勘察生產(chǎn)實(shí)習(xí)(鉆探)

工程地質(zhì)鉆探一、工程地質(zhì)鉆探的概念工程地質(zhì)鉆探是獲取地表下準(zhǔn)確的地質(zhì)資料的重要方法，通過巖芯可直觀地確定地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、巖體風(fēng)化特性，揭露地下水位，取巖樣、水樣，在鉆孔中做各種水文地質(zhì)試驗(yàn)、長(zhǎng)期觀測(cè)工作．以及綜合測(cè)井、地應(yīng)力測(cè)量和變形測(cè)試等。

鉆孔的上口稱孔口；底部稱孔底；四周側(cè)部稱孔壁。鉆孔斷面的直徑稱孔徑；由大孔徑改為小孔徑稱換徑。從孔口到孔底的距離稱為孔深。鉆孔的直徑、深度、方向孔口孔底孔壁孔徑換徑孔深取決于鉆孔用途和鉆探地點(diǎn)的地質(zhì)條件。鉆孔直徑一般為75～150mm。深度數(shù)米至上百米。方向一般是垂直的。二、鉆探過程和鉆進(jìn)方法

1.鉆探過程的基本程序：（1）破碎巖土：采用人力和機(jī)械方法，使小部分巖土脫離整體而成為粉末、巖土塊或巖土芯。這一過程是借助沖擊力、剪切力、研磨和壓力來實(shí)現(xiàn)的。

（2）采取巖土：用沖洗液(或壓縮空氣)將孔底破碎的碎屑沖到孔外，或者用鉆具(抽筒、勺形鉆頭、螺旋鉆頭、取土器、巖心管等)靠人力或機(jī)械將孔底的碎屑或樣心取出于地面。（3）保全孔壁：為了順利地進(jìn)行鉆探工作，必須保護(hù)好孔壁，不使其坍塌。一般采用套管或泥漿來護(hù)壁。2.鉆進(jìn)方法工程地質(zhì)鉆探可根據(jù)巖土破碎的方式，鉆探的基本方法有：（1）回轉(zhuǎn)鉆探：利用鉆具回轉(zhuǎn)使鉆頭的切削刃或研磨材料削磨巖土使之破碎進(jìn)行鉆進(jìn)。它包括巖芯鉆探、無巖芯鉆探和螺旋鉆進(jìn)。(2)沖擊鉆探：利用鉆具的重力和下沖擊力使鉆頭沖擊孔底而破碎巖土進(jìn)行鉆進(jìn)。它包括沖擊鉆進(jìn)和錘擊鉆進(jìn)。對(duì)于硬層(基巖、碎石土)一般采用孔底全面沖擊鉆進(jìn)；對(duì)于土層一般采用圓筒形鉆頭的刃口借鉆具沖擊力切削土層鉆進(jìn)。(3)振動(dòng)鉆探：振動(dòng)鉆探是將機(jī)械動(dòng)力所產(chǎn)生的振動(dòng)力，通過連接桿及鉆具傳到圓筒形鉆頭周圍土中，由于振動(dòng)器高速振動(dòng)的結(jié)果，使土的抗剪力急劇減低，這時(shí)圓筒鉆頭依靠鉆具和振動(dòng)器的重量切削土層進(jìn)行鉆進(jìn)。(4)沖洗鉆探：利用水的壓力沖擊孔底土層，使之結(jié)構(gòu)破壞，顆粒懸浮并最終隨水循環(huán)出孔外的鉆進(jìn)方法。鉆探方法的適用范圍

三、工程地質(zhì)鉆探計(jì)劃的編制

鉆探與其他勘探手段相比，要花費(fèi)較高的代價(jià)。因此，在使用鉆探之前，必須有一個(gè)嚴(yán)密的鉆探計(jì)劃，以防止造成不應(yīng)有的浪費(fèi)。計(jì)劃的大體內(nèi)容是：1.鉆孔位置的選定在什么地方施鉆，要鉆多少孔，是進(jìn)行鉆探工作之前首先必須回答的問題。鉆孔位置定的好壞是能否達(dá)到鉆探目的的關(guān)鍵。定孔位必須以地面測(cè)繪成果為指導(dǎo)，根據(jù)地質(zhì)圖和地質(zhì)斷面圖的判斷，把孔位定在最有利于解決設(shè)計(jì)、施工所遇地質(zhì)問題的地點(diǎn)。2.鉆孔布局各個(gè)鉆孔所提供的資料，必須保證能進(jìn)行最大限度的綜合分析，繪制各種剖面圖，以便最有效地闡明建筑地區(qū)的工程地質(zhì)條件，解決工程地質(zhì)問題。四、鉆孔設(shè)計(jì)書的編制

為了保證鉆孔能達(dá)到預(yù)期的要求，對(duì)每一鉆孔，工程地質(zhì)人員都必須編制鉆孔設(shè)計(jì)書，設(shè)計(jì)書的內(nèi)容如下：1.鉆孔孔位附近地質(zhì)情況說明；2.鉆孔目的、重要性及應(yīng)該注意的問題；3.鉆孔類型，是直孔還是斜孔，并說明采用此種類型鉆孔的理由；

4.鉆孔深度和改變孔深的條件；5.鉆孔結(jié)構(gòu)，開、終孔口徑，變徑位置，固壁方法，并給出鉆孔推想柱狀圖；6.地質(zhì)要求：對(duì)鉆進(jìn)、巖芯采取率、取樣(間距、位置、數(shù)量)、試驗(yàn)(試驗(yàn)位量、試驗(yàn)項(xiàng)目、精度要求)、水文地質(zhì)觀測(cè)及鉆孔處理等方面的要求。五、鉆孔觀測(cè)與編錄

鉆孔觀測(cè)與編錄是鉆進(jìn)過程的詳細(xì)文字記載，是反映鉆探工程的第一手地質(zhì)資料。鉆孔觀測(cè)與編錄的內(nèi)容包括：1.巖芯觀察、描述和編錄

對(duì)巖芯的描述包括地層巖性名稱、分層深度、巖土性質(zhì)等方面。不同類型的巖土其巖性描述內(nèi)容為：

(1)碎石土：顆粒級(jí)配；粗顆粒形狀、母巖成分、風(fēng)化程度，是否起骨架作用；充填物的成分、性質(zhì)、充填程度；密實(shí)度；層理特征。

(2)砂類土：顏色；顆粒級(jí)配；顆粒形狀和礦物成分；濕度；密實(shí)度；層理特征。

(3)粉土和粘性土：顏色；稠度狀態(tài)；包含物；致密程度；層理特征。

(4)巖石：顏色；礦物成分；結(jié)構(gòu)和構(gòu)造；風(fēng)化程度及風(fēng)化表現(xiàn)形式，劃分風(fēng)化帶；堅(jiān)硬程度；節(jié)理、裂隙發(fā)育情況，裂隙面特征及充填膠結(jié)情況，裂隙傾角、間距，進(jìn)行裂隙統(tǒng)計(jì)。必要時(shí)作巖芯素描。通過對(duì)巖芯的各種統(tǒng)計(jì)，可獲得巖芯采取率、巖芯獲得率和巖石質(zhì)量指標(biāo)(RQD)等定量指標(biāo)。

巖芯采取率是指所取巖芯的總長(zhǎng)度與本回次進(jìn)尺的百分比。總長(zhǎng)度包括比較完整的巖心和破碎的碎塊、碎屑和碎粉物質(zhì)(一般巖層不能低于80%)。

巖芯獲得率是指比較完整的巖芯長(zhǎng)度與本回次進(jìn)尺的百分比。它不計(jì)入不成形的破碎物質(zhì)。巖石質(zhì)量指標(biāo)(RQD)是指在取出的巖芯中，只選取長(zhǎng)度大于10cm的柱狀巖心長(zhǎng)度與本回次進(jìn)尺的百分比。巖石質(zhì)量指標(biāo)是巖體分類和評(píng)價(jià)地下洞室圍巖質(zhì)量的重要指標(biāo)。

RQD分類類別RQD（％）巖石質(zhì)量1234590～10075～9050～7525～50<25好較好較差差極差

每回次取出的巖芯應(yīng)順序排列，并按有關(guān)規(guī)定進(jìn)行編號(hào)、裝箱和保管，并應(yīng)注明所取原狀土樣、巖樣的數(shù)量和取樣深度。

2.鉆孔水文地質(zhì)觀測(cè)

鉆進(jìn)過程中應(yīng)注意和記錄沖洗液消耗量的變化。發(fā)現(xiàn)地下水后，應(yīng)停鉆測(cè)定其初見水位及穩(wěn)定水位。如系多層含水層，需分層測(cè)定水位時(shí)，應(yīng)檢查分層止水情況，并分層采取水樣和測(cè)定水溫。準(zhǔn)確記錄各含水層頂、底板標(biāo)高及其厚度。

3.鉆進(jìn)動(dòng)態(tài)觀察和記錄鉆進(jìn)動(dòng)態(tài)能提供許多地質(zhì)信息，所以鉆孔觀測(cè)、編錄人員必須做好此項(xiàng)工作。在鉆進(jìn)過程中注意換層的深度、回水顏色變化、鉆具陷落、孔壁坍塌、卡鉆、埋鉆和涌沙現(xiàn)象等，結(jié)合巖心以判斷孔內(nèi)情況。如果鉆進(jìn)不平穩(wěn)，孔壁坍塌及卡鉆，巖心破碎且采取率又低，就表明巖層裂隙發(fā)育或處于構(gòu)造破碎帶中。

巖心鉆探時(shí)沖洗液消耗量變化一般與巖體完整性有密切關(guān)系，當(dāng)回水很少甚至不回水時(shí)，則說明巖體破碎或巖溶發(fā)育，也可能揭露了富水性較強(qiáng)的含水層。國(guó)內(nèi)水利水電勘察單位使用的鉆孔攝影和鉆孔電視，可以對(duì)孔內(nèi)巖層裂隙發(fā)育程度及方向、風(fēng)化程度、斷層破碎帶、巖溶洞穴和軟弱泥化夾層等，獲取較為清晰的照片和圖像。這無疑提高了鉆探工作的質(zhì)量和鉆孔利用率。六、鉆孔資料的整理

鉆探工作結(jié)束后，應(yīng)進(jìn)行鉆孔資料整理。主要成果資料有：1.鉆孔柱狀圖：鉆孔柱狀圖是鉆孔觀測(cè)與編錄的圖形化，它是鉆探工作最主要的成果資料。土層鉆孔和巖層鉆孔的鉆孔柱狀圖圖形不同。該圖是將每一鉆孔內(nèi)巖土層情況按一定的比例尺（1：100～1:500)編制成柱狀圖，并作簡(jiǎn)明的描述。在圖上還應(yīng)在相應(yīng)的位置上標(biāo)明巖心采取率、沖洗液消耗量、地下水位、巖心風(fēng)化分帶、孔中特殊情況、代表性的巖土物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)以及取樣深度等。如果孔內(nèi)作過測(cè)井和試驗(yàn)的話，也應(yīng)將其成果在相應(yīng)的位置