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 спо-соба Способы бурения Особенности способа бурения
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-вращательный Вращательное бурение скважин малого и большого диаметра в 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-канатный Бурение скважин малого и большого диаметра в породах любой 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 спо-соба Способы бурения Особенности способа бурения
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 зондирование То же, что и 8, но без отбора образцов.

 

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.

 

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.

 

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 %.

 

 

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.

 

Дата: 2019-05-28, просмотров: 136.