 |
Для ударного зондирования чаще применяются установки: убп-15, булиз-15, угб-50м, букс-лгт, авб-2м и др.
|
|
|
|
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 Pg (Па), которое вычисляется по эмпирической формуле
Pg = Kв ∙ Kп / V, (8. 9)
где: Kв – безразмерный коэффициент, учитывающий потери энергии при ударно-вибрационном зондировании (изменяется от 0, 74 до 0, 62 при изменении интервала зондирования от1 до 20 м); Kп – коэффициент, учитывающий параметры применяемого оборудования (для АВБ-2М Kп = 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) gз, мПа; сопротивление грунта на боковой поверхности зонда Qз, кН; или удельное сопротивление грунта на боковой поверхности (муфте трения) зонда fз, 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;
III тип – с наконечником из конуса, муфты трения и расширителя.
Угол при вершине конуса зондов всех типов должен составлять 60°, диаметр зондов в зависимости от решаемой задачи может быть 36-80 мм.
Рис. 8. 18. Схема конструкций зондов
1 – конус, 2 – кожух, 3 – штанга, 4 – муфта трения,
5 – уширитель
СКБ " Геотехника" при методическом руководстве ВСЕГИНГЕО разработало пенетрационно–каротажную станцию СПК-Т, которая позволяет задавливать зонд на глубину до 30 м с усилием до 190 кН. Такое усилие создается весом установки и гидравлической системой подачи, реализовать усилие которой позволяют анкерные винты, завинчиваемые в грунт на глубину до 3 м.
В состав станции также входит комплекс измерительной и регистрирующей аппаратуры типа МАК, который состоит из измерительного зонда с различными первичными преобразователями, беспроводного электрического канала связи, приемного устройства и полевого вычислительного комплекса ПВК.
|
|
|
Зонды с различным сочетанием первичных преобразователей в процессе углубки скважины позволяют определить: лобовое сопротивление породы наконечнику зонда, трение по боковой поверхности зонда и температуру породы, а также проводить следующие виды каротажа: нейтрон - нейтронный (ННК), гамма – гамма (ГГК), гамма (ГК), электрокаротаж и пассивный акустический каротаж.
Полученная с измерительных зондов информация позволяет определить: деформационно–прогностные свойства пород, в том числе просадочность; состояние почво – грунтов (подтопление и переосушение); плотность пород; литологическое строение разреза; объемную влажность, пористость; кислотно-щелочные свойства; температуру и тепловые характеристики пород; зону аэрации; уровень грунтовых вод; фильтрационные свойства пород; особенности загрязнения подземных вод по площади и глубине и техногенные изменения свойств грунтов.
Если на конусном наконечнике установить винтовую лопасть в один виток (рис. 8. 17 б) и одновременно с задавливанием медленно вращать инструмент, винт, врезаясь в породу, создает дополнительное тяговое усилие, что позволяет увеличить глубину внедрения до 40 м. Такой вариант получил название «винтобурение».
Другой путь увеличения глубины задавливания - снижение сил бокового трения путем подачи в скважину выше конического наконечника жидкости, которая снижает коэффициент трения и повышает устойчивость стенок скважины. Такое решение предложено в США и позволяет увеличить глубину пенетрации при усилии 100 кН с 15 до 100 метров.
8. 5. Вибрационное бурение
Вибрационное бурение и его разновидности виброударное и виброудар-новращательное представляют собой варианты бурения внедрением, поскольку порода в процессе углубки не удаляется, а ее разрушение идет за счет раздвигания и уплотнения. Вибробурение осуществляется кольцевым забоем с отбором образцов породы, главным образом, в слабых, мягких однородных породах на глубину до 30 метров, с диаметром скважин 89-218 мм. Главные области применения вибробурения: инженерно-геологические изыскания, разведка стройматериалов, россыпных месторождений, поисково-съемочные работы.
|
|
|
Сущность вибрационного бурения и его разновидностей заключается в том, что инструмент кольцевого типа интенсивно погружается в породу под воздействием сравнительно небольшой статической силы - веса бурового снаряда с погружателем, или веса и ударных импульсов, или веса, ударных импульсов и медленного вращения, при одновременном наложении на инструмент высокочастотных колебаний (вибрации). Вибрация, передаваемая через породоразрушающий инструмент на грунт, изменяет состояние грунта, уменьшая его сопротивление. В песчаных грунтах песчинки получают колебательное движение, что резко снижает силы сцепления и трения между частицами, грунт в призабойной зоне псевдоразжижается и инструмент как бы тонет в нем. В глинистых грунтах под действием колебаний происходит отделение как поровой, так и физически связанной воды и порода в призабойной зоне действительно разжижается, кроме того, выделившаяся вода действует как смазка. Этим объясняется, что наиболее интенсивно погружение идет в увлажненных супесях и суглинках, меньше в пластичных глинах и плотных сухих песках, труднее всего в полускальных и обломочных грунтах (мел, слабый известняк, аргиллит, мерзлые породы).
Чисто вибрационное бурение применяется редко, в малых объемах, только при бурении в слабых однородных породах. Наиболее широко используется виброударное бурение, а при бурении в наиболее сложных разрезах с твердыми прослоями и включениями обломочного материала эффективно виброударновращателъное бурение.
Появлению вибробурения предшествовало широкое использование вибрации строителями для извлечения и погружения свай в мягкие грунты. Собственно вибробурение было предложено в 1949 году Д. Д. Барканом и В. Н. Тупиковым на основании опыта погружения и извлечения трубчатых свай, внутри которых оказывалась колонка грунта.
Схема вибробурения, представленная на рис. 8. 19 включает трубчатый виброзонд I, спускаемый в скважину на бурильных трубах 2, вибропогружатель 3, соединенный тросом с лебедкой 4 и мачту или стрелу 5.
|
|
|
 |
синусоидальному закону, вызывая направленные продольные колебания системы. Величина этой силы определяется выражением
F = m0∙ ε ∙ ω 2∙ sin( ω t+φ 0 ) (8. 10)
где m0 - суммарная масса дебалансов, ε - эксцентриситет центров тяжести дебалансов, ω - частота вращения дебалансов, φ 0 - начальный фазовый угол.
|
|
|
