Инженерно-геологические изыскания для определения характеристик грунтов и оснований

|1 |2 |3 |4 |5 |

|1 |2 |3 |4 |5 |

| | |др.). | | |

Глубина скважин.

Проектная глубина скважин наряду с ее значением определяет тип и

мощность выбираемого бурового станка, основные параметры бурового

оборудования и инструмента, отчасти начальный диаметр скважины и др.

В соответствии с глубиной бурения скважины условно подразделяются:

. до 10 м (неглубокие);

. от 10 до 30 м (средней глубины);

. от 30 до 100 м (глубокие);

. свыше 100 м (весьма глубокие).

1.4.Особенности и область применения различных способов бурения скважин.

В таблице №2 приведен краткий перечень применяемых и перспективных

механических способов бурения. Перечень дан с использованием терминологии,

принятой при бурении инженерно-геологических скважин.

|Код |Способы |Особенности способа бурения |

|спо-|бурения | |

|соба| | |

|1 |2 |3 |

|1 |Колонковый |Вращательное бурение кольцевым забоем скважин малого |

| | |диаметра в породах малой твердости последовательными |

| | |углублениями, в основном твердосплавным породоразрушающим |

| | |инструментом с низкой частотой вращения, с получением |

| | |керна, с закреплением и без закрепления стенок обсадными |

| | |трубами. |

| | |Колонковый с призабойной циркуляцией – с выносом продуктов|

| | |разрушения водой; колонковый с продувкой – с выносом |

| | |продуктов разрушения воздухом. |

|2 |Медленно-враща|Вращательное бурение скважин малого и большого диаметра в |

| |тельный |породах малой твердости сплошным забоем, рейсовыми |

| | |углублениями, спиральными, ложковыми либо тарельчатыми |

| | |бурами. Получение образцов в виде перемятых и перетертых |

| | |комков грунта. |

|3 |Шнековый |Бурение скважин малого диаметра одним рейсом с |

| | |использованием долот. Стены не закрепляются обсадными |

| | |трубами. |

|4 |Винтовой |Вращательное бурение скважин малого и большого диаметра в |

| | |породах малой твердости с весьма низкой частотой вращения |

| | |снаряда и с применением спиральных буров. |

|5 |Роторный |Вращательное бурение скважин малого и большого диаметра в |

| | |породах любой твердости главным образом сплошным забоем |

| | |одними рейсом с удалением продуктов разрушения прямым или |

| | |обратным потоком промывочной жидкости, с использованием |

| | |промывочного насоса, с получением образцов в виде шлама и |

| | |(реже) керна. |

|6 |Ударно-канатны|Бурение скважин малого и большого диаметра в породах любой|

| |й |твердости. Удаление продуктов разрушения механическим |

| | |способом с помощью желонки, получение продуктов разрушения|

| | |в виде шлама. Стенки, как правило закрепляются обсадными |

| | |трубами. |

|7 |Вибрационный |Бурение скважин малого диаметра в породах малой твердости |

| | |без принудительного удаление продуктов разрушения, с |

| | |получением образцов в виде керна. |

|Код |Способы |Особенности способа бурения |

|спо-|бурения | |

|соба| | |

|1 |2 |3 |

|8 |Вдавливание |Бурение скважин малого диаметра в породах малой твердости |

| | |кольцевым забоем без принудительного удаления продуктов |

| | |разрушения и с получением образцов в виде керна |

|9 |Статическое |То же, что и 8, но без отбора образцов. |

| |зондирование | |

Колонковое бурение – наиболее широко распространенный способ проходки

скважин. Основным преимуществом такого вида бурения являются

универсальность (возможность проходки скважин почти во всех разновидностях

горных пород), возможность получения керна с незначительными нарушениями

природного сложения грунта, сравнительно большие глубины бурения, хорошая

освоенность технологии. Существенные недостатки – малый диаметр скважин.

Медленновращательное бурение. Сущность его состоит в том, что скважина

углубляется инструментом режущего типа путем срезания с забоя сплошной

стружки. Способ бурения отличается простотой технологии.

Шнековое бурение. Особенность способа состоит в том, что процессы

углубления скважины и продуктов разрушения совмещены. Преимущества: высокая

механическая скорость, сравнительно большой диаметр скважин, не нужна вода

для промывки.

Винтовое бурение. Применяется редко. Сущность состоит том, что

винтовой породоразрушающий инструмент завинчивается в грунт, а затем

извлекается на поверхность. При этом размещенный на лопастях инструмента

грунт срезается по боковым поверхностям. Способ может использоваться только

в рыхлых и мягких грунтах.

Роторное бурение. Применяется только для бурения гидрогеологических

скважин на воду, позволяет бурить скважины любого диаметра на любую

глубину.

Ударно-канатное бурение. Отличается простотой технологии, высокой

производительностью (до 15м/смену и более). Недостатки метода:

невозможность проходки скважин в скальных грунтах, малая длина рейса,

невозможность отбора качественных монолитов.

Вибрационный метод бурения. Наиболее производительный метод (до 50-70

м/смену). Вибрационное бурение обеспечивает проведение качественной

геологической документации исследуемого разреза.

1.5. Рекомендации по рациональному использованию различных способов

бурения.

Вид и способ бурения следует выбирать в зависимости от свойств

проходимых грунтов, назначения и глубины скважины, а также условий

производства инженерных изысканий. Выбранный способ бурения должен

обеспечивать удовлетворительное качество инженерно-геологической информации

и грунтах и достаточно высокую производительность.

При незначительных объемах буровых работ следует ориентироваться на

универсальные способы, которые обеспечивают бурение скважин в большинстве

разновидностей грунтов. При наличие больших объемов работ примерно в

однотипных условиях следует выбирать такие способы, которые обладают

высокой производительностью (вибрационный, пневмоударный, вибрационно-

вращательный).

Роторный и ударно-канатный способы бурения следует применять только при

бурении гидрогеологических скважин.

1.6. Общие положения о геологической документации и отборе образцов при

проведении буровых работ.

К числу наиболее важных задач проходки буровых скважин при инженерных

изысканиях относятся изучение геологического разреза и определение физико-

механических свойств грунтов.

Образцы, отбираемые для изучения геологического разреза, должны

отражать все структурные, текстурные и прочие особенности грунта:

последовательность в залегании слоев, мощность слоев и положение контактов,

наличие включений, гнезд, примазок, тонких прослоев, консистенцию и

водоносность грунтов.

Основным методом изучения таких образцов в полевых условиях является

визуальный. При этом используются лупа, нож, кислота. Материалом для

изучения является извлекаемый и скважин керн, перемятые комки грунта, в

отдельных случаях шлам.

Физико-механические свойства грунта определяются по отбираемым из

скважин монолитам и с помощью опытных работ в скважинах.

Отбираемые из скважин монолиты должны обеспечивать максимальное

соответствие их свойств свойствам слоев, из которых эти образцы отбирают.

Основным методом оценки монолитов является выполняемый с высокой точностью

лабораторный анализ.

Для отбора образцов с целью геологической документации могут быть

использованы практически все способы бурения, которые обеспечивают

получение керна или перемятых комков грунта. В качестве бурового

инструмента применят колонковые трубы, зонды, стаканы, шнеки, спиральные и

ложковые буры. Чаще всего используются скважины диаметром 108-168 мм.

Для отбора монолитов используются специальные устройства – грунтоносы.

Размеры отбираемых монолитов, способы и режимы погружения строго

регламентированы. Процесс отбора монолита – специальная операция и она не

может быть отнесена к процессу углубления скважин.

В изыскательских организациях Украины скважины для геологической

документации составляют 60-70 %, технические скважины – не более 30-40 %.

2. СТАТИЧЕСКОЕ ЗОНДИРОВАНИЕ.

Статическое зондирование является одним из наиболее эффективных методов

исследования грунтов в условиях их естественного залегания.

В соответствии с ГОСТ 20069 – 74 метод статического зондирования в

сочетании с другими видами инженерно-геологических исследований

(динамическое и ударно-вибрационное зондирования) следует применять для

определения:

. инженерно-геологических элементов (мощности, границы распространения

грунтов различного состава и состояния);

. однородности грунтов по площади и глубине;

. глубины залегания кровли скальных и крупнообломочных грунтов;

. приближенной количественной оценки характеристик свойств грунтов

(плотность, угол внутреннего трения, модуль деформации);

. сопротивления грунта под сваей по ее боковой поверхности;

. степени уплотнения и упрочнения во времени искусственно сложенных

грунтов.

Зондирование следует выполнять по программе, составляемой согласно

требованиям СНиП II-9-78 «Инженерные изыскания для строительства. Основные

положения».

Глубина зондирования должна быть, как правило, не менее 10 м. Она может

быть менее 10, но не менее 5 м при изысканиях под застройку сравнительно

легкими сооружениями. Глубина зондирования может также быть менее 10 м при

близком залегании к поверхности коренных пород, а также твердых глинистых

или плотных несвязных грунтов высокой несущей способности. При этом

необходимо убедиться, что под конусом зонда находится несущий слой

достаточной мощности. Убедиться в это можно, пробурив хотя бы одну скважину

и заглубив ее в плотный слой минимум на три метра.

Статическое зондирование осуществляется циклами, в состав которых

входит:

. равномерное вдавливание зонда с периодической - через 20 см –

регистрацией величин сопротивления грунта вдавливанию или непрерывной

автоматической записью на диаграммных лентах.

. поднятие штока домкрата в верхнее положение или наращивание следующего

звена штанг;

Испытание заканчивается после достижения конусом зонда заданной глубины

или предельных усилий на конус или на зонд в целом.

При использовании результатов статического зондирования для определения

физико-механических свойств грунтов необходимо иметь в виду следующее.

Поскольку данные статического зондирования используют для определения

нормативных характеристик грунтов, при обработке результатов зондирования

следует определять вначале среднеарифметическое значение для выделенного

инженерно-геологического слоя по данным одного зондирования, а затем

среднеарифметические значения для данного слоя по данным всех относящихся к

рассматриваемой площадке точек зондирования.

3.ОТБОР ПРОБ ДЛЯ ЛАБОРАТОРНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ.

3.1. Правила отбора проб.

Для лабораторных исследований физико-механических свойств грунтов

отбирают пробы с нарушенной или ненарушенной (монолиты) структурой. Вид

пробы зависит от целей исследования горной породы и ее состояния, а способ

отбора – от типа разведочной выработки из которой отбирают пробу. При

инженерно-геологических изысканиях применяют три метода отбора проб:

точечный, бороздовой и валовый. Точечный метод заключается в том, что слой

породы характеризуют одним или несколькими образцами относительно

небольшого размера. При бороздовом методе по всему опробуемому пласту

вкрест его простирания делают борозды, из которых отбирают грунт для пробы.

Валовый метод состоит в исследовании всего извлеченного из выработки

грунта. Два последних метода обычно применяют при разведке строительных

материалов

Физико-механические свойства грунтов при инженерно-геологических

изысканиях исследуют для следующих целей:

. классификация пород и выделение литологических слоев, пластов и других

элементов геологического разреза;

. определение расчетных характеристик физико-механических свойств

грунтов, слагающих основание проектирующих сооружений, естественный и

искусственный откосы;

. определение характеристик грунтов, предназначенных для использования в

качестве строительных материалов.

Монолиты отбирают для определения расчетных характеристик физико-

механических свойств связных пород. Для рыхлых песчаных пород монолиты

можно заменить пробами с нарушенной структурой, но в этом случае надо

определять плотность грунтов в естественном залегании полевыми методами.

При отборе проб необходимо соблюдать следующие основные правила:

. проба должна быть характерной для того слоя, из которого она взята, и

не содержать случайных включений и загрязняющих примесей;

. каждая проба должна быть немедленно упакована, снабжена этикеткой по

установленной форме, занесена в журнал разведочной выработки и

помечена зарисовке горной выработки;

. после упаковки и регистрации проба должна быть туту же отправлена в

полевую лабораторию или в соответствующее место хранения.

Объем отбираемых проб должен быть достаточным для выполнения всех

определений. Объем проб с нарушенной структурой для скальных и

крупнообломочных должен быть не менее 2000 см2, для песчаных – не менее

1000см2, для глинистых – не менее 500см2.

Монолиты, отбираемые из горных выработок, могут иметь форму куба или

цилиндра (отобранные из скважин).

3.2. Консервирование монолитов.

После извлечения из грунтоноса монолит очищают от шлама и немедленно

консервируют для сохранения структуры и естественной влажности грунта.

Существуют два способа консервации: парафинированием и упаковкой в жесткую

тару. При упаковке монолита следует отметить его верх и в случае

необходимости дать ориентировку по странам света.

Монолит, отобранный из жесткой тары, покрывают слоем туго обматывают

марлей, предварительно пропитанной расплавленным парафином. Затем поверх

марли его покрывают еще одним слоем парафина, вновь обматывают марлей и

покрывают третьим слоем парафина. До парафинирования на верхнюю грань

образца кладут этикетку, завернутую в кальку, которую также покрывают

парафином. Второй экземпляр этикетки смачивают расплавленным парафином,

прикрепляют к поверхности запарафинированного образца и также покрывают

тонким слоем парафина.

Монолиты грунта, отбираемые в жесткую тару (обойму) или специально

изготовленные металлические или деревянные ящики, упаковывают в той же

таре. На верхнюю грань образца между резиной и крышкой кладут этикетку, а

вторую этикетку прикрепляют к поверхности жесткой тары.

Для парафинирования монолитов применяют смесь, состоящую из двух частей

парафина и одной части гудрона, которую подогревают до температуры 60-65

градусов. Перевозить монолиты надо в деревянных ящиках. Во избежание

повреждений упаковки промежутки между монолитами засыпают опилками. Образцы

талых пород необходимо предохранять от замораживания, а мерзлых – от

оттаивания, так как при этом они теряют структуру.

ЛИТЕРАТУРА

1. Л.Д. Белый. Инженерная геология. – М.: Высшая школа, 1985г.

2. Толстунов В. Л. Методические указания по составлению инженерно-

геологического разреза. Запорожье, ЗИИ, 1985г.

3. Б. И. Далматов. Механика грунтов, основания и фундаменты. Л.:

Стройиздат, 1988г.

4. Ребрик Б. М. Справочник по бурению инженерно-геологических скважин –

М.: Недра, 1983г.

5. Арипов Н. Ф. и др. Инженерно-геологические изыскания. Справочное

пособие. – М.: Недра, 1989г.

6. Ю. Г. Трофименков, Л. Н. Воробков. Полевые методы исследования

строительных свойств грунтов. – М.: Стройиздат, 1981г.

Страницы: 1, 2

МЕНЮ

Инженерно-геологические изыскания для определения характеристик грунтов и оснований

ИНТЕРЕСНОЕ