Товары в корзине: 0 шт Оформить заказ
Стр. 1
 

81 страница

Купить официальный бумажный документ с голограммой и синими печатями. подробнее

Цена на этот документ пока неизвестна. Нажмите кнопку "Купить" и сделайте заказ, и мы пришлем вам цену.

Официально распространяем нормативную документацию с 1999 года. Пробиваем чеки, платим налоги, принимаем к оплате все законные формы платежей без дополнительных процентов. Наши клиенты защищены Законом. ООО "ЦНТИ Нормоконтроль".

Наши цены ниже, чем в других местах, потому что мы работаем напрямую с поставщиками документов.

Способы доставки

  • Срочная курьерская доставка (1-3 дня)
  • Курьерская доставка (7 дней)
  • Самовывоз из московского офиса
  • Почта РФ

В Рекомендациях изложены вопросы проходки буровых скважин в мерзлых грунтах при инженерно-геологических изысканиях для строительства, задачи и условия проведения буровых работ, краткое описание применяемых способов бурения, рекомендуемые буровые станки и установки и их технические характеристики, даются указания по выбору бурового инструмента и рациональных режимов бурения, обеспечивающих получение инженерно-геологической информации о мерзлых грунтах.

  Скачать PDF

Оглавление

Введение

1. Назначение и особенности бурения инженерно-геологических скважин в мерзлых грунтах

2. Способы и технические средства бурения скважин

Выбор способа бурения

Выбор буровых установок

3. Технология бурения проходки скважин в мерзлых грунтах

Колонковое бурение "всухую"

Колонковое бурение с продувкой сжатым воздухом

Колонковое бурение с промывкой охлажденными солевыми и глинистыми растворами

Ударно-канатное бурение кольцевым забоем

Вибрационное (виброударное) бурение

Шнековое бурение

Ручное ударно-вращательное бурение

4. Отбор и сохранение образцов мерзлого грунта

5. Обсадка трубами при бурения скважин в мерзлых грунтах

6. Организация буровых работ и оборудование рабочей площадки

7. Правила безопасного ведения буровых работ

Приложение 1. Краткое описание и технические характеристики буровых станков и установок для проходки инженерно-геологических скважин в мерзлых грунтах

Приложение 2. Технические характеристики передвижных компрессоров, рекомендуемых для бурения с продувкой воздухом

Приложение 3. Бур для отбора керна мерзлого грунта

Приложение 4. Кернобратель КП-1 конструкции А.М. Пчелинцева для отбора образцов мерзлого грунта и другие керноотборные устройства

Приложение 5. Приспособления и устройства для осушения и охлаждения сжатого воздуха при бурении скважин в мерзлых грунтах

Приложение 6. Герметизирующие устройства при бурении скважин с продувкой сжатым воздухом

Приложение 7. Шламоуловители

Приложение 8. Обвязка скважины и контрольно-измерительная аппаратура при бурении скважин с продувкой воздухом

Приложение 9. Пример расчета допустимой скорости вращения бурового инструмента при отборе керна мерзлого грунта колонковым способом "всухую"

Показать даты введения Admin

ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ

И НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПО ИНЖЕНЕРНЫМ ИЗЫСКАНИЯЛ\ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ ГОССТРОЯ СССР

РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО БУРЕНИЮ СКВАЖИН В МЕРЗЛЫХ ГРУНТАХ ПРИ ИНЖЕНЕРНОГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЯХ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА

МОСКВА— 1974

ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ

И НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ПО ИНЖЕНЕРНЫМ ИЗЫСКАНИЯМ В СТРОИТЕЛЬСТВЕ ГОССТРОЯ СССР

РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО БУРЕНИЮ СКВАЖИН В МЕРЗЛЫХ ГРУНТАХ ПРИ ИНЖЕНЕРНОГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЯХ ДЛЯ СТРОИТЕЛЬСТВА

МОСКВА

СТРОЙИЗД АТ — 1974

правило, происходят при соблюдении установленных технологических режимов и технических условий на проходку скважины. В результате такого рода нарушений происходит (d допустимых пределах) повышение температуры поверхности образцов мерзлого грунта н стенок скважины. При этом получаемые образцы и монолиты грунта по качеству являются пригодными для геологической документации и лабораторных исследований, а в самой скважине после определенного периода выстаивания восстанавливается термический режим, близкий к естественному.

1.32.    При неустранимых нарушениях искажения термического режима мерзлых грунтов весьма существенны и носят необратимый характер. Неустранимые нарушения происходят при несоблюдении установленных технологических режимов и технических условий на проходку скважины, а также по другим причинам (например, при наличии нескольких водоносных горизонтов, когда трудно выполнить надежную гидроизоляцию в затрубном пространстве).

