Контрольная работа по "Инженерным изысканиям"

 

МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ОБРАЗОВАНИЯ  УКРАИНЫ

ОГАСА

КАФЕДРА ОСНОВАНИЙ И ФУНДАМЕНТОВ

КОНТРОЛЬНАЯ РОБОТА

ПО  ДИСЦИПЛИНЕ «ИНЖЕНЕРНЫЕ ИЗЫСКАНИЯ»

Выполнил: Вариант №7/7/7

Проверил: Митинский В. М.

Одесса 2008 г.

СОСТАВ ЗАДАНИЯ

1. Методы разведочного бурения  …………………………………3

2. Геофизические  работы ………………………………………….11

3. Определение  модуля деформации, удельного сцепления

и угла внутреннего трения в полевых  условиях по результатам

динамического зондирования ……………………………………………12

4. Пояснения  по условным обозначениям на  топосъёмке ….18

1. Методы разведочного бурения.

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.

Рис. 1.1. 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.

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.

Технологические приемы проходки инженерно-геологических  скважин при ударно-канатном бурении  кольцевым забоем зависят от глубины, начального диаметра скважины и свойств  проходимых грунтов.

Бурение неглубоких (до 30 м) скважин производят забивными стаканами, желонками и грунтоносами диаметром 89 и 168мм. При этом рекомендуется использовать автоматический подъем и сбрасывание инструмента на забой.

Ударно-канатное бурение кольцевым забоем осуществляется забивным способом (без отрыва инструмента  от забоя) и «клюющим».

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).

В зависимости  от диаметра стакана вес ударного патрона должен находится в пределах 100- 150 кг. Величина подъема ударного патрона обычно регламентируется его  конструкцией и равна 0,6-1 м. Число ударов забивного патрона колеблется в пределах 20-25 уд/мин. Во избегании прихвата наконечника на забое рейсовое углубление ограничивают до 0,2-0,4 м.

В случае проходки неустойчивых глинистых и  песчаных грунтов бурение ведется  забивным способом с одновременным погружением обсадных труб путем их расхаживания или вибрирования.

При помощи желонки, мы можем проходить  песчаные, илистые грунты и дресву. Желонка представляет собой стакан, в нижней части которого имеется  башмачок с клапаном, который при подъеме закрывает отверстие для того, чтобы извлекаемый грунт задерживался внутри стакана.

Для прохождения дресвы необходимо также  использовать долото. Долото поднимают  и сбрасывают в забой, разрушенную, измельченную породу извлекают желонкой. Если порода слишком плотная, то необходимо увеличить силу удара долота, для чего увеличивают вес инструмента путем присоединения к нему тяжелой ударной штанги. Она может быть цельной и составной. Нижняя часть долота называется лезвием, которое выполняется из цельного куска крепкой стали. Сам корпус состоит из более мягкой стали. Для работы с долотом необходимо использовать стальной трос. Во время бурения для округления скважины долото необходимо поворачивать на 15...20⁰ после каждого удара.

Рис. 1.2. Схема работы ударно-канатного станка.

1 - буровой  снаряд; 2 - инструментальный канат; 3 -

шестерня  привода ударного вала; 4 - кривошип; 5 - шатун;

6 - оттяжная  рама.

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.

Проходка  скважин колонковым способом осуществляется твердосплавным, дробовым и алмазным породоразрушающим инструментом. Твердосплавный породоразрушающий инструмент можно  применять при проходке скважин  в глинистых, песчаных и мерзлых  грунтах, дробовой - при проходке скважин в скальных грунтах; алмазный - при проходке скважин в монолитных скальных грунтах.

В зависимости  от физико-механических свойств, проходимых грунтов и от глубины скважины, бурение колонковым способом может  осуществляться «всухую», с промывкой водой и солевыми охлажденными или глинистыми растворами, с продувкой сжатым воздухом, а также «безнасосным» способом.

