岩溶地区岩土工程勘察钻探技术的实际应用研究

任凯 王馨一 韩小龙

摘要：在岩溶地区进行岩土工程勘察工作当中，如果没有充分了解和掌握岩土工程地质条件具有的复杂性，没有针对岩溶地区岩土工程勘察特点，科学合理的制定钻探技术方案与钻孔结构，极有可能导致施工实际常常出现钻探技术手段多次变更的情况，不仅会对钻探效率造成很大影响，而且还严重影响岩溶地区岩土工程整体勘察质量，引发安全隐患，并造成巨大的经济损失。为此有必要针对岩溶地区岩土工程勘察专探技术进行深入研究。

关键词：岩溶地区;岩土工程;勘察

在工程项目的勘察中，我们经常遇到岩溶地区，在不充分了解岩溶的情况下，选择不合适的勘察方法会导致勘察效率低下，因此，现阶段有必要加强岩溶地区勘察质量控制的研究。对岩溶地区岩土工程勘察技术进行了探究，希望能为业界同行提供参考。

1岩溶地区岩土工程勘察的特点

岩溶又称喀斯特（Karst），是指水对可溶性岩石进行以化学溶蚀作用为特征的综合地质作用以及由此产生的一系列地质现象，是一种十分常见的地质现象，属不良地质范围。岩溶地区的基岩面复杂多变，不仅有溶蚀、溶洞等不良的地质条件，而且还具有复杂而特殊的地质条件。复杂的地质条件给岩土工程研究带来了很大的困难，尤其是岩溶的埋藏条件与建筑工程场地的适宜性和稳定性直接相关。因此，如何在复杂的岩溶分布区进行岩土工程研究是许多地质学家面临的关键问题之一。岩溶地区地质勘察的主要目的是查明各种岩溶洞隙和土洞的位置、规模、埋深，岩溶堆积物性状和地下水特征，探明溶洞之间的关系及其与地下水和地表水之间的联系。要达到岩土工程研究和设计目标的关键是要合理地选择勘察手段和方法，常见的勘察方法有地质测绘、钻探、物探、遥感及原位测试。其次是对区域地质的分析和研究。同时工程建设会损害或影响周围的地质条件，所以，还需要对周边环境进行评估、分析和研究，以便为项目的基本设计提供强有力的技术指导。

2岩溶地区岩土工程中常用的勘察和钻探技术

2.1泥浆球挡土墙结合套管法

泥球挡土墙结合套管法是岩溶地区岩土工程勘察和钻探中常用的方法，其最大的作用是解决裂缝中的漏浆问题。原理是将湿粘土球注入孔中，然后借助钻具，在孔内不断上下移动，从而压紧土球，使其与裂缝紧密相连，逐渐形成泥浆。这一步实现后，施工人员需要转动钻具扫孔。因此，土球可以进入孔壁，起到保护孔壁和回填的作用。如果粘土被用作生产泥球的材料，那么，不仅可塑性要大，而且要保持较强的附着力。只有这样，为了保证它不会轻易被冲走，从而达到使用的目的。如果泥球的凝聚力不强，会导致后期作业时与孔分离。使孔内泥浆漏出来，难以继续勘测钻探工作。然而因为喀斯特地区水资源非常丰富，钻井时应稀释水，否则难以有效钻井。当泥浆浓度降低时，如果下一次钻井会导致孔内泥浆再次渗透，但当钻孔深度尚未达到时，可以稀释水，解决漏浆问题。