1.33.    В результате неустранимых нарушений происходит чрезмерное повышение температуры образцов мерзлого грунта и стенок скважины, а иногда их оттаивание. При этом образцы грунта оказываются практически непригодными для геологической документации и лабораторных исследований, а сама скважина не может в дальнейшем использоваться для термокаротажа.

1.34.    Специфические свойства мерзлых грунтов, связанные с их температурным режимом л криогенным строением, определяют ряд требований к проходке буровых скважин. Основными из этих требований являются:

сохранение температуры и строения извлекаемых на поверхность образцов грунта;

устранение возможности существенного (необратимого) нарушения температурного режима грунтов, слагающих стенки скважины.

1.35.    При производстве буровых работ на изысканиях в районах распространении мерзлых грунтов выделяются: легкие, средние, тяжелые и особые условия (табл. 2). Средние условия в свою очередь подразделяются на обычные и повышенной сложности. Средние условия повышенной сложности являются типичными для районов распространения мерзлых грунтов.

Данные табл. 2 следует использовать при выборе бурового оборудования по транспортабельности.

2. СПОСОБЫ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА БУРЕНИЯ СКВАЖИН

ВЫБОР СПОСОБА БУРЕПИЯ

2.1.    Способ бурения выбирается в зависимости от физико-механических и тедлофнзнческих свойств мерзлых грунтов, назначения и глубины скважины, а также условий производства работ.

л

2.2.    Специфические особенности мерзлых грунтов и требования, предъявляемые к их изучению, значительно ограничивают возможности применения существующих способов бурения и их разновидностей. Допустимыми являются только те способы, которые обеспечивают получение образца грунта с ненарушенной температурой и строением и сохранение естественного термического режима в скважине.

2* За к. 87

2.3 Рекомендуемыми способами для бурения инженерно-геологических екпажни в мерзлых грунтах являются: колонковый способ «всухую* и с продувкой сжатым воздухом (в отдельных случаях с нр<*чыикой охлажденными солевыми или глинистыми растворами); ударно-канатный способ кольцевым забоем (клюющий и забивной), вибрационный способ. Допустимыми являются шнековый и ручной уларно-вращатсльныи способы.

2.4. Колонковый способ бурения «всухую* рекомендуется применить для проходки в основном разведочных скважин глубиной до 30 м в нескальных (твердомерзлых, пластично-мерзлых) грунтах IV— VI категорий по буримостн1. Использование этого способа в сыпуче-мерзлых, крупнообломочных. мерзлых трещиноватых и монолитных скальных грунтах не рекомендуется.

Преимуществами колонкового бурения «всухую* являются обеспечение сохранения естественного термического режима в скважине, обеспечение возможности получения образцов с природной температурой и строением, исключение необходимости применять промывочную жидкость и сжатый воздух.

Недостатками колонкового способа бурения «всухую» являются сравнительно невысокая производительность, небольшая величина проходки за рейс, большие затраты времени на спуско-подъемные операции, затруднительность проходки глубоких скважин.

2.3. В сочетании с колонковым способом «всухую* в некоторых случаях рекомендуется применять медлепиовращательное бурение с использованием породоразрушающего инструмента для ручного бурения (ложковых буров, змеевиков). Медлсниовращательный способ применяется при забурке скважин, для проходки сыпучемерзлых песчаных грунтов (с использованием ложковых буров),пластично-мерзлых грунтов с температурой, близкой к 0°С (с использованием ложковых буров и реже — змеевиков).

2.6. Колонковый способ с продувкой сжатым воздухом рекомендуется применять для бурения разведочных и гидрогеологических скважин глубиной до 100 м и более в нескальных (твердомерзлых, пластично.мерзлых), крупнообломочных (пустоты которых заполнены льдом) и в монолитных и слаботрещиноватых скальных грунтах.

Использование бурения с продувкой в сыпучемерзлых песчаных и крупнообломочных грунтах, а также сильнотрещиноватых скальных грунтах не рекомендуется. Применение этого способа невозможно при сильных водопроявлениях в скважине. Бурение с продувкой наиболее целесообразно использовать в зимний период, когда не требуйся охлаждать сжатий воздух, нагнетаемый в скважину. В летний перилт сжатый воздух сильно нагревается и на выходе из компрессо-г л ■* ’VOT то'* •ерлтуру до 4"60вС (при температуре атмосферного Кч-духа ч-20*С). Нагнетание нагретого воздуха в скважину может привести к полному «растеплению» керна и к необратимому нарушению термического режима скважины.

