深厚覆盖层勘探技术探讨（曾鹏九 缪绪樟）

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1、深厚覆盖层勘探技术探讨（曾鹏九缪绪樟）　　［摘要］由于覆盖层的松散性、软硬不均性，普通钻探方法很难保证勘探质量，护壁与水文地质测试均有较大难度，文章分析了这些困难。对已出现的新方法：SM胶金刚石钻进与潜孔锤取心跟管钻进进行了分析对比，提出应提倡采用SM胶金刚石打深厚覆盖层，并提出一些今后设想，这些必须与地质进行充分的沟通才有可能实现。［关键词］深厚覆盖层取样护壁SM胶金刚石钻进潜孔锤取心跟管钻进 1前言 　　20世纪以来，国内外已成功的将水坝修建在覆盖层上，不挖或少挖覆盖层，具投资省，工期短的优势。因此，对覆盖层的勘探质量也相应有所提高。水利水电枢纽的坝在可行性研究阶段的工程地质勘察，要求

2、初步查明第四纪沉积物的厚度、成因类型、组成物质及分布情况。如果是土基坝址的话，勘察工作要初步查明各类土层的性质、成因、厚度、分布、层理特征、颗粒组成及主要物理力学性质，重点是工程地质性质不良的特殊土层、夹层或透镜体的分布和特点。要查明透水层及相对隔水层的埋藏条件、渗透及渗透稳定性、含水层类型、各透水层间的水力联系，地下水与地表水径流的水力联系、补排关系等等。 　　设计人员关心的是覆盖层深度、分层、结构、架空情况、各分层的岩土级配、密度、物理力学特性及渗透特性、可能液化砂层的分布及埋深，有无连续分布且较厚的渗透系数较小的岩土层等。这些将影响到坝型及坝基渗流控制方案，地基加固处理措施的选择。

3、　　多年来，不少单位在进行深厚覆盖层勘探技术的探索、研究。但要求分层准确、能得到颗粉级配、含水层的水文地质特性等。就使深厚覆盖层的勘探增加了很大的难度。 2深厚覆盖层的勘探难度分析 2.1取样质量的难度 　　覆盖层是一种松散岩体，颗粒间无相联关系，并存在相当的空隙率，甚至架空层。受外力作用容易发生搬运，又多为含水层，在合金、钢砂等普通钻探工艺过程中，小颗粒容易流失，大颗粒容易颠倒。岩样分选，样品严重失真，采取率很低，地质难以进行清晰的监定。 2.2钻探深度与护壁的难度 　　砂卵石层的松散性，软硬不均性，使其颗粒随同钻具的回转而滚动。因此，钻进起来振动强烈，时效低下。繁重的起下套管，孔内故障

4、和机械故障等，均使钻探效率更是雪上加霜。 　　在松散的覆盖层岩石中钻出一个裸孔后，破坏了原岩体的静态平衡。所以，一旦钻杆钻具提出钻孔，孔壁即会坍塌，不采取措施的话，只是重复着打捞、坍塌、再打捞、再坍塌的做虚功。要完成一个深厚覆盖层钻孔不得不下多层套管，完成一个百米以上的覆盖层深孔往往要几个月，甚至半年的时间，最终还有可能满足不了地质要求，拔不出套管而不了了之。 　　护壁的方法很多，最常见的为泥浆护壁，简单快捷，为地矿、冶金、石油、煤炭、化工、核工业、建筑及广泛的地基处理施工等所采用。但在水利水电工程地质勘探中，有关部门提出了不同意见，理由是会影响岩土的颗粒级配、影响水文地质测试与试验。但影

5、响就竟有多大？未做过对比试验。拿颗粒级配成果来说，如果采用无固相泥浆钻进，泥浆中的微粒是影响不到颗粒级配的，相比只会减少原地层细颗粒的流失。再则，颗粒级配的了解深度是否有一个合理范围。深厚覆盖层勘探如果能用泥浆护壁，或者是SM植物胶护壁，那将节省很多起下套管的时间，即可提高钻探质量，又可提高钻探效率。探讨这个问题是有价值的。 2.3水文地质试验的难度 　　在覆盖层中做得最多是抽水试验，由于勘探孔孔径小，过滤管径也不大，一般为Φ127mm×4.5mm与Φ108mm×4.5mm。而多数情况下覆盖层的渗透系数较大，小直径的滤管只能选用小直径的多级深井泵进行抽水。多数情况下难以做出三个降升，只能得

6、到降升很小的全孔抽水资料。如果地下水位很浅，可事先入大口径孔口管，待套管全部起出，做好孔口管与过滤管的止水后，可用大直径离心泵进行全孔抽水试验(图1)，离心泵水量大，能增加一些降升，但也很难得到三个降升。建议有关部门设计专门的抽水孔，尽量避免在小径勘探孔中进行抽水试验。 3深厚覆盖层的常规勘探手段 3.1合金钻进 　　合金直接镶焊在钻头上，钻进砂卵石层时，磨料总能接触到岩石，但是合金的抗冲击强度低，寿命很短，取上来的只是些大颗粒，5mm以下的颗粒根本无法取到，同时大颗粒也分选严重。 　　技术的发展提供了一些新型的专用覆盖层钻头，如金刚石硬质合金复合齿钻头，由金刚石和硬质合金支撑体组成，由

7、于复合柱齿的超硬部分具有高硬度和高耐磨性，球冠形齿顶结构使复合齿能耐受较强的冲击。硬质合金支撑体有利于在钻头体上镶焊，这种形式的钻头钻进砂卵石层比较有效，钻进效率可提高15倍以上。 　　中国地大研制的复合片卵砾钻头，使钻头寿命有所提高。但用清水钻的话，取样质量仍不能满足要求。 3.2钢砂钻进 　　砂卵石层软硬不均，孔隙率大，有架空层，易引起钢砂的流失。流失之余的少量钢砂，才能在钢砂钻头唇面来克取岩石，但随着回转的搅动