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.

При прямой промывке скважин жидкость насосом по нагнетательному шлангу подается к забою по бурильной колонне, охлаждает породоразрушающий инструмент, омывает забой и поднимается по кольцевому пространству между стенками скважины и колонной бурильных труб, транспортируя на поверхность разбуренную породу.

После выхода из скважины промывочный раствор  пропускают по системе желобов и  отстойников для очистки его  от частиц породы. Очищенный раствор  вторично нагнетается в скважину.

При обратной промывке раствор нагнетается  к забою по кольцевому зазору между бурильной колонной и стенками скважины и поднимается к поверхности вместе с выбуренной породой внутри бурильных труб. В этом случае устье скважины должно быть герметизировано и оборудовано специальным сальником, позволяющим колонне труб вращаться и иметь поступательное движение, но в тоже время не пропускающим жидкость.

Раствор вследствие малого сечения бурильных  труб поднимается с большой скоростью  и быстро выносит на поверхность  частицы породы. Однако такая промывка неприменима, если происходит поглощение промывочной жидкости. В настоящее время при бурении применяется в основном прямая промывка, а для лучшего выноса разбуренной породы употребляются глинистые растворы.

При бурении твердосплавным инструментом мягких и рыхлых грунтов используют ребристые коронки КР-1, КР-2, КР-4 и КР-5, обеспечивающие большой кольцевой зазор между стенками скважины и колонковым снарядом, который способствует эффективному выносу разбуриваемой породы промывочной жидкостью.

При бурении мягких и рыхлых грунтов в качестве промывочной жидкости применяют глинистый раствор со следующими параметрами:

Удельный  вес 1,1... 1,2 г/см³

Вязкость 25... 28 сек по СПВ-5

Водоотдача 10... 15 см³ за 30 мин.

Содержание  песка не более 4 %

Заклинку  керна производят путем «затирки всухую», для чего необходимо бурение последних 5...10 см вести без промывки. С целью предохранения бурового снаряда от зашламования следует применять промывочный ниппель, позволяющий осуществлять призабойную циркуляцию промывочной жидкости после заброски в него шарика.

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.

Бурение колонковым способом «всухую» ведется  укороченными рейсами (длина рейса в зависимости от буримости проходимых грунтов колеблется от 2,0 до 2,5 м)

Параметры бурения устанавливают следующие: скорость вращения инструмента 80...150 об/мин, давление на забой - 300-600 кг.

Рис. 1.3. Схема колонкового бурения:

1 —  керн; 2 — коронка; 3 — трубка колонковая; 4 — трубы бурильные.

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. 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.

2. Геофизические  работы.

Геофизические методы используют при инженерно-геологических исследованиях состава и свойств пород и геологических явлений, как правило, при инженерно-геологической съемке. Наиболее широкое применение в практике изысканий нашли следующие методы: электрические, сейсмические, радиационные, магнитные, термометрические.

Геофизические методы существенно ускоряют и повышают качество и точность инженерно-геологической  съемки. Эти методы используют для  изучения в естественных условиях процессов  и явлений, происходящих в горных породах, а также для изучения физико-механических свойств горных пород, распределения этих свойств в пространстве и изменения их во времени.

Электроразведка  основывается на изучении условий прохождения электрического тока в различных грунтах. При этом используются либо естественные, либо искусственные электромагнитные поля. Поскольку одним из основных параметров горной породы является ее удельное электрическое сопротивление, то, измеряя его, можно получить геоэлектрический разрез, который имеет прямую однозначную связь с геологическим. 

С помощью  электроразведки производят уточнение геологического разреза при съемке, определяют мощность водоносных пластов и глубину водоупоров, мощность выветрелой зоны у скальных пород, положение древних речных долин, полостей и воронок в закарстованных породах, устанавливают положение трещиноватых зон и тектонических разломов, определяют границы и свойства многолетних мерзлых пород.