Как летом, так и зимой нагнетаемый воздух должен иметь тем пературу примерно равную среднегодовой температуре грунтов.

Преимуществами колонкового способа с продувкой являются: малое влияние на естественный термический режим в скважине и

' Здесь и в лальнсАшсм категория грунтов приведена по единоЛ клас-сификаиии горных пород для механического вращательного бурения скважин «Гдиные нормы выработки на производство геологоразведочных работ». М.. «Недра», I&G4.

12

•возможность получения образцов с ненарушенной температурой и ненарушенным строенном; обеспечение возможности проходки глубоких скважин в нескальных и скальных грунтах; высокая производительность и значительная проходка на рейс. В оптимальных условиях бурение с продувкой обеспечивает увеличение скорости бурения в 1,5—2 раза в сравнении с промывкой и снижение стоимости в 1,2—1,3 раза.

Недостатками колонкового способа с продувкой являются: ограниченная область применения; невозможность бурения в обводненных грунтах и громоздкость используемого оборудования.

2.7.    Колонковый способ с промывкой охлажденными соловыми и глинистыми растворами допускается использовать для бурения скважин глубиной до 100 м и более в скальных грунтах. Бурение с промывкой охлажденными солезьгни растворами следует использовать при проходке монолитных или слаботрещиноватых грунтов, а с промывкой охлажденными глинистыми растворами—мерзлых трещиноватых грунтов. В соответствии со СНиП И-АЛЗ-69 при бурении скважин в твердомерзлых и пластично-мерзлых нескальных грунтах использовать промывочные жидкости запрещается.

Преимуществами способа являются возможность бурения скважин значительной глубины, высокая производительность, и значительная проходка на рейс; недостатками—ограниченная область применения, большая трудоемкость, связанная с необходимостью приготовления глинистого раствора и поддержания заданной отрицательной температуры промывочной жидкости.

2.8.    Шнековое бурение кольцевым забоем рекомендуется применять при линейных изысканиях. В качестве породоразрушающего инструмента и кернобрателя следует использовать колонковый шнековый бур конструкции ЦНИИ МПС и др. Шнековый поточный и рейсовый способы бурения для проходки мерзлых грунтов к использованию не рекомендуются.

2.9.    Ударно-канатный способ кольцевым забоем рекомендуется применять для бурения скважин глубиной до 10—15 м в пластичномерзлых (с температурой, близкой к 0°С) и сыпучемерзлых песчаных грунтах. Использование этого способа в сыпучемерзлых крупнообломочных, твердомсрзлых нескальных и мерзлых скальных грунтах не рекомендуется. В качестве инструмента применяют забивные стаканы (без клапана и с клапаном).

2.10.    Для бурения высокотемпературных мерзлых несвязных грунтов, содержащих значительное количество нсзамерзшей воды, следует применять ударно-канатный склюющий» способ.

Преимуществами способа являются небольшие затраты мощности, малые затраты времени на спуско-подъемные операции, сохранение естественного термического режима в скважине, простота используемого оборудования и технологии бурения. Недостатком способа является ограниченная область применения как по глубине бурения, тан и по типам грунтов.

2.11.    Вибрационный способ1 рекомендуется применять для бурения скважин с глубиной до 15—20 м в нескальных в основном вы-

' Вибрационным способ для бурения мерзлых грунтов в инженерно-геологических целях впервые был применен в Дальстройпроскте. Вибробурение проводилось буровой установкой БУЛИЗ — 15. При проходке скважин получены образцы мерзлого грунта хорошего качества к достигнута сравнительно высокая механическая скорость бурения.

13

сокотемпературных пластично-мерзлых грунтах без включений круп-иообломочного материала.

2.12.    Для бурения твердомерзлых низкотемпературных нескальных и скальных грунтов рекомендуется использовать ударно-вращательный способ бурения пневмоударниками. Этот способ обладает теми же преимуществами, что и колонковый с продувкой, но имеет более высокую производительность.

2.13.    Ручной ударно-вращательный способ допускается применять для бурения зондировочных и разведочных скважин глубиной не более 15 м в особенно труднодоступных районах при небольшом объеме работ. Ручное бурение является достаточно эффективным при проходке нескальных пластично-мерзлых, сыпучемерзлых и реже твердомерзлых грунтов. Следует учитывать, что бурение крупнообломочных грунтов этим способом затруднено. Недостатками ручного бурения являются низкая производительность, небольшая величина проходки за рейс, большая трудоемкость.

