Виды бурения, применяемые при инженерно-геологических исследованиях. Выбор расстояния между разведочными скважинами и их глубина

Бурение скважин выполняется для изучения геологического разреза, т.е. для выявления последовательности залегания пластов, их мощности состава, плотности, консистенции, влажности, водоносности, а также для отбора образцов пород и последующего испытания в лабораторных условиях. Для этой цели применяется ручное и механическое бурение. Ручное бурение выполняют ударно-вращательным или ударно-канатным способом. Механическое бурение осуществляется вращательными, ударно-механическими и вибробуровыми установками. Выбор способа бурения зависит от состава проходимых пород, от назначения и глубины бурения, от условий производства работ. При выборе способа бурения особое внимание уделяется качеству отбираемых образцов пород и экономической эффективности.

Вращательное шнековое бурение. Преимуществами шнекового способа являются: высокая механическая скорость бурения в песчаных и глинистых грунтах, большой процент времени чистого бурения (при шнековом бурении процесс проходки и выдача грунта на поверхность совмещаются), незначительные затраты времени на монтажно-демонтажные работы и вспомогательные операции, возможность отбора керна при использовании специального инструмента. Важным является также то обстоятельство, что шнековое бурении использования промывочной жидкости. Область эффективного использования шнекового способа ограничена нескальными грунтами (глинистыми и песчаными) Рациональной областью применения этого способа является проходка зондировочных и разведочных скважин в основном в пластичных и тугопластичных глинистых грунтах. В комплект инструмента для шнекового бурения входят долота и шнеки. При шнековом бурении применяют двух- или трехперые ступенчатые долота, а также долота типа РХ. При проходке скважин кольцевым забоем используют специальные магазинные шнеки или шнеково-колонковые буры. Винтовой способ бурения. Винтовое бурение заключается в том, что шнековую колонну со спиральным долотом завинчивают в грунт на такую глубину, при которой её можно будет извлечь без вращения из скважины. Его целесообразно использовать при проходке водоносных песков, глинистых грунтов скрытотекучей консистенции, илов, торфов и др. При винтовом бурении скорость ввинчивания шнековой колонны в грунт должна составлять 75-100 об/мин. По мере погружения колонны в грунт её наращивают дополнительными шнеками. Каждый раз после погружения колонны на 0,3-0,4м бурение прекращают и приподнимают колонну на 2-Зсм. Если колонна поднимается, то можно продолжать бурение. Если же колонна не поднимается, её вывинчивают сначала вручную, а затем поднимают лебедкой. Ударно-канатное бурение кольцевым забоем. При ударно-канатном бурении кольцевым забоем проходка скважины производится за счет сбрасывания на забой скважины или забивки в грунт кольцевого наконечника, в результате чего грунт заполняет его внутреннюю полость и извлекается на поверхность. Данный способ бурения, по сравнению с другими, имеет ряд преимуществ: - вполне удовлетворительное качество отбираемого керна; - незначительные затраты мощностей на бурение при проходке скважин сравнительно большой глубины; - малые затраты времени на спускоподъемные операции; - возможность проходки скважин в несвязных грунтах буровыми наконечниками большого диаметра с одновременным или опережающим погружением обсадных труб; - вертикальность скважины. Забивной способ. Забивное бурение может быть использовано при проходке всех разновидностей связных глинистых грунтов. Основными технологическими параметрами этого способа являются: а) вес ударного патрона (в кг); б) число ударов (в мин); в) величина подъема ударного патрона (в м); г) величина углубления наконечника (в м).

Вращательное колонковое бурение. Основными преимуществами колонкового бурения являются: возможности проходки скважин почти во всех разновидностях горных пород, сравнительно большая глубина проходимых скважин, достаточно хорошо разработанная и освоенная технология бурения, сравнительно небольшие мощности, затрачиваемые на бурение, возможность получения качественного керна. Способ бурения с промывкой глинистым раствором и водой.

Промывка при бурении скважин производится для:а) очистки забоя от разбуренной породы и выноса её на поверхность или в шламовую трубу; б) охлаждения породоразрушающего инструмента; в) закрепления неустойчивых стенок скважины.Существует два основных способа промывки скважин: прямой и обратный.

Способ бурения «всухую». При проходке полускальных, песчаных и глинистых грунтов колонковым способом «всухую» в качестве бурового снаряда применяют колонковые трубы длиной 1,5 м и диаметром 89, 108, 127, 146 и 168 мм с твердосплавными коронками типов МР-2НГТ (для полускальных грунтов) и КР (для песчаных и глинистых грунтов). В отдельных случаях (при проходке легко буримых супесей, суглинков и т. д.) применяются колонковые трубы длиной 3,0 м.

Вибрационное бурение. Основано на внедрении в породу кольцевого наконечника - виброзонда. Виброзонд представляет собой трубу диаметром 40... 200 мм, длиной 0,5... 3 м; по всей длине труба имеет одну или несколько прорезей для очистки зонда от породы; нижний конец трубы снабжен кольцом с острой режущей гранью. Внедрение в грунт такого наконечника происходит благодаря тому, что под действием вибрации зонда в очень сильной степени ослабевает лобовое и боковое сопротивление грунта и зонд под действием собственного веса и веса вибратора погружается в грунт

25. применение геофизических методов в инженерно-геологических изысканиях. Существуют различные виды инженерно-геологических изысканий, основным видом которых является крупномасштабная инженерно-геологическая съемка. Основной итоговый документ съемки — инженерно-геологическая карта, т.е. уменьшенное изображение на плоскости инженерно-геологических факторов местности. Изучение геологического строения изыскиваемых территорий проводят различными методами. Горнопроходческие и буровые работы ведутся в порядке поисковых (съемочных) и разведочных работ. Горнопроходческие работы ведутся, как правило, в виде открытых горных выработок: расчисток, закопушек, шурфов или дудок, канав, шахт, штолен.

При инженерно-геологических изысканиях находят применение геофизические методы исследования горных пород — электроразведка, сейсморазведка, магнитная разведка, гравиметрическая разведка.

Электроразведка — это изучение условий прохождения электрического тока в различных грунтах. При этом используются естественные или искусственные электрические поля.

Сейсмическая разведка основана на наблюдениях за скоростью распространения в земной коре упругих волн, вызванных искусственными сотрясениями (взрывами, ударами). Магнитная разведка основана на изучении геомагнитного поля Земли, обусловленного неодинаковыми магнитными свойствами горных пород.

Гравиметрическая разведка основана на измерении силы тяжести и определении ее аномалии. Измерение проводят специальными приборами — гравиметрами. Сила тяжести меняется с широтой местности и высотой точки над уровнем океана. Для определения аномалии силы тяжести определяют приведенное для данной, точки ее значение и сравнивают с эталонным — нормальным значением, рассчитанным по формулам, предполагающим, что земля состоит из однородных концентрических слоев, что пункт наблюдения находится на поверхности эллипсоида, где рельеф полностью отсутствует. Если величина приведенной силы тяжести больше нормальной, то вблизи точки наблюдения расположены породы с повышенной плотностью, если меньше, то наоборот. Таким образом, величина и знак аномалии силы тяжести являются косвенными характеристиками состава, формы и глубины залегания горных пород.