国土资源部《地质灾害防治培训班》教材(校对稿)

国土资源部《地质灾害防治培训班》专题讲座教材崩滑体钻进技术成都理工大学环境与土木工程学院李山二00四年一月1.概述 (3)1.1钻孔工程在崩滑体地质灾害防治中的应用范围 (4)1.2崩滑体钻孔施工特点 (5)1.3技术现状及发展趋势 (7)2.常用设备及机具 (8)2.1钻机 (8)2.1.1立轴式钻机 (8)2.1.2动力头式钻机 (10)2.2泥浆泵及空压机 (13)2.2.1泥浆泵 (13)2.2.2空压机 (14)2.3附属机具 (15)3.崩滑体钻进成孔技术 (16)3.1钻孔质量要求 (16)3.2钻进成孔工艺方法 (18)3.2.1裸孔钻进 (18)3.2.2跟管钻进 (18)3.3钻进器具及其使用工艺 (21)3.3.1回转钻进 (21)3.3.1.1钻头 (21)3.3.1.2钻具 (25)3.3.1.3钻孔冲洗 (25)3.3.1.4钻进规程 (26)3.3.2潜孔锤钻进 (29)3.3.2.1潜孔锤 (30)3.3.2.2潜孔锤钻头 (31)3.3.2.3钻进规程 (31)3.3.3跟管钻进 (33)3.3.3.1钻进跟管 (34)3.3.3.2扩孔跟管 (35)3.4常见问题的预防及处理 (38)3.4.1钻孔弯曲的预防及处理 (38)3.4.2钻遇软硬夹层的处理 (40)3.4.3钻遇大漏失层的处理 (40)3.4.4钻杆折断事故的预防及处理 (40)3.4.5套管折断事故的预防及处理 (41)3.4.5卡钻事故的预防及处理 (41)3.4.6埋钻事故的预防及处理 (42)3.4.7气动潜孔锤钻进的除尘问题 (43)4. 崩滑体钻进取心技术 (43)4.1取心质量要求 (44)4.2取心工艺方法 (44)4.2.1常规样品取心工艺方法 (44)4.2.2原状样品取心工艺方法 (45)4.3取心（样）器具及其使用工艺 (46)5. 参考文献 (54)1.概述地质灾害是造成人类生命财产损失和地质环境破坏的地质事件。

地质灾害的发育分布及其危害程度与地质环境背景条件(包括地形地貌、地质构造格局和新构造运动的强度与方式，岩土体工程地质类型、水文地质条件等)、气象水文及植被条件，人类经济工程活动及其强度等有着极为密切关系。

在我国，地质灾害种类齐全，按致灾地质作用的性质和发生处所进行划分，常见地质灾害共有12类、48种。

在各类地质灾害中，崩塌和滑坡灾害占有很大的比重。

由干它们突发性强、摧毁性大、分布范围广，经常中断交通、堵塞河道、摧毁厂矿、破坏村庄和农田，造成人员伤亡和重大经济损失。

据不完全统计，全国共发育有特大型崩塌51处、滑坡140处；较大型崩塌2984处以上、滑坡2212处以上。

仅在三峡库区一地，规模较大的滑坡、崩塌体就有1153处，变形体299处，其中1085处滑坡体积约37.4亿m3，沿岸299处变形体面积60.34km2。

多年来，我国铁路平均每年因滑坡中断运输44次，中断行车800多小时，造成的直接经济损失数千万元。

崩塌和滑坡灾害发生时如遇暴雨山洪，还往往演变成泥石流灾害。

因此，我国各级地质灾害防治部门都将崩塌和滑坡灾害作为主要的防治对象。

在崩塌和滑坡地质灾害的勘查与治理工程行业中，随着社会的进步和发展，不断有大量的新技术、新方法涌现。

但是，岩土钻孔工程技术目前仍然是该领域中最主要的施工手段之一。

为使大家较为全面地了解钻孔工程在地质灾害勘查与治理工程中的技术进步和发展，我们在这里试图以崩滑体钻进技术为重点，对其主要工艺技术、设备机具和施工操作要点等作一简要介绍，希望能对各参加培训单位的技术进步和提高施工质量、降低施工成本起到一定的促进作用。