2.14.    При ручном бурении используют в основном короткие (до 1—4,5 м) колонковые трубы со стандартными и специально армированными твердосплавными коронками, а также ложковые буры (с обычной и специальной заправкой лезвий), змеевики (спиральные буры). При бурении несвязных песчаных и крупнообломочных сильно обводненных грунтов используют желонки и реже долота.

2.15.    При проходке скважин, пересекающих переслаивающиеся мерзлые и немерзлые грунты, рекомендуется применять комбинированные способы бурения (например, колонковый «всухую» и ударноканатный сплошным забоем; колонковый «всухую» и медленновращательный; ударно-канатный кольцевым и сплошным забоями и др.).

ВЫБОР БУРОВЫХ УСТАНОВОК

2.16.    Изыскательские организации рекомендуется оснащать серийно выпускаемыми буровыми установками, параметры которых удовлетворяют требованиям исследования мерзлых грунтов.

2.17.    Для условий проведения инженерных изысканий в районах распространения мерзлых грунтов наиболее приемлемыми являются самоходные установки на гусеничном ходу с высокой проходимостью, а также переносные и стационарные (разборные на транспортные узлы) станки, которые могут быть доставлены к месту проведения работ любым видом транспорта.

2.18.    В зависимости от условий производства буровых работ при выборе типа бурового станка или установки по транспортабельности необходимо руководствоваться указаниями табл. 3.

2.19.    Как отмечалось, наиболее широкое распространение при бурении мерзлых грунтов имеет колонковый способ бурения «всухую». При этом удовлетворительное качество отбираемых образцов мерзлого грунта может быть обеспечено только при пониженной скорости вращения инструмента (в пределах 15—60 об/мин). Использование более высоких скоростей вращения инструмента может привести к недопустимому растеплению отбираемого керна и стенок скважин Наряду с этим в соответствии с требованиями, предъявляемыми к качеству и диаметру отбираемых кернов мерзлых грунтов, минимальный диаметр бурения рекомендуется выбирать не менее 92—112 мм. Следовательно, выбираемая буровая установка должна обеспечивать проходку скважин необходимой глубины с конечным диаметром не

14

Условия транспортирования обо. Типы рекомендуемых буровых станков по рудовавяя    транспортабельности

Легкие

Самоходные (на базе автомобиля пли трактора'), перевозимые, стационарные и переносные

Средине

обычные

Самоходные (на базе трактора), перевозимые, стационарные и переносные

повышенной

сложности

Самоходные (на базе транспорта на гусеничном ходу повышенной проходимости с удельным давлением на грунт не более 0,3 кг/см2) и переносные

Тяжелые

Переносные, стационарные станки, разбирающиеся на отдельные транспортабельные блоки весом не более 150 кг

Особые

Стационарные станки специальной конструкции либо станки, имеющие специальную комплектацию (плавучими средствами и др.)


менее 92 мм со скоростью вращения инструмента не более 60 об/мин. Этим требованиям во многом удовлетворяют существующие станки колонкового бурения.

2.20.    Для бурения зондировочных скважин глубиной до подошвы слоя сезонного оттаивания или промерзания диаметром до 89 мм рекомендуются переносные буровые станции: Ml, Д-10М, ПБУ-10, ПВБСМ-15, УПБ-25 (УКБ-12,5/25). Перечисленные переносные станки имеют скорости вращения бурового инструмента, как правило, в пределах 100—-300 об/мин. Рекомендуется производить модернизацию названных станков путем установки понижающих редукторов.

2.21.    Перевозимые (передвижные) буровые установки (в основном ударно-канатного бурения кольцевым забоем) могут быть рекомендованы для бурения скважин в легких н отчасти средних условиях. К этому типу относятся установки: УБП-15М, Д-5-25, БУКС-ЛГТ, БУВ-1Б. Названные установки рекомендуется использовать для бурения скважин глубиной до 15 м с начальным диаметром до 168 мм в высокотемпературных (0—0,5°С) пластично-мерзлых грунтах, а также в районах, где развита «островная» мерзлота. В ряде случаев целесообразно перевозимые установки крепить на полозьях и транспортировать их трактором.

2.22.    Самоходные установки на базе автомобиля рекомендуется использовать для бурения разведочных скважин в основном в легких


15


условиях. <К числу рекомендуемых самоходных установок относятся: БУЛИЗ-15, АВБ-2.М, УБР-2, УГБ-50М, ЛБУ-50. СБУДМ-150-ЗИВ. УРБ-2А. Так же как и перевозимые установки на колесном ходу, са-моходные установки в зимний период целесообразно устанавливать на полозья и транспортировать их трактором. В отдельных случаях эти установки вообще могут быть перемонтированы на тракторную базу.

