其數據的準確性、可靠性直接影響工程建設的質量、安全、工期和投資效益。
  我國幅員遼闊,地質條件復雜,巖土層物性變化較大。本文將從以下幾個方面對巖土工程勘察中的鉆探工藝進行探討。

  一、鉆探設備及工藝
  巖土勘探利用鉆機控制鉆具從地表向地下鉆進,在地下形成圓柱形鉆孔,并通過鉆孔獲取處于不同深度下的巖芯、土、水樣品,送往實驗室分析取得第一手基礎資料的手段。巖土勘測綜合性強、工藝復雜,不僅對地層、測定界限要準確劃分,還要進行原位測試,原狀土采集。因此,鉆探技術的高低和鉆探方法的選擇對整個勘察的質量起決定性作用。
  1、 鉆探設備
  鉆探設備是能夠完成鉆孔所必需的一切技術裝備的總和,一般包括鉆機、鉆探用泵、空氣壓縮機、動力機和傳動裝置以及與之配套的鉆塔、擰管裝置等。按其裝載方式,可分為整體式和組裝式,前者依據可移動性而分為固定式、拖引式和自行式三種。依據巖土鉆探設備用途可分為工程地質、水文水井、工程施工、巖芯和取樣鉆探設備等。
  工程地質鉆探設備常用于工業和民用建筑、橋梁、道路和碼頭等基礎設施的工程地質勘察鉆進。水文水井鉆探設備專門用于水文地質勘察孔和水井的鉆進。工程施工鉆探設備用途繁多,特點各異。巖芯鉆探設備和取樣鉆探設備能夠在巖石、土層或混凝土結構中鉆進取樣勘察。 
  2、鉆進方法
  鉆進方法是指在鉆探或鉆井工程中,向地下鉆進時,破碎孔/井底巖石所采取的一切方法和技術總稱。依據鉆進工藝可分為:正循環回轉鉆進、反循環鉆進、振動鉆進、螺旋鉆進、沖抓錐(斗)鉆進、潛水鉆進、沖擊鉆進。按鉆進時是否采取巖芯,又可分為取芯鉆進與不取巖芯鉆進。按回轉鉆進時破碎巖石所使用的磨料,又分為硬質合金鉆進、鉆粒鉆進和金剛石鉆進等。

  二、不同地層的鉆探工藝
  1、粘性土(可塑偏軟/硬粘性土)
  針對軟弱粘性土強度低、壓縮性很大且滲透系數很小、觸變性及流變性大等特點,可采取重錘沖擊鉆進和長/短螺旋鉆進,如果鉆探環境位于地下水位以下,可采取套管螺旋鉆進或沖擊回轉鉆進。重錘沖擊鉆進效率比較低,且對孔底附近一定范圍內地層有擾動。
  螺旋鉆進通過電動機帶動螺旋鉆桿在鉆壓作用下使鉆頭回轉吃入地層,將地層按螺旋線逐步切削,切刮下的土質碎屑沿螺旋葉片上返到孔口,該方法鉆進效率高且不用清洗設備。長螺旋鉆進直徑應小于1m,深度不超過15~20m之間。短螺旋鉆進屬于非連續型鉆機,較之長螺旋鉆效率稍低,其孔徑多在2~3m內,鉆進深度一般小于30m,最深不超過50m。
  沖擊回轉鉆進對泥漿比例要求較高(表1),避免水流將鉆進土層沖散混入泥漿。必要時可在回次終了時,停止送水,增加干鉆進尺距離已獲得土層樣品,或采用雙動雙管取心鉆具。 對于硬塑狀粘性土,一般的螺旋鉆進在土的粘性較大時易發生埋鉆或鉆桿折斷的現象,且對土層擾動較大,應盡量選用小肋骨鉆頭,沖擊回轉鉆進方法。沖擊回轉鉆進技術分)液動、氣動和氣液混合動力三種,具有效率高、鉆具轉速低、鉆頭壽命長和孔內事故少等特點。

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