2.2多层套管护壁技术

多层套管护壁技术作为现阶段成熟的岩土勘察钻探技术手段，其主要通过跟管钻进的方式，降低钻探勘察的难度。具体来看，工作人员首先使用小径超前钻进的方式，在短时间内，扩大钻探半径，完成小径超前钻进任务后，通过大径扩孔的方式，扩大钻孔的尺寸，多层套管护壁技术通过多次变径，能够降低钻进的难度，并且准确记录钻进过程中各个地质结果的基本数据，帮助工作人员更加全面、系统地掌握有关情况。在多层套管护壁技术应用过程中，为保证钻探勘察的有效性，工作人员需要提前进入施工区域，分析勘察区域的岩土地质数据，准确掌握钻探的深度，并借助过往经验，对钻进深度范围内可能存在的溶洞数量做好估算;根据估算结果，工作人员可以针对性地进行套管程序的设置，提升整个多层套管护壁技术应用的针对性。在多层套管护壁技术的应用过程中，工作人员需要使用直径为75mm的金刚石单动双管设备进行钻探，当遭遇溶洞地质时，工作人员提取钻探设备，抽取岩芯，然后换用直径为146mm的合金钻具，继续进行扩孔操作，当到达溶洞底部后，使用直径为146mm的岩芯管作为二级套管，并将其预留在钻孔内，完成上述换装后，采用跨级换径的方式，继续进行相关工业，从以往施工经验来看，这种处理方式，操作难度低，能够有效防范钻具卡顿等故障的发生。

2.3软土钻进技术

选择哪种技术进行钻进都有着非常快的速度，如果有土洞以及填充物存在时，会引发掉钻情况。淤泥质土具有较低的可塑性，非常软，提钻过程中，會导致缩径问题，再次下钻时，无法达到原先的深度。土洞当中如果填充物较少或者没有填充物，有一些空间存在，再次下钻时会引发原位孔偏移，土洞有充填情况存在时，因土洞和下部灰岩有着非常紧密的关联性，该层地层钻进过程中，会有很多漏水，地下水变化非常快，极易引发孔壁塌陷。所以软土层钻进时，可以选择大孔径钻进，也可利用肋骨钻头，并将套管下入，加强孔壁保护。

2.4钻探技术在砂卵石层中的应用

勘测和钻探砂卵石层时，施工人员应根据砂卵石层的厚度选择测量和钻孔工艺。如果厚度相对较小，可以采用泥浆护壁的旋转钻井技术。将套管放在砂卵石层中，起到保护作用;如果厚度相对较大，可以选择旋转钻井技术。砂卵石层含水量丰富，中间还有很多缝隙，勘测钻探的时候，孔壁可能会出现一些塌陷现象，并伴有漏水。所以，测量钻孔时，可以在孔中放入一些黄土。它可以保护孔壁，防止孔壁坍塌和泄漏。如果该措施完成后孔壁坍塌，那么，施工人员可以增加泥浆浓度或更换钻井套管来再次解决问题。钻孔时，钻孔距离应控制在两米以内。此外，在砂卵石层中打套管时，会有卵石积压，套管将随着中心管的旋转而旋转。

3岩土工程勘察的原则

岩溶地质勘察一般可分为可行性研究勘察、初步勘察、详细勘察、施工勘察四个阶段。一般在可行性阶段可不进行钻探，必要时可布置少量钻孔;初勘阶段一般在物探判定的岩溶发育带和物性指标异常的部位应布置钻孔验证，同时查明岩溶的基本形态和规模、溶洞充填物的性状和地下水标高等，在桥位等构造物部位，可结合桥跨组合100m左右布置一个钻孔，岩溶不发育的可适当减少钻孔，岩溶发育的可适当增加钻孔;详勘阶段岩溶地区，勘探的重点宜在初勘已查明的岩溶发育地段布置钻孔。如果工作量受限的情况下，钻探宜采用多次实施、逐步深入的方法，即先按由外及内、由疏及密的布置原则，根据钻孔探明的岩溶发育情况，在岩溶发育段按逐步增加钻孔。通过大量工程实例总结得出按照以下勘察方案的布置原则较为合理;①坚持以工程地质调绘查为先;②遵循从面到点、先地表后地下、先定性后定量、先控制后一般以及先疏后密的原则;③岩溶勘探点数量应根据勘察阶段、场地地形条件、岩溶发育程度、构筑物类型及规模，并结合物探方法、水文地质试验要求等综合确定。

结束语

因岩溶地区地质结构非常的复杂，应当结合场地具体实际，勘察设计工作当中，应当科学合理地对钻探技术方法进行选择，并对比分析各种钻探技术，科学合理的组合各种技术措施，选择适宜的钻探技术方法，提高钻探技术水平。

参考文献：

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青岛市勘察测绘研究院 山东青岛 266033;青岛岩土基础工程公司 山东青岛 266033