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摘 要随着时代的不断发展，大多数建筑越来越青睐以砂卵石层为基础持力层，加强砂卵石地层的钻孔勘探技术研究具有重要意义。为此，本文将对砂卵石地基钻孔勘探过程中常见的问题进行论述，并应用工程实例进行分析，具有一定的指导意义。
关键词：砂卵石地层；钻孔勘探；钻孔冲洗液漏失；孔壁不稳
[Abstract] along with the continuous development of the times,most of the buildings are getting more and more popular in sand and gravel layer of foundation bearing layer, has an important significance in strengthening the study of drilling explorationtechnology in sand and gravel strata. Therefore, this article will carry on the elaboration on the common problems in the process of drilling exploration on sand and gravel foundation, and analysis of the application of engineering examples, which has a certain guiding significance.
Keywords: sand and gravel strata; drilling; drilling fluid leakagehole wall instability;
中圖分类号：P634.6 文献标识码：A文章编号：
绪论
在大多数山区、岸坡和河流边缘往往会堆积形成大片厚层的砂卵石层，这些砂卵石层沉积韵律不明显，分布的表面特征不均匀，特别是存在漂砾组合量大的情况，这些都给砂卵石层的勘探和钻孔技术带来了极大的困难。
沙卵石地层在工程地质钻探中属于不稳定地层，因其岩性不均．结构较为松散、软硬程度不一致，一旦地层被钻开，其本身原有相对稳定的状态极其容易被打破，会导致孔壁失去约束而产生不稳定的情况，如发生塌孔，冲洗液漏失严重等等现象。因此，对于砂卵石地层进行钻孔勘探要选择合适的钻进方法，避免事故的发生。
1、钻孔孔壁的稳定
1.1、孔壁不稳的主要表现
在砂卵石地层钻进的过程当中，发生事故基本上是在孔壁方面，护孔壁的稳定性是提高砂卵石地层钻进效率的关键因素。在实际的工程施工过程当中，常常会因为砂卵石颗粒大、硬度高，钻进的难度大且取芯率非常低，在这个过程当中若不对孔壁进行稳固保护措施，砂卵石会非常容易从孔壁上脱离下来掉入孔内，砂卵石在孔内堆积会堵塞了泥浆的循环同路，进而引发了岩芯堵塞现象。
1.2、造成孔壁不稳的原因
根据笔者多年的工作经验，总结了造成孔壁不稳的原因主要有以下几个：地层应力的影响，机器设备液动压力的作用以及钻进方法等等因素。在实际的工程当中，有可能是在所有因素共同作用下引发的，也有可能是某一因素其主要作用导致的，需要根据实际情况来进行不同的分析探究。
在钻孔内主要集中了三种压力，其一静液柱压力，这是在钻孔内由泥浆柱产生的压力；其二上覆土层总压力，主要是在砂卵石地层上方的土层和所含水分重量所导致的压力；其三地下水压力，指的是地层孔隙中水分和地下水流动造成的压力。这些压力与土层原始应力之间形成了平衡状态，但是一旦地层被钻开后，原始平衡状态将会被打破，孔壁周围的岩土层需要新的支撑应力来支持分配上述三种压力，加之砂卵石地层本身的强度比较低，在压力的作用下，砂卵层将会被压迫成碎粒掉入孔内，使得孔内被坍塌物充填。
1.3、稳定孔壁的措施
在工程当中，稳定孔壁的方法有很多，针对砂卵石地层进行钻进的过程中，需要注意以下几个方面的问题。
1.3.1、在进行下钻的过程当中，一方面要合理控制下钻速度，同时也需要坚持提钻回灌制度，最大限度的使钻孔—地层的压力维持在一个平衡状态。
1.3.2、针对泥浆一般需要具备低失水、高矿化度的要求，粘度和比重应该控制合理。
1.3.3、稳定孔壁，必须在钻进工艺上下功夫，尽量控制好钻进工艺措施，主要表现在以下几点：①下钻速度不宜过快，当经过复杂地层的时候，更加需要严格控制好下钻的速度。同时对升降机的控制力求平稳，避免由于惯性造成失误。②在钻进的过程当中，需要注意随时调整冲洗液性能，切勿在钻头和钻具上形成泥包，通常情况下砂卵石地层内的岩粉较多，为了防止出现孔壁扩大的情况，应尽量避免长时间冲孔。③一旦钻具钻进后，切勿使用弯弯曲曲的钻杆，避免在钻具回转时对孔壁进造成破坏。④当孔壁出现事故征兆时，应及时采取应对措施进行处理，切忌随意性，防止造成事故进一步扩大。
2、钻孔冲洗液漏失
2.1、钻孔冲洗液漏失的表现
钻机在钻进的过程当中，会将冲洗液送入到孔内，由于钻孔的不断加深所需的冲洗液也会随着增多，除去这一部分，其他渗漏到地层当中的部分冲洗液会致使返回到地面的冲洗液达不到应有的标准。若冲洗液漏失较小，会导致冲洗的能力降低；若漏失较大，则会影响到冲洗液的正常循环，给工程造成不必要的损失。