2.23.    Самоходные буровые установки на гусеничном ходу рекомендуются для проходки неглубоких инженерно-геологических скважин о основном и средних (частично в легких) условиях. Рекомендуемыми являются установки: УРБ-1В, ЛВБ-ТМ, УШ-2Т, УШБ-ТМ.

2.24.    Стацнонариис буровые станки целесообразно применять во всех ycjiiHiiit''. при проходке глубоких (до 100 .м и более) скважин. Pt*M)Mi4i/iугмыми инляюп я панки: 1ИЖ-2М-100. ЬК-150. УКБ-200/300. 'П1Ф .'100М, СБА-Ш), Они к и обычно устанавливают п закрытых тсп-лик/м, смонтированных на полозьях, и перевозят трактором. В тяжелых условиях станки разбирают на блоки и Монтируют на месте.

Рациональные области применения, краткое описание и технические характеристики перечисленных выше станков приведены в приложении 1.

3. ТЕХНОЛОГИЯ БУРЕНИЯ ПРОХОДКИ СКВАЖИН В МЕРЗЛЫХ ГРУНТАХ

3.1.    Степень воздействия процесса бурения на отбираемые образцы и естественный температурный режим мерзлых грунтов по многом определяются технологией бурения. Важно правильно выбирать те режимные параметры бурения, которые особенно сильно влияют на тепловыделения и скважинах. К Ним в первую очередь относятся скорость вращения бурового инструмента, осевая нагрузка и температура сжатого воздуха при продувке или нагнетаемой жидкости при промывке скважины.

3.2.    Повышение скорости вращения бурового инструмента неизбежно приводит к увеличению количества выделяющегося тепла в призабойной зоне. Для сокращения величины тепловыделения при бурешш, как правило, необходимо стремиться к уменьшению скорости вращения бурового инструмента.

3.3.    Сжатый воздух и промывочная жидкость, применяемые для очистки скважины от шлама, по отношению к мерзлым грунтам также являются носителями избыточного тепла. Поэтому температура воздуха шли промывочной жидкости по возможности должна быть близкой к температуре мерзлых грунтов. Несоблюдение термического режима ттрн бурении с продувкой сжатым воздухом приводит к интенсивному налипанию шлама на стенки скважины с образованием сальников над буровым инструментом. При бурении с промывкой происходит разрушение стенок екпяжииы при их растеплении, образование льда в скважине п виде «шуги» или замерзание ствола.

3.4.    При разработке технологического режима прежде всего необходимо тщательно изучить все материалы по геология площадки, провести всесторонний анализ имеющихся работ по бурению скважины в районе изысканий.

3.5.    При выборе бурового инструмента необходимо учитывать, что степень разрушения грунтов буровым наконечником обусловливается их температурой и физико-механическими свойствами. Послед-

16

ВВЕДЕНИЕ

Интенсивное развитие капитального строительства в Сибири, на Дальнем Востоке и Крайнем Севере СССР требует значительного увеличения объемов инженерно-геологических изысканий. Основными особенностями указанных районов являются широкое распространение вечномерзлых грунтов и крайне суровые климатические условия. Эти особенности оказывают существенное влияние как на производство изысканий в целом, так и на каждый из видов работ в отдельности.

Наиболее важными задачами инженерно-геологических изысканий в районах распространения мерзлых грунтов являются: поиски и выбор площадок и трасс, благоприятных для строительства; оценка инженерно-геологических (в особенности мерзлотных) условий на выбранных площадках; выделение участков, неблагоприятных для строительства (особенно таких, где развиты мерзлотные физико-геологические процессы и явления); прогноз изменения температурного режима вечномерзлых грунтов оснований и прочих инженерно-геологических мерзлотных условии при эксплуатации проектируемых зданий и сооружении. Очевидно, что успешное решение перечисленных задач возможно на основе широкого использования буровых работ. Исследование мерзлых грунтов на больших глубинах может быть осуществлено только с помощью буровых скважин. Рациональное комплек-сирование буровых работ с другими методами исследований (геофизическими, полевыми опытными, аэрофотометрическими и др.) позволяет получать наиболее качественную информацию о составе, состоянии и физико-механических свойствах мерзлых грунтов.

Техника и технология бурения мерзлых грунтов существенно отличаются от оборудования и технологии, используемых при бурении немерзлых грунтов. Эти отличия касаются главным образом конструкций породоразрушающего инструмента и режимных параметров бурения.

