Бурение методом внедрения инструмента

⇐ ПредыдущаяСтр 4 из 5Следующая ⇒

При проведении инженерно-геологических изысканий для изучения физико-механических свойств грунтов существуют методы, при которых буровая скважина и геологическая информация могут быть получены без удаления и извлечения на поверхность разрушенной породы. Для этой цели применяется специальный инструмент – конический зонд. При внедрении зонда в породу она не удаляется из скважины на поверхность, а раздвигается и уплотняется в стенки скважины.

В зависимости от характера погружения зонда в грунт можно выделить три разновидности бурения внедрением инструмента: статическое вдавливание (бурение задавливанием, статическая пенетрация, статическое зондирование), вдавливание с медленным вращением (винтобурение) и забивное погружение инструмента (динамическая пенетрация, динамическое зондирование).

Рис. 8.16. Схема буровой установки комбинированного бурения (УБР – 2М)

а-кинематическая схема установки,

б-схема ударного механизма свободного сброса

Динамическое зондирование

Динамическое зондирование в зависимости от условий передачи энергии удара на зонд подразделяется на ударное и ударно-вибрационное.

Сущность ударного метода заключается в погружении конического наконечника в грунт тарированными ударами (молотом) с измерением числа ударов и глубины погружения зонда.

Конический наконечник может соединяться с бурильными трубами с помощью резьбы или пальца (рис.8.17 а).

Динамическое зондирование осуществляется в песчано-глинистых грунтах с содержанием крупнообломочного материала не более 40% по массе и не может осуществляться в грунтах всех видов. В мерзлом состоянии этот метод применяется в сочетании с другими видами инженерно-геологических исследований с целью:

2. Установления геологического разреза пород;

а б

3.
Определения глубины залегания кровли скальных и крупнообломочных пород;

4. Исследования изменчивости состава и свойств грунтов по глубине и простиранию;

Определения приблизительной количественной оценки показателей физико-механических свойств грунтов (плотности сложения модуля деформации, угла внутреннего трения и др.).

Для ударного зондирования применяется три типа установок, характеристика которых приведена в (табл.8.8).

Таблица 8.8. Характеристика установок для ударного зондирования

№ п/п	Тип установок	Параметры
Масса молота, кг	Высота падения, м	Энергия удара, Дж
	Легкие		0, 4
	Средние		0, 8
	Тяжелые		1, 0

Чаще всего при ударном зондировании применяют конический зонд диаметром 74 мм, с углом при вершине равным 60°, и бурильные трубы диаметром 42 мм.

При динамическом ударном зондировании производят забивку зонда в грунт свободно падающем молотом сериями (залогами) определенного числа ударов.

После каждого залога измеряют глубину погружения зонда. Число ударов в залоге применяют равным от 1 до 20 в зависимости от состава и состояния грунтов, исходя из условия погружения зонда за залог на глубину 10-15 см.

Условное динамическое сопротивление грунтов P_g вычисляется по формуле

P_g = A∙ k∙ f∙ n/h, Па (8.8)

где: A – удельная энергия зондирования, кН∙ м; k – коэффициент учета потерь энергии при ударе молота о наковальню и на упругие деформации штанг; f – коэффициент учета потерь энергии на трение труб о грунт; n – число ударов в залоге; h – глубина погружения зонда за залог, м.

При полевых испытаниях грунтов ударным зондированием для обеспечения высокой производительности и качества работ надлежит применять легкие, средние и тяжелые установки в зависимости от условного динамического сопротивления грунтов.

Для ударного зондирования чаще применяются установки: УБП-15, БУЛИЗ-15, УГБ-50М, БУКС-ЛГТ, АВБ-2М и др.

Ударно-вибрационное зондирование является разновидностью динамического зондирования и применяется для тех же целей, что и ударное зондирование. Испытания грунтов ударно-вибрационным зондированием проводят с применением буровой установки АВБ-2М до глубины 20 м. при этом используется конический зонд диаметром 100 мм и бурильные трубы диаметром 63, 5 мм. На установке применяется автоматическое устройство для регистрации скорости и глубины погружения зонда в грунт.

При ударно-вибрационном зондировании так же, как и при ударном зондировании определяется условное динамическое сопротивление грунтов P_g (Па), которое вычисляется по эмпирической формуле

P_g = K_в∙ K_п/ V, (8.9)

где: K_в– безразмерный коэффициент, учитывающий потери энергии при ударно-вибрационном зондировании (изменяется от 0, 74 до 0, 62 при изменении интервала зондирования от1 до 20 м); K_п– коэффициент, учитывающий параметры применяемого оборудования (для АВБ-2М K_п= 224∙ 10³ Н/(м∙ с)); V – скорость ударно-вибрационного зондирования, м/с.

Статическое зондирование

Статическое зондирование осуществляется или самостоятельно, или в сочетании с другими видами инженерно-геологических исследований примерно для тех же целей, что и динамическое зондирование. Применяется этот метод только в рыхлых однородных породах, в которых содержание частиц крупнее 10 мм не более 25% по массе. Метод также не применим во всех видах грунтов в мерзлом состоянии.

Сущность метода заключается в плановом вдавливании (погружении) конического зонда в грунт под действием вертикальной нагрузки. Необходимая информация получается по зависимостям скорости погружения инструмента от прикладываемых усилий, а также от тензометрических и радиометрических датчиков, укрепленных на вдавливаемом конусе. При вдавливании зонда проводят измерение удельного сопротивления грунта под наконечником (конусом) g_з, мПа; сопротивление грунта на боковой поверхности зонда Q_з, кН; или удельное сопротивление грунта на боковой поверхности (муфте трения) зонда f_з, кПа.

Для испытания грунтов статическим задавливанием применяются установки, состоящие из следующих основных узлов: зонда (наконечника и штанги), устройства для вдавливания и извлечения зонда, опорно-анкерного и измерительного устройства.

В зависимости от конструкции наконечника зонды подразделяются на три типа (рис.8.18):

I тип - с наконечником из конуса и кожуха;

II тип - с наконечником из конуса и муфты трения;

⇐ Предыдущая 1 2 345 Следующая ⇒