1.1钻孔工程在崩滑体地质灾害防治中的应用范围在我国，目前钻孔工程在崩滑体地质灾害防治中的应用范围主要有：1. 地质灾害勘察将钻孔工程作为勘察的直接手段，通过钻孔过程观测（如钻遇地层特性变化、地下水位变化等）和取出样品（岩土样或水样）分析试验，揭露并查明地质灾害的类型、成因、规模及演化趋势，为其灾害性评价和治理工程设计提供依据。

2. 地质灾害监测滑坡与崩塌灾害实质就是斜坡岩土体位移之灾。

将地质灾害体上的钻孔作为地下构筑物，在孔内安装各种监测仪器和设备，实时或定时观测其变化，为地质灾害预警、预报提供第一手数据资料。

在重要的地质灾害治理工程中，也将其作为施工前基础数据测量、施工中变形监测和施工后效果评价的重要手段。

3. 地质灾害治理将钻孔作为对地质灾害体的加筋、排水、灌浆（或灌水）等治理工程的施工通道，并将其与孔内物件一起作为地下构筑物，改善灾害地质体的结构特性，提高其稳定性或安全系数，从根本上防止灾害的发生。

将钻孔用于崩滑体灾害治理的技术方法主要有：①钻孔锚固。

用锚杆或锚索对崩滑灾害体加筋，提高其稳定性或安全系数。

近年来，预应力锚索技术因具有受力合理，施工灵活、快速，施工作业对岩土体干扰、影响小，地面作业安全、见效快等突出优点，得到广泛应用。

近几年又创新性地使其与抗滑桩相结合，形成新的抗滑结构——预应力锚索抗滑桩，使桩——预应力锚索组成一个联合受力体系，用锚索拉力平衡滑坡推力，改变了悬臂桩的被动受力机制，使桩的弯矩大大减少，从而大幅度地减少桩的横截面和埋置深度，达到了结构受力合理，降低工程费用，缩短工期的目的。

②钻孔排水。

垂直排水钻孔与深部水平排水隧洞相结合的排水方法近几年在大型滑坡治理中得到较广泛的应用。

地下排水能大大降低孔隙水压力，增加有效正应力从而提高抗滑力，故稳定滑坡的效果极佳。

③钻孔注浆。

应用钻孔注浆加固滑坡，如采用旋喷注浆加固滑动带土，通过水泥浆液与岩土体混合、速凝、早强，使滑体与滑面及滑床固结，改善滑动带土质特性，提高抗剪强度，从而达到稳定滑坡的目的。

（另一种观点是：在滑动带旋喷注浆，形成了许多类似阻滑键的旋喷短桩，从而达到稳定滑坡的目的。

）对岩溶塌陷采用钻孔注浆治理，也已成为人们普遍接受的方案。

④小口径钻孔组合桩。

两个相邻的钻孔桩的抗弯强度可超过以两孔直径之和为直径的大桩的强度，从理论上讲，任何普通抗滑桩的强度与功能，小口径钻孔组合桩都能达到。

采用直径小干200 mm的钻孔桩与桩间和邻近紧密结合的岩土体共同构成的支挡措施，可以对地质体进行改造和与地质体的有利组合去适应不良工程地质环境，消除或大幅度削弱致灾地质作用。

只需消耗很少的人工和材料并采用简便的施工方法即可大幅度提高抗滑桩的防灾效果。

1.2崩滑体钻孔施工特点崩滑体钻孔施工主要有以下特点：1、地层特点崩滑体地层的岩性和产状复杂，是其最主要的特点之一，由于地层情况复杂，会给钻进带来许多困难。

一般，崩滑灾害地质体都位于第四系地层或其它地层的强风化露头中，这些地层中的软土、软岩、软弱夹层等为主要易滑岩石，裂隙或断层为主要易崩裂层位。

滑坡灾害地质体多位于褶皱构造带的翼部，其产状多数倾角较陡。

组成滑坡体的岩石大多不是完整硬岩，多为松散的土层、堆积体、坡积体等等。

岩石硬软不均，结构松散，遇水易软化，裂隙发育，钻进中孔底情况多变，工艺参数难以准确调整；成孔后孔壁易坍塌掉块，护壁困难；岩样（如滑带土样）采取极其困难。

崩塌灾害地质体本身的产状可能倾角不大，甚至近水平，但其临空面大多为陡倾斜甚至直立。

组成崩塌体的岩石大多均质，比较完整，但岩石颗粒之间的连接强度低（如土层、堆积体）或者受裂隙切割（如危岩），极不稳定。

在崩塌岩体上钻进，同样存在钻进和成孔困难。

2、钻孔质量技术指标特点目前，我国的崩滑体地质灾害钻孔质量技术指标要求很高。

例如，现行地质灾害勘察中，大多套用工程地质勘察方法进行，即将钻孔作为直接获取关于所研究领域内岩层的特性和物理力学性质的工程地质、水文地质资料的最重要的来源，并且在钻孔中还需采用其它方法（地球物理方法、野外试验、实验方法等）获取工程地质、水文地质资料，如要求取原状岩样，需在孔内进行抽水试验或孔内原位测试等等。