Перечень способов бурения и станков, который может быть успешно использован для проходки скважин в мерзлых грунтах, также является достаточно ограниченным. Следует также иметь в виду, что в районах распространения мерзлых грунтов производство буровых работ осложняется суровостью климата, невозможностью во многих случаях организации работ в летний период (или наоборот, в зимний период), отсутствием удовлетворительных подъездных путей к буровым скважинам, отдаленностью ремонтных баз и источников электроэнергии и. наконец, трудностью обеспечения нормальных условии жизни и быта обслуживающего персонала. Наряду с этим бу-розым работам в мерзлых грунтах во многом присущи те же особенности, которые являются характерными для всех инженерных изыскании в целом. Общие требования к бурению скважин для целей изысканий изложены в «Рекомендациях по производству буровых работ при инженерно-геологических изысканиях для строительства» (М., Стройиздат, 1970). В настоящих Рекомендациях основное внимание уделено специфическим особенностям бурения инженерно-геологических скважин в мерзлых грунтах.

3

Рекомендации составлены на основе имеющегося опыта бурения мерзлых грунтов, накопленного рядом проектно-изыскательских и научно-исследовательских организаций, в также использования много-

1* Зак. 87

численных отечественных и зарубежных публикаций. Наиболее широко были использованы работы А. Ф. Марамзина, А. М. Магурду-мооа, И. П. Елманова и др., а также методическое руководство <По-левые геокриологические исследования» (Издательство Академии наук СССР. М.. 1961).

Рекомендации предназначены для работников, занятых на инженерных изысканиях для строительства в районах распространения вечномерзлых грунтов, а также для научно-технического персонала исследовательских, проектных и конструкторских организаций.

и НАЗНАЧЕНИЕ И ОСОБЕННОСТИ БУРЕНИЯ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ СКВАЖИН В МЕРЗЛЫХ ГРУНТАХ

1.1.    Буровые скважины при инженерно-геологических изысканиях в мерзлых грунтах проходятся для решения следующих задач: установления теологического строения площадки (участка), литологического состава грунтов, температурного состояния грунтов (померзлые или мерзлые), глубины сезоннопромерзающего и сезонноот* таивающего слоев, криогенных текстур и льдистости грунтов; отбора образцов грунтов; определения гидрогеологических условии района, термического режима грунтов; интерпретации геоэлектрнческнх разрезов .и разрезов скоростей упругих волн.

1.2.    Буровые скважины на изысканиях подразделяются по:    на

значению, проектной глубине бурения, крепости пород и устойчивости стенок скважин, условиям производства буровых работ (главным образом, условиям транспортирования бурового оборудования).

•В табл. 1 в обобщенном виде представлена классификация скважин на инженерных изысканиях в строительстве.

1.3.    При инженерных изысканиях в вечномерзлых грунтах буровые скважины рекомендуется использовать для проведения комплексных исследований.

1.4.    Зондировочныс скважины при изысканиях в районах распространения вечномерзлых грунтов проходятся главным образом для определения глубин сезонного оттаивания или промерзания грунтов. Зондировочные скважины являются преобладающими на начальных этапах изысканий и проходятся при мерзлотном обследовании территории.

1.5.    Назначение разведочных скважин заключается в детальном изучении геологического разреза. Образец грунта (керн), извлекаемый из разведочных скважин, служит для определения особенностей геологического разреза: последовательности в залегании слоев, состоянии грунтов (мерзлые или немерзлые), их мощности и положения контактов, текстурных и структурных особенностей грунта (слоистость, отдельность, дисперсность, тип структуры, наличие примазок, гнезд, •включений, в том числе льда, и т. д.), плотности и консистенции грунта, соответствующих природным условиям, влажности и водоносности грунта и т. д. Проходка н оборудование разведочных скважин должны обеспечивать последующее проведение качественных температурных наблюдении.

Разновидностью разведочных скважин являются технические скважины, основное назначение которых заключается в отборе образцов грунта с ненарушенным природным сложением (монолитов) для определения физико-механических свойств грунта. Из технических скважин может производиться непрерывный, поинтервальный и одиночный отбор монолитов. В вечномерзлых грунтах все разведочные скважины используются для отбора образцов и монолитов.

1.6.    Гидрогеологические скважины проходятся с целью изучения фильтрационных свойств грунтов и поисков и характеристик потоков подземных вод, проведения опытных откачек, наливов, нагнетаний и режимных наблюдений за изменениями уровня грунтовых вод. Гидрогеологические наблюдения могут производиться и в процессе бурения скважин: непосредственно при их проходке и в случае

5

По глубине бурения

Неглубокие (до 10 м)

Тип и мощность бурового стайка, основные параметры бу рового оборудования и инструмента

Средние (от 10 до 30 м)

Глубокие (от 30 до 100 м)

Весьма глубокие (свыше 100 м)

По крепости разбуриваемых пород и устойчивости стенок скважины

В скальных (монолитных и трещиноватых) грунтах

Способ и технология бурения, тип бурового инструмента, способ крепления стенок скважин, способ отбора образцов«и т. д.

