地質(zhì)工程領(lǐng)域是以自然科學(xué)和地球科學(xué)為理論基礎(chǔ),以地質(zhì)調(diào)查、礦產(chǎn)資源的普查與勘探、重大工程的地質(zhì)結(jié)構(gòu)與地質(zhì)背景涉及的工程問題為主要對(duì)象,以地質(zhì)學(xué)、地球物理和地球化學(xué)技術(shù)、數(shù)學(xué)地質(zhì)方法、遙感技術(shù)、測(cè)試技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等為手段,為國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)服務(wù)的先導(dǎo)性工程領(lǐng)域。國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的重大地質(zhì)問題、所需各類礦產(chǎn)資源、水資源與環(huán)境問題等是社會(huì)穩(wěn)定持續(xù)發(fā)展的條件和基礎(chǔ)。地質(zhì)工程領(lǐng)域正是為此目的而進(jìn)行科學(xué)研究、工程實(shí)施和人才培養(yǎng)。地質(zhì)工程領(lǐng)域服務(wù)范圍廣泛,技術(shù)手段多樣化,,從空中、地面、地下、陸地到海洋,各種方法技術(shù)相互配合,交叉滲透,已形成科學(xué)合理的、立體交叉的現(xiàn)代化綜合技術(shù)和方法。
“地質(zhì)工程”是“地質(zhì)資源與地質(zhì)工程”一級(jí)學(xué)科下屬的二級(jí)學(xué)科,在以原二級(jí)學(xué)科“探礦工程”和“水文地質(zhì)與工程地質(zhì)”為主體的基礎(chǔ)上相互交叉滲透發(fā)展起來的。它以現(xiàn)代鉆、掘工程技術(shù)、現(xiàn)代測(cè)試和計(jì)算機(jī)技術(shù)為手段,以工程涉及的地質(zhì)體及工程所在的地質(zhì)環(huán)境為研究對(duì)象,服務(wù)于礦產(chǎn)資源勘查與開發(fā),土木、水利工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工,水文工程、環(huán)境地質(zhì)的評(píng)價(jià)、監(jiān)測(cè)與保護(hù),地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)與防治和地下深部探測(cè)等領(lǐng)域。本學(xué)科與“礦產(chǎn)普查與勘探”和“地球探測(cè)與信息技術(shù)”屬于同一個(gè)一級(jí)學(xué)科的三個(gè)相輔相承的二級(jí)學(xué)科,也與采礦、土木、水利、環(huán)境等工程學(xué)科相銜接。
工程地質(zhì)勘探鉆孔的孔徑,大多數(shù)是168MM開孔,91MM終孔,這樣的孔身結(jié)構(gòu)能夠滿足一般的勘探、試驗(yàn)要求。但是在特殊情況下,譬如為了探查壩基軟弱夾層和強(qiáng)透水帶的位置及展布方向、斷層破碎帶和緩傾角裂隙的產(chǎn)大辯論和特征,以及為了檢查基礎(chǔ)的灌漿質(zhì)量和混凝土的澆筑情況,就需按照工程地質(zhì)的要求,打一些大口每項(xiàng)鉆孔,以工程技術(shù)人員進(jìn)入孔中直接觀察和測(cè)量。。 大口徑鉆孔主要在水電工程地質(zhì)勘探中采用。中國(guó)于1963年在丹江口壩直址打成了口大口每徑鉆孔;之后,葛洲壩、小浪底、偏窗子、三峽等水利樞紐工程中相繼采用,均取得很好的勘探效果。面且承擔(dān)了大壩基礎(chǔ)處理等任務(wù)。 由于大口徑鉆孔能夠讓勘探人員直接進(jìn)入其中觀測(cè)和取樣,準(zhǔn)確地搜集到性地質(zhì)資料,因而避免了用一般勘探耗費(fèi)大量進(jìn)尺而未能搞清某些地質(zhì)現(xiàn)象和問題的弊病。它也代替了施工復(fù)雜的豎井工程,而且由于無爆破震動(dòng),可以保持巖層的天然狀態(tài)。 大口徑鉆探方法有沖擊鉆進(jìn)和回轉(zhuǎn)鉆進(jìn),在工程地質(zhì)勘探中主要使用后者,其孔徑分別1150、1050、950和750MM,孔深30—60M,可以取得材心。鉆具是在現(xiàn)有設(shè)備基礎(chǔ)上改裝的,主要包括鉆頭、巖心管、取粉管、鉆桿等。除鉆具外,還應(yīng)配備吊籠、絞國(guó)及潛水泵等必要的設(shè)備。
金剛石鉆具主要包括金剛石鉆頭、金剛石擴(kuò)也器、巖心卡簧及金剛石鉆進(jìn)用巖心管。金剛石鉆頭目前生產(chǎn)有直徑76、66、46、36MM等幾種規(guī)格,較一般的鉆頭要小得多,故稱之為“小口徑”。這種鉆頭是將金剛石顆粒鑲嵌在鉆頭唇部,利用金剛石的硬度磨削巖石鉆入地層。金剛石鉆進(jìn)一般均使用雙層巖心管。從小泵送來的沖洗液,經(jīng)內(nèi)、外管之間的間隙而到達(dá)孔底,可減少對(duì)巖心的沖刷影響。 采用小口徑(金剛石鉆頭)鉆進(jìn),在操作上必須注意的是:在任何情況下都不允許無水鉆進(jìn)否則發(fā)生高熱會(huì)燒毀金剛石,用過鋼粒鉆進(jìn)的孔,不能再下入金剛石鉆頭,因孔底遺留鋼粒,在沖擊振動(dòng)時(shí)會(huì)使金剛石損壞;若鑲嵌的金剛石顆粒掉落孔底,應(yīng)即打撈,否則會(huì)使整個(gè)金剛石鉆頭遭到損壞;鉆進(jìn)中若迂軟弱夾層及裂隙發(fā)育的地層,應(yīng)特別注意降低壓力及轉(zhuǎn)速。