2.2、导致钻孔冲洗液出现漏失的原因
2.2.1、一旦当泥浆柱压力Pm与地层孔隙压力Pn之间的压差过大，会使得这两者失去平衡，并且在通常情况下，只有之间泥浆柱压力Pm大于地层孔隙压力Pn的时候才会出现漏失现象，如下式所示：
压力差大小取决于很多因素，如泥浆的比重、空隙尺寸的大小、冲洗液漏失的通路等等，所以一旦在诸多因素的影响下，压力差越大，则漏失的程度越严重。
2.2.2、在理论上把地层孔隙的直径与泥浆中大多数颗粒的直径的比称作为“孔隙一粒径比”，通常情况下，若比例高于3的时候，冲洗液出现漏失的现象将会变得非常明显。
2.3、钻孔冲洗液漏失的预防与堵漏
针对钻孔冲洗液漏失的情况，一般的防治措施有：首先将漏失通道进行隔离或者减少漏失通道的断面尺寸，增大冲洗液漏失的流动阻力，以改善漏失的现状；其实需要改善冲洗液的流变特性，冲洗液的性能可以决定流动时的阻力大小，改善流变特性，增大流动阻力实现控制冲洗液漏失的目的；最后就是降低泥浆柱压力与地层孔隙压力之间的压差等。同时还需要注意的是在钻进的过程当中，产生液动压力的大小可能会导致地层失稳，增加冲洗液漏失的几率。所以在钻进的过程当中需要额外注意。
3、工程案例应用分析
3.1、案例一
某铁路大桥桥墩松散地层勘察工程，地层从下到上为：卵石、漂石层，厚度11—16m；砂卵石层，厚度13—16m，呈中密状；粉砂，厚度2—8m。
配制10%的丙烯酞胺化学泥浆用作冲洗液，并进行钻进，冲洗液在孔内迅速起到了作用，粉砂层胶凝体系数从未胶凝时的10-2cm/s迅速降低到了胶凝后的10-6m/s，与此同时抗压强度也得到了大幅提升，平均值达到了38.1kPa。砂卵石、漂石层等不稳定地层在胶凝后稳定性也得到了提高，处理效果非常好，同时还取得了良好的经济效益。
3.2、案例二
安徽省合肥市某高层建筑进行工程地质钻探，该区域地层情况如下：填土厚度1.6—2.6m；可塑状粉质粘土厚度1.9—2.4m；流塑状淤泥质粘土厚6.0—10.5m，砂卵石层厚度14.0—14.5m。
由于该工程更换了设计方案，所以在之前勘察过的基础上需要进行重新勘察，此次勘察钻孔的数量以及深度都增加了不少，首次进行勘察的要求是钻孔应该进入到砂卵石约10—16m的深度，钻孔深度为20—24m，对孔壁仅仅采用了普通泥浆护壁，随即在进入砂卵石层的时候就出现了塌孔现象，尤其是在钻孔深度15m的地方表现更加严重，钻孔基本上都被塌落下的砂卵石堵塞，需要重新进行扫孔。在重新进行勘察的过程当中，施工人员汲取教训，充分做好准备工作，所有机组君配备套管，采用跟管钻进的方法每钻进2m同步实现套管跟进，最后每个钻孔均进入到了砂卵石层以下土层，此次勘察完全达到了要求，取得了圆满的成功。
结束语
综上所述，砂卵石地层属于不稳定地层，一旦被钻开其平衡状态会非常容易被打破，导致发生孔壁坍塌和冲洗液漏失，这也是在砂卵石地层钻孔勘探过程中常常遇到的问题，需要施工人员对该种地层进行钻进之前要有充分的技术准备和预案措施，对工程中出现的问题以及成功的经验应进行总结归纳，使得砂卵石地层钻孔勘查技术不断攀升高峰。
文章对砂卵石地层钻孔勘探过程中常见问题的探讨大多是基于本人多年的实际工作经验之谈，尚存在诸多疏漏之处，希望能够得到有识之士的批评指正，本人不胜感激。
参考文献
[1] 杨国红. 水文地质钻探及水文钻孔施工实践探讨[J].科学之友.2013（04）
[2] 张泽. 影响泥浆护壁钻孔灌注桩成桩质量的几点因素[J].华章.2013（04）
[3] 袁仲伟. 建筑工程勘察中相关问题分析[J].科技致富向导.2012（11）
[4] 周永炼、吴林韬. 土体工程勘察中钻孔注水试验渗透系数计算[J].技术与市场.2011（07）
关键词：砂卵石地层；钻孔勘探；钻孔冲洗液漏失；孔壁不稳
[Abstract] along with the continuous development of the times,most of the buildings are getting more and more popular in sand and gravel layer of foundation bearing layer, has an important significance in strengthening the study of drilling explorationtechnology in sand and gravel strata. Therefore, this article will carry on the elaboration on the common problems in the process of drilling exploration on sand and gravel foundation, and analysis of the application of engineering examples, which has a certain guiding significance.