В Мерзлых грунтах

В крупнообломочных грунтах

В песчаных грунтах

В глинистых грунтах

По условиям транспортировки оборудования

В легких условиях

Транспортабельности буровых станков

В средних условиях

В тяжелых условиях

В особых условиях

Таблица 1

Классификационные признаки подразделе* ния буровых скважин

Группы скважин

Элементы техники и технологи бурения, параметры скважины и т. д.

По назначению

Инженер-

Но-Геологи-

чесКие

зондиро-вочные (кар* тировочные)

-

разведочные

Диаметр скважины, характер опробования и опытных работ и т.д.

Гидрогеологические

Специального назначения


использования специальных опробователей—пластоиспытателей и приборов для исследований интервалов скважины методом расхо-дометрин.

Гидрогеологические скважины одновременно могут быть и разведочными до момента вскрытия подземных вод. Основное отличие их от последних—сравнительно большой диаметр бурения, обусловленный необходимостью установки в скважину водоподъемных средств. Если при бурении данных скважин задача детальной геологической документации не ставится, проходка может осуществляться без отбора керна.

1.7.    Для проведения специальных работ в скважинах, а также обеспечения возможности спуска в них человека бурятся скважины специального назначения (например, скважины большого диаметра). К этой группе скважин относятся также выработки, характер опытных работ в которых требует использования специального оборудования или особой технологии для их проходки.

1.8.    В число специфических задач, возникающих при бурении мерзлых гр нтов, входят обеспечение возможности определения их естественного температурного режима в скважинах и отбор образцов для определение физико-механических, и теллофизкческих характеристик. Правила отбора образцов мерзлых грунтов определяются их составом температурой и целью исследовании.

1.9.    Буровые скважины используются для производства в них термокарстажных, а также опытных полевых работ.

1.10.    В гидрогеологических скважинах могут производиться следующие виды работ: режимные наблюдения за изменением уровня, температуры и химического состава воды; определение направления и скорости движения подземных вод.

1.11.    Из числа геофизических исследований в разведочных скважинах проводятся каротаж сопротивлений (КС), боковое каротажное зондирование (БКЗ), ультразвуковой каротаж. Кроме тото, скважины используются как опорные при производстве вертикального электрического зондирования (ВЭЗ), электропрофидирования (ЭГ1) и сейсморазведки.

1.12.    Диаметры скважин в зависимости от их целевого назначения, как правило, изменяются в следующих пределах:

зондировочных .... 33—89 мм

разведочных.....108—219 »

гидрогеологических . .до 42G мм и более специального назначения > 200 » »    >

1.13.    Проектная глубина скважин зависит от этапа инженерно-геологических изысканий, а также мощности термоактивной зоны грунтов оснований.

1.14.    При изысканиях для технического проекта глубина скважин определяется глубиной годовых колебаний температуры в грунтах, г при изысканиях для рабочих чертежей — мощностью гермоактивной зоны. В первом случае средняя глубина скважины составляет 12— 15 м, во втором—20—30 м. Глубина зондировочных скважин во всех случаях равна глубине сезонного оттаивания или промерзания грунтов во время бурения.

1.15.    В соответствии с номенклатурой грунтов по СНиП Н-Б. 6-66 мерзлые грунты по их состоянию подразделяются на твердомерзлые и сыпучемерзлые.

7

1.16. Твердомерзлые грунты представляют собой прочно сцементированные льдом породы, характеризуемые относительно хрупким разрушением; они практически несжимаемы. К твердомерзлым грунтам относятся песчаные и глинистые грунты, если их температура ниже (в °С):

0,3

0,6

1

для песков пылеватых


1.5

э супесей » суглинков » глин . . ,

1.17.    К пластично-мерзлым относятся сцементированные льдом грунты, обладающие вязкими свойствами (вследствие содержания в них значительного количества незамерзшей воды). Эти грунты характеризуются способностью сжиматься под нагрузками. К пластично-мерзлым грунтам относятся песчаные и глинистые грунты со степенью заполнения пор льдом и незамерзшей водой G^0,8, если их температура находится в пределах от 0°С до значений, указанных для твердомерзлых грунтов.

1.18.    К сыпучемерзлым грунтам относятся несцементированные льдом (вследствие малой влажности) песчаные и крупнообломочные грунты.

наличие в них льда (в виде льда-цемента, а также ледяных включений и прослоек); изменение температурного режима грунтов при нарушении естественных условий; изменение физико-механических свойств грунтов при изменении их температуры.

