Буровые работы

Рис. 2.5. Схема колонкового бурения

1 – керн; 2 – коронка; 3 – труба колонковая; 4 – трубы буральные.

Для отбора образцов в слабых породах используют так называемую двойную колонковую трубу, состоящую из двух труб, соединенных шарикоподшипниковым устройством. При бурении внутренняя труба не вращается и не позволяет разрушатся породе, которая ее заполняет.

Колонковое бурение имеет большое преимущество перед другими способами бурения. По извлекаемым кернам можно восстановить характер пород в массиве – их слоистость, состав, трещиноватость, наличие пустот, прерывистость напластования, углы наклона слоев, а также поверхности скольжения в теле оползня и др.

Ш н е к о в о е б у р е н и е, как и колонковое, относится к категории вращательных способов бурения, но применяться может лишь для бурения в глинах, суглинках, илах, глинистых супесях. Разрушение пород при шнековом бурении производится двух- или трехперыми ступенчатыми долотами, которые соединяются со шнеком при помощи быстроразъемных замков. Шнек представляет собой трубу, на которой по винтовой линии с шагом 0,6…0,8 м от его диаметра приварена спираль из стальной ленты, рис. 2.6. Этот способ отличается высокой производительностью, так как процесс бурения и подъем грунта происходят одновременно и непрерывно, а затраты на вспомогательные операции (спуск и подъем оборудования) минимальны. Глубина бурения этим способом обычно не превосходит 30 м, но бывает и 100 м (гидрогеологические скважины). При шнековом способе бурения плохо определяются границы отдельных пластов; структура грунта, выходящего из скважины, оказывается нарушенной; затруднительно определяются горизонты грунтовых вод. В связи с этими недостатками шнековый способ целесообразно применять для проверки ранее установленного геологического разреза. Шнековый способ бурения в силу своей высокой производительности может быть успешно применен при закладке геодезических центров и реперов, особенно в условиях строительных площадок, где на сравнительно небольшой площади может располагаться много геодезических знаков.

Рис. 2.6. Конструкция долота и шнеков

а – шнек (установка УГБ-50А): 1 – труба; 2 – спираль; 3 – втулка; 4 – хвостовик; 5 – палец соединительный; 6 – фиксатор;

б – трехперовое долото: 1 – корпус; 2 – спираль; 3 – лопасть;

4 – резец.

В и б р а ц и о н н о е б у р е н и е 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. В качестве забойного инструмента также может использоваться грунтонос – для получения проб грунта не нарушенной структуры и желонка – для проходки малосвязанных сыпучих пород, плывунов и водонасыщенных пород. Вибробурение относится к перспективным методам, обладает высокой производительностью, может применяться при проходке глин, суглинков, супесей, песков, гравелисто-галечниковых грунтов. Выгоднейшая глубина бурения этим способом 15–20 м. Виброметод дает возможность отобрать образцы грунта с ненарушенной структурой, но затрудняет фиксацию уровня подземных вод.

Отбор, упаковка и транспортирование образцов пород

Достоверность результатов лабораторного изучения физико-механических свойств горных пород зависит от правильности отбора образцов, сохранения в процессе отбора, транспортирования и хранения, а также от естественного сложения, структуры породы, ее естественной влажности и гранулометрического состава.

Образцы пород отбирают ненарушенного или нарушенного сложения, но с обязательным сохранением природного зернового состава. Образцы с ненарушенным сложением – м о н о л и т ы – должны иметь ориентацию (низ – верх монолита). При отборе монолита не допускается нарушение природного сложения грунта.

Образцы грунтов н а р у ш е н н о г о с л о ж е н и я отбирают из горных выработок с помощью ножа, лопатки и пр., а также из скважин с помощью буровых наконечников или грунтоносов. При отборе образцов пород, требующих сохранения природной влажности, бурение скважин выполняется без применения промывочной жидкости и без подлива в них воды, с пониженным числом оборотов бурового наконечника или грунтоноса.