Бурение и опытные работы

Инженерно-геологические исследования.

Буровые работы. Основным видом работ при инженерно-геологических исследованиях, определяющим сроки проведения, стоимость и качество последних, являются буровые работы. Скважины бурятся практически при всех видах и на всех стадиях изысканий. Это один из уникальных методов изучения фунтов.

Бурение скважин на изысканиях характеризуется рядом особенностей, к числу которых относятся: сравнительно малая глубина скважин (обычно не глубже 14-25 м), необходимость отбора керна с сохранением всех структурных и текстурных особенностей фунта, необходимость поинтервального отбора монолитов для определения физико-механических свойств грунта, большое разнообразие условий производства работ и т.д.

По виду применяемой энергии различают два вида бурения: ручное и механическое.

Ручное бурение применяется при малых объемах работ, незначительной глубине скважин, в отдаленных и труднодоступных районах (берега и русла рек, топи, частные застройки и породы) и т.п.

6 качестве буровых наконечников в зависимости от типа и состояния проходимых грунтов «пользуются: лотовый бур, спиральный бур (змеевик), желонка, долото (рис. 3.1). При проходке текучих глинистых, разжиженных, а также сыпучих (песчаных) грунтов применяется желонка. В слабых глинах и суглинках, супесях и песках применяется буровая ложках. Бурение в плотных глинах, суглинках, мергелях и меле производится змеевиком. Долото предназначено для проходки скальных пород и случаев, когда в забое встречаются крупные твердые включения (типа валунов).

Рабочие наконечники навинчиваются на буровые штанги, образуя буровой снаряд, спуск которого в скважину, вращение, подъем на поверхность производятся с помощью металлического хомута (жимка), укрепленного на штанге. Для удобства вращения бурового снаряда ручки хомута удлиняются отрезками труб.

Бурение в осыпающихся и обваливающихся горных породах выполняется с креплением стенок скважины стальными обсадными трубами. Диаметры скважин могут быть 89-168 мм (наиболее распространен диаметр 127 мм). Для отбора монолитов грунта применяются грунтоносы диаметром 90 мм.

Результаты бурения заносят в буровой журнал. По данным бурового журнала составляют колонку, скважины в масштабе 1:100 или 1:200. По колонкам скважин составляется геолого- литологический разрез площадки.

Механическое бурение применяется при проходке скважин различной глубины. В зависимости от приемов, применяемых для разрушения породы забоя, различают следующие виды бурения: ударное (ударно-канатное и ударно-штанговое), вращательное (колонковое, роторное, шнековое), вибрационное.

Ударно-канатное бурение рекомендуется применять для разведки различных пород - рыхлых, скальных и полускальных. Разрушение породы на забое в данном случае производится повторными ударами наконечника, подвешенного на канате. В качестве наконечника применяют: в связных породах • буровой стакан, в несвязных - желонку, в скальных и полу скальных - долото.

Колонковое бурение используется преимущественно в скальных к полускальных породах. Его можно применять также в плотных связных и рыхлых породах при условии использования глинистой промывки.

При колонковом бурении разрушение породы на забое производят прорезанием кольцевого канала при помощи вращения колонки трубы. В центральной части забоя образуется ненарушенный столбик порода -керн.

После образования керна достаточной длины его отрывают от массива и поднимают на поверхность для лабораторных исследований. Забой скважины промывают водой или глинистым раствором.

При шнековом бурении разрушенная порода транспортируется из забоя на поверхность шнеками, представляющими собой единый винтовой транспортер. Этот вид бурения весьма производителен, но имеет существенные недостатки, так как при нем резко нарушается естественная структура грунта и границы слоев. Поэтому применение его весьма ограниченно.

Роторное бурение имеет в общем те достоинства и недостатки, что и шнековое, но по экономическим соображениям оно применяется лишь при необходимости бурения скважин больших диаметров (более 250 мм) и значительной глубины (свыше 100 м).

Вибрационное бурение как весьма производительное применяется для проходки рыхлых пород, не содержащих значительной примеси крупнообломочного материала. Вибробурение основано на принципе передачи буровому инструменту направленных колебаний, создаваемых вибропогружателем, частота колебаний которого составляет 1200-2000 в минуту, амплитуда - от 1,5 до 10 мм. К недостаткам вибробурения следует отнести нарушение структуры цельного грунта.

При всех перечисленных видах бурения для изучения механических свойств пород в естественном состоянии грунтоносом отбираются монолиты пород.

При бурении пород, в которых невозможно обеспечить устойчивость стенок скважины, применяют обсадные трубы.

Проходка буровых разведочных выработок сопровождается тщательным описанием поднятых из глубины образцов пород, систематическими наблюдениями за временем появления воды и за отметками ее уровней, а в случае бурения с промывкой - также за изменением расхода промывочной жидкости. Все эти ведения заносятся в буровой журнал.

Механическое бурение производится станками разной конструкции. БелГИИЗ преимущественно используют установки УГБ-50, АВ5-2М, позволяющие вести комбинированное бурение.

Установка УГБ-50М предназначена в основном для гидрогеологического бурения (на воду с выполнением опытных откачек), для проходки скважин глубиной до 50 м в породах различной крепости при инженерных и разведочных работах, для ударно-канатного, шнекового и колонкового бурения и монтирована на шасси автомобиля ГАЗ-66.

В БелГИИЗе ударно-канатное бурение осуществляется забивным стаканом, соединенным с ударным патроном, который подвешен на канате. Применяются штанги следующих диаметров: 33.5 мм; 50 мм; 63,5

Отбор грунта производится грунтоносами, вдавливаемыми в грунт на 30 см; верхние и нижние части пробы отбрасываются, средняя часть помещается в гильзу из влагонепроницаемой бумаги. Затем образец парафинируется и идет в лабораторию для определения физико-механических свойств фунтов.

Агрегат вибробурения АВБ-2М применяется для бурения скважин глубиной до 15 ми диаметром 89, 108,127,168 мм. Он смонтирован на базе автомашины ГАЗ-66. В БелГИИЗе сконструирована приставка к этому агрегату, предназначенная для определения строительных свойств грунтов методом ударно-вибрационного зондирования с помощью конического наконечника.

Установка позволяет определить: а) степень неоднородности фунтов; б) границы инженерно-геологических элементов; в) границы несущего слоя свайного фундамента; г) выявить, и оконтурить "рыхлые" зоны; д)степень уплотнения и упрочнения во времени насыпных и намывных грунтов; е) модуль деформации и плотность песчаных грунтов; ж) динамическую устойчивость песчаных грунтов. Установка АВБ-2М может быть использована при исследовании всех разновидностей грунтов, кроме грунтов с содержанием крупнообломочного материала более 40% и глинистых фунтов с консистенцией выше 0,75.

Техническая характеристика установки:

вибромолот - ВБ-7;

диаметр штанг, мм, -62,5;

диаметр основания конуса зонда, мм, -100;

угол при вершине конуса зонда, град., - 60;

максимальная скорость погружения зонда, см/с, - 50;

минимальная скорость погружения: зонда, см/с, - 2.

Для бурения гидрогеологических скважин широко используются станок ударно-канатного бурения /КС-22М и установки СБУД-150, ЛБУ-А, УРБ-2А, позволяющие проходить скважины глубиной до 500 м.

Дата добавления: 2015-08-10