用于防治工程的钻孔，由于需要将其与孔内物件一起作为地下构筑物，来改善灾害地质体的结构特性，故对孔身质量也有很高要求。

如用于大吨位预应力锚索的钻孔，为保证锚固力不因孔壁摩擦而损失，对钻孔弯曲度要求就很高。

3、施工特点①施工条件恶劣。

崩滑体地质灾害钻孔施工大多在地形复杂、山高坡陡、施工场地狭窄和交通运输困难的条件下进行。

例如，许多高边坡工程往往需在高排架上施工；一些边坡施工中为保证坡体稳定，甚至不允许采用液体作为钻孔冲洗介质。

②大斜度钻孔、水平钻孔居多。

在复杂地层条件下，钻孔孔壁稳定性本身就很差，再加上大斜度或水平钻孔，施工更为困难了。

这样的钻孔条件，也使许多在垂直孔钻进中成熟的技术和器具应用困难。

③钻孔深度浅，施工周期短。

目前崩滑体地质灾害钻孔一般均在100米以内。

许多锚固钻孔施工周期都在一天之内，设备搬迁频繁。

1.3技术现状及发展趋势上世纪八十年代以前，我国的岩土钻孔（探）技术主要用于各种地质勘查和矿产勘探，这个时期以岩心钻探施工为技术特征。

随着国家的改革和行业调整，大量的岩土钻孔技术设备和人员向地基基础工程转移，这个时期又以各种桩基施工为技术特征。

进入九十年代以后，随着全社会保护地质环境的意识日益增强，并随着国家对地质灾害防治工作越来越重视，市场需求逐渐趋旺，大量的岩土钻孔技术设备和人员又向地质灾害勘查与治理领域转移，形成了现在以各种锚固钻孔为突出特点的技术特征。

上世纪六十~七十年代，我国崩塌、滑坡地质灾害防治主要采用削方减载、地表排水、桩或墙支挡等工程技术措施，其中桩、墙这类被动受力结构是主要的工程手段。

自八十年代初，我国开始引入主动受力的预应力锚固技术，使崩塌、滑坡治理从单纯的被动抗塌、滑，进入主动或主动与被动相结合的新阶段，为崩塌、滑坡地质灾害防治带来了新的技术方法和结构。

进入九十年代，钻孔预应力锚固技术得到了广泛应用，在许多崩塌、滑坡灾害治理工程中大显身手。

随着钻孔预应力锚固技术的逐渐普及，钻孔排水、钻孔注浆、钻孔监测以及钻孔勘察技术也在崩塌、滑坡地质灾害防治中迅速发展了起来。

例如，对滑坡的排水，已从单纯地表排水发展到水平钻孔地下排水、垂直钻孔地下排水与深部水平隧道排水相结合的地下排水新技术；对滑坡的治理，已从单纯的滑体支挡加固，发展到直接在滑移面钻孔注浆加固；对滑坡的监测，已从初级的地表肉眼观测和地表大地测量，发展到用钻孔安装仪器，直接进行地下测量、自动化测量以及网络监测，等等。

与其它技术方法一样，岩土钻孔工程技术也在不断进步和发展。

近年来其在地质灾害勘查与治理工程中的用量快速增长、应用范围不断扩张。

例如：在使用量方面，全国年锚固钻孔进尺工作量已超过了三千万米；仅在三峡水库建设工程中累计锚固钻孔进尺工作量就已超过了一千万米。

在治理滑坡方面，除普遍采用钻孔桩、锚加固滑坡以外，还可通过钻孔直接改变滑移面的特性（注浆或排水）来稳定滑坡；除普遍采用钻孔勘查滑坡以外，还可通过钻孔直接监测滑体的应力、应变与位移。