Keywords: sand and gravel strata; drilling; drilling fluid leakagehole wall instability;
中圖分类号：P634.6 文献标识码：A文章编号：
绪论
在大多数山区、岸坡和河流边缘往往会堆积形成大片厚层的砂卵石层，这些砂卵石层沉积韵律不明显，分布的表面特征不均匀，特别是存在漂砾组合量大的情况，这些都给砂卵石层的勘探和钻孔技术带来了极大的困难。
沙卵石地层在工程地质钻探中属于不稳定地层，因其岩性不均．结构较为松散、软硬程度不一致，一旦地层被钻开，其本身原有相对稳定的状态极其容易被打破，会导致孔壁失去约束而产生不稳定的情况，如发生塌孔，冲洗液漏失严重等等现象。因此，对于砂卵石地层进行钻孔勘探要选择合适的钻进方法，避免事故的发生。
1、钻孔孔壁的稳定
1.1、孔壁不稳的主要表现
在砂卵石地层钻进的过程当中，发生事故基本上是在孔壁方面，护孔壁的稳定性是提高砂卵石地层钻进效率的关键因素。在实际的工程施工过程当中，常常会因为砂卵石颗粒大、硬度高，钻进的难度大且取芯率非常低，在这个过程当中若不对孔壁进行稳固保护措施，砂卵石会非常容易从孔壁上脱离下来掉入孔内，砂卵石在孔内堆积会堵塞了泥浆的循环同路，进而引发了岩芯堵塞现象。
1.2、造成孔壁不稳的原因
根据笔者多年的工作经验，总结了造成孔壁不稳的原因主要有以下几个：地层应力的影响，机器设备液动压力的作用以及钻进方法等等因素。在实际的工程当中，有可能是在所有因素共同作用下引发的，也有可能是某一因素其主要作用导致的，需要根据实际情况来进行不同的分析探究。
在钻孔内主要集中了三种压力，其一静液柱压力，这是在钻孔内由泥浆柱产生的压力；其二上覆土层总压力，主要是在砂卵石地层上方的土层和所含水分重量所导致的压力；其三地下水压力，指的是地层孔隙中水分和地下水流动造成的压力。这些压力与土层原始应力之间形成了平衡状态，但是一旦地层被钻开后，原始平衡状态将会被打破，孔壁周围的岩土层需要新的支撑应力来支持分配上述三种压力，加之砂卵石地层本身的强度比较低，在压力的作用下，砂卵层将会被压迫成碎粒掉入孔内，使得孔内被坍塌物充填。
1.3、稳定孔壁的措施
在工程当中，稳定孔壁的方法有很多，针对砂卵石地层进行钻进的过程中，需要注意以下几个方面的问题。
1.3.1、在进行下钻的过程当中，一方面要合理控制下钻速度，同时也需要坚持提钻回灌制度，最大限度的使钻孔—地层的压力维持在一个平衡状态。
1.3.2、针对泥浆一般需要具备低失水、高矿化度的要求，粘度和比重应该控制合理。
1.3.3、稳定孔壁，必须在钻进工艺上下功夫，尽量控制好钻进工艺措施，主要表现在以下几点：①下钻速度不宜过快，当经过复杂地层的时候，更加需要严格控制好下钻的速度。同时对升降机的控制力求平稳，避免由于惯性造成失误。②在钻进的过程当中，需要注意随时调整冲洗液性能，切勿在钻头和钻具上形成泥包，通常情况下砂卵石地层内的岩粉较多，为了防止出现孔壁扩大的情况，应尽量避免长时间冲孔。③一旦钻具钻进后，切勿使用弯弯曲曲的钻杆，避免在钻具回转时对孔壁进造成破坏。④当孔壁出现事故征兆时，应及时采取应对措施进行处理，切忌随意性，防止造成事故进一步扩大。
2、钻孔冲洗液漏失
2.1、钻孔冲洗液漏失的表现
钻机在钻进的过程当中，会将冲洗液送入到孔内，由于钻孔的不断加深所需的冲洗液也会随着增多，除去这一部分，其他渗漏到地层当中的部分冲洗液会致使返回到地面的冲洗液达不到应有的标准。若冲洗液漏失较小，会导致冲洗的能力降低；若漏失较大，则会影响到冲洗液的正常循环，给工程造成不必要的损失。
2.2、导致钻孔冲洗液出现漏失的原因
