4钻探与坑探.ppt

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1、第三节　工程地质钻探与坑探一、钻探工程钻探是根据岩土工程的目的和要求，以及工程建设的需要，利用动力机械和钻具向指定的地层进行钻孔的施工工程。借助于钻探直接取得拟定深度和直径的岩芯、土样、水样、气样等实物样品，用以分析鉴定地质岩层及构造，确定土的物理力学性质和地层形成年代，或者钻凿专门供工程用途的钻孔以满足国民经济济建设的需求。（一）主要钻探方法1、冲击钻进利用钻具重力，冲击孔底，将岩石捣碎，全面地破碎孔底岩石，称为冲击钻进。冲击钻进根据使用工具不同，有钻杆冲击和钢丝绳冲击两种；按地层情况，对基岩和卵碎石土，一般采用十字钻头和一字钻头；对土层一般采用圆

2、筒形钻头。2、回转钻进利用硬度高、强度大的研磨材料和切削工具，在一定压力下，以回转的形式来破碎岩石，称回转钻进。回转钻进又可分为两类；一类是孔底全面钻进，即将孔底岩石全部破碎，如用三牙轮钻头钻进，这种方法只能取出岩粉，不能取出岩心；另一类是孔底环状钻进，即以环状工具破碎岩石，在钻孔中心部分留下一根柱状岩石（称岩心）。a—金刚石钻进用的钻具；b—硬质合金钻进用的钻具；c—无岩心钻进用的钻具；d—钻粒钻进用的钻具1—钻机；2—发动机；3—泥浆泵；4—钻塔；5—钢丝绳；6—水龙头；7—送水管；8—吸水管；9—水源箱；10—主动钻杆；11—套管；12—钻杆接

3、箍；13—钻杆；14—钻杆锁接头；15—沉淀管；16—沉淀管接头；17—岩心管；18—钻粒钻头；19—钻铤；20—钻铤接箍；21—铤锁接头；22—岩心管接头；23—扩孔器；24—金刚石钻头；25—刮刀式钻头；26—硬质合金钻头（三）钻孔结构为了顺利地进行工程钻探施工，在制定勘察方案之后，对于勘察区城内所布置的钻孔，必须进行钻孔结构和技术设计的研究。钻孔结构是指由开孔至终孔孔身口径的变化.钻孔结构的选择，主要考虑地层岩性、水文地质条件、取芯要求、终孔口径、钻孔深度、钻进方法以及钻孔用途等因素。在保证钻孔、质量和安全钻进的前提下，尽可能地采用泥浆护壁，力

4、求少换径，少下或不下套管。一般来说，换径次数愈多，钻孔结构愈复杂，换径次数少，则钻孔结构简单。力求钻进速度快、质量好、成本低、最大限度地简化钻孔结构。工程勘察时，在地层复杂的钻孔中，遇到下列情况，其对策如下：1钻进松散的砂砾层、流砂层、受地下水影响，用泥浆护孔无效时，下套管换径钻进；2穿过较厚的节理、裂隙发育的破碎带，坍塌、掉块严重，采用泥浆、水泥浆或其它护孔堵漏方法均无效时，下套管换径钻进；3钻孔遇到含水构造或大裂隙贯通，严重涌水，用其它方法止水无效时，可下套管止水后换径钻进4钻孔达到一定深度后，为了适应设备负荷的能力，可换径钻进。（四）岩心采取1

5、对岩心采取质量的要求1）工程地质钻探对岩心采取率的要求见表2）岩心的完整程度采出岩心保持的结构、构造（如矿物颗粒的形状、大小、胶结状态、原始结构面、风化裂隙等）所反映的原地层实际情况的程度，称为岩心的完整程度。钻探中，要求岩心应有较好的完整程度，避免钻进、采心过程中对岩心的人为破碎，颠倒和扰动，尽量保持岩心的原生特征。3）岩心的代表性岩心取出部位（埋藏深度、厚度、产状等）的准确程度。要求取出岩心的位置准确，以正确判定地层与构造。2影响岩心采取质量的因素1）地质因素地层松软或岩层破碎，岩心在岩心管内受到震动、冲蚀、相互磨损，造成岩心采取率低和岩心完整程

6、度差。易被溶蚀的岩层（如盐岩、泥灰岩等），受到冲洗液的冲蚀与溶解，造成岩心采取率低。2）人为因素金刚石钻进的取心质量优于硬质合金钻进，更优于钻粒钻进；钻压、转速过高，使岩心振动、磨耗增加；过低则钻速下降，延长了岩心受破坏作用的时间。泵量过大，会加剧岩心被冲毁和磨耗的破坏作用。钻头直径过小，则岩心抵抗破碎的能力愈小，特别是当钻进有较多裂隙、较脆的岩层时，影响更大3提高岩心采取质量的措施为提高岩心采取质量，必须根据岩层特点，正确选择钻进方法、取心工具，确定适宜的钻进规程和操作方法1）无泵钻进法分为孔内无冲洗液和有冲洗液两种。孔内无冲洗液无泵钻进法也称干钻

7、法。适用于松软土层中的钻探，可提高岩心采取率；当需摸清所钻地层的水文地质情况时亦常采用，如滑坡地区的钻探。孔内有冲洗液无泵钻进法适用于松软、脆、碎、怕冲蚀、溶蚀的岩层中钻探。2）喷射式孔底反循环钻进喷射式孔底反循环钻进适用于硬、脆、碎地层及松软、胶结性差、易磨损地层的钻进。喷射钻具型式较多，但工作原理基本相同。钻进时，泵送高压冲洗液由钻杆进入喷嘴，并高速射入扩散管，在喷嘴与扩散管间形成负压区，使孔底液流经岩心管吸入扩散管中。3）双层岩心管钻进可分为双动双管和单动双管钻具两大类。双管钻具具有避免冲洗液冲刷岩心的特点，因而适用于松散或怕冲刷的地层，可提高

8、岩心的采取质量。其中单动双管钻具，由于内管不转动，可避免因钻具转动所造成的机械破坏岩心作用。二、勘探技术要求