1.19.    К специфическим особенностям вечномерзлых грунтов, которые следует учитывать при назначении режимов бурения, относятся:

1.20.    При изменении температуры мерзлого грунта в нем изменяется количество льда-цемента, и грунт может перейти из твердо-мероого состояния в пластично-мерзлое (при повышении температуры), и наоборот.

Сыпучсмерзлыс грунты и монолитные скальные грунты, как правило, нс меняют своих механических свойств при изменении их температуры. Трещиноватые скальные и крупнообломочные грунты, трещины и пустоты которых заполнены льдом, могут менять свои механические свойства при оттаивании.

1.21.    Вечномерзлые грунты по сравнению с аналогичными не-мерзлыми грунтами обладают более высокими прочностными свойствами благодаря цементирующей способности льда.

1.22.    Основными факторами, влияющими на буримость мерзлых грунтов, являются состав, криогенное строение, температура, физн-ко-мсхлничсскнс свойства, в том числе минеральной части грунтов, которые в целом определяют их твердость, вязкость, абразивность и другие свойства. Ниже дастся краткая характеристика основных типов мерзлых грунтов.

1.23.    Мерзлые грунты с массивной текстурой характеризуются наличием в основном порового льда и имеют небольшую льдистость за счет ледяных включений (равную или менее 0.03 объема мерзлого грунта). Эти грунты имеют относительно равномерное чередование минеральных частиц, кристаллов порового льда (льда-цемента), скрепляющего минеральные частицы в монолитную массу, и редких ледяных включений. Мерзлые грунту со слоистой и сетчатой тексту-

рой характеризуются повышенной влажностью, имеют льдистость (за счет ледяных включений: линз и прослоек) более 0,03 объема.

1.21 В мерзлых грунтах практически во всех случаях содержится незамерзшая вода, количество которой зависит от температуры, состава и засоленности грунтов. Наличие в мерзлых грунтах неза-мерзшей воды в порах придает им свойство пластичности в естественном состоянии.

1.25.    Твердомерзлые грунты ввиду незначительного содержания незамерзшей воды характеризуются меньшей пластичностью. При бурении такие грунты раскалываются твердосплавной коронкой по плоскости спайности льда, давая крупный обломочный шлам.

1.26.    Пластично-мерзлые грунты ввиду значительного содержания «езамерзшей воды характеризуются повышенной пластичностью и вязкостью. Благодаря высокой пластичности такие грунты более медленно поддаются разрушению в процессе бурения и требуют для проходки повышения крутящего момента, давления на забой и мощности при колонковом бурении или увеличении энергии и частоты ударов — при ударно-канатном бурении.

1.27.    Сыпучемерзлые грунты и монолитные скальные грунты вследствие малой влажности по степени буримоств аналогичны немерзлым.

1.28.    Свойства мерзлых грунтов весьма чувствительны к малейшим нарушениям естественного термического режима последних. Поэтому при проходке скважин температура мерзлых грунтов не должна существенно искажаться.

1.29.    В процессе бурения естественный термический режим и строение мерзлых грунтов могут изменяться под влиянием следующих факторов:

выделения тепла в результате трения рабочих частей породоразрушающих наконечников, колонковых труб, ложковых буроо н других грунтоотборников об образец (керн) н стенки скважины;

теплообмена в стволе скважины между агентом для очистки скважины от шлама (промывочной жидкостью, сжатым воздухом), если последний применяется, и окружающим грунтом; между стенками скважины и наружным воздухом, если во время длительных перерывов в бурении устье скважины не закрывается; а также в результате циркуляции поверхностных и подземных вод в стволе скважины и в затрубном пространстве.

1.30.    Существенно искажается термический режим в пробуренной термометрической скважине при нарушении естественного теплообмена на поверхности грунта-под воздействием следующих факторов:

значительного нарушения на поверхности растительного грунта (в том числе травяного, мохового), а также снежного покрова в пределах буровой площадки, л а расстоянии приблизительно в радиусе от скважины, равном ее глубине;

невыполнения существующих правил и требований термокаро-тажних работ при установке кондуктора и специальном оборудов*» нии оголовка кондуктора или обсадной колонны.

Нарушения естественного термического режима мерзлых грунтов под воздействием указанных выше факторов в ряде случаев могут быть ликвидированы, в других — они оказываются неустранимыми.

1.31. При устранимых нарушениях искажения являются несущественными и носят обратимый характер. Устранимые нарушения, как

9

2 За к. 87

Таблица 2

Условия транспортирования

Характеристика условий

Характеристика района работ

Легкие