2.2.1、一旦当泥浆柱压力Pm与地层孔隙压力Pn之间的压差过大，会使得这两者失去平衡，并且在通常情况下，只有之间泥浆柱压力Pm大于地层孔隙压力Pn的时候才会出现漏失现象，如下式所示：
压力差大小取决于很多因素，如泥浆的比重、空隙尺寸的大小、冲洗液漏失的通路等等，所以一旦在诸多因素的影响下，压力差越大，则漏失的程度越严重。
2.2.2、在理论上把地层孔隙的直径与泥浆中大多数颗粒的直径的比称作为“孔隙一粒径比”，通常情况下，若比例高于3的时候，冲洗液出现漏失的现象将会变得非常明显。
2.3、钻孔冲洗液漏失的预防与堵漏
针对钻孔冲洗液漏失的情况，一般的防治措施有：首先将漏失通道进行隔离或者减少漏失通道的断面尺寸，增大冲洗液漏失的流动阻力，以改善漏失的现状；其实需要改善冲洗液的流变特性，冲洗液的性能可以决定流动时的阻力大小，改善流变特性，增大流动阻力实现控制冲洗液漏失的目的；最后就是降低泥浆柱压力与地层孔隙压力之间的压差等。同时还需要注意的是在钻进的过程当中，产生液动压力的大小可能会导致地层失稳，增加冲洗液漏失的几率。所以在钻进的过程当中需要额外注意。
3、工程案例应用分析
3.1、案例一
某铁路大桥桥墩松散地层勘察工程，地层从下到上为：卵石、漂石层，厚度11—16m；砂卵石层，厚度13—16m，呈中密状；粉砂，厚度2—8m。
配制10%的丙烯酞胺化学泥浆用作冲洗液，并进行钻进，冲洗液在孔内迅速起到了作用，粉砂层胶凝体系数从未胶凝时的10-2cm/s迅速降低到了胶凝后的10-6m/s，与此同时抗压强度也得到了大幅提升，平均值达到了38.1kPa。砂卵石、漂石层等不稳定地层在胶凝后稳定性也得到了提高，处理效果非常好，同时还取得了良好的经济效益。
3.2、案例二
安徽省合肥市某高层建筑进行工程地质钻探，该区域地层情况如下：填土厚度1.6—2.6m；可塑状粉质粘土厚度1.9—2.4m；流塑状淤泥质粘土厚6.0—10.5m，砂卵石层厚度14.0—14.5m。
由于该工程更换了设计方案，所以在之前勘察过的基础上需要进行重新勘察，此次勘察钻孔的数量以及深度都增加了不少，首次进行勘察的要求是钻孔应该进入到砂卵石约10—16m的深度，钻孔深度为20—24m，对孔壁仅仅采用了普通泥浆护壁，随即在进入砂卵石层的时候就出现了塌孔现象，尤其是在钻孔深度15m的地方表现更加严重，钻孔基本上都被塌落下的砂卵石堵塞，需要重新进行扫孔。在重新进行勘察的过程当中，施工人员汲取教训，充分做好准备工作，所有机组君配备套管，采用跟管钻进的方法每钻进2m同步实现套管跟进，最后每个钻孔均进入到了砂卵石层以下土层，此次勘察完全达到了要求，取得了圆满的成功。
结束语
综上所述，砂卵石地层属于不稳定地层，一旦被钻开其平衡状态会非常容易被打破，导致发生孔壁坍塌和冲洗液漏失，这也是在砂卵石地层钻孔勘探过程中常常遇到的问题，需要施工人员对该种地层进行钻进之前要有充分的技术准备和预案措施，对工程中出现的问题以及成功的经验应进行总结归纳，使得砂卵石地层钻孔勘查技术不断攀升高峰。
文章对砂卵石地层钻孔勘探过程中常见问题的探讨大多是基于本人多年的实际工作经验之谈，尚存在诸多疏漏之处，希望能够得到有识之士的批评指正，本人不胜感激。
参考文献
[1] 杨国红. 水文地质钻探及水文钻孔施工实践探讨[J].科学之友.2013（04）
[2] 张泽. 影响泥浆护壁钻孔灌注桩成桩质量的几点因素[J].华章.2013（04）
[3] 袁仲伟. 建筑工程勘察中相关问题分析[J].科技致富向导.2012（11）
[4] 周永炼、吴林韬. 土体工程勘察中钻孔注水试验渗透系数计算[J].技术与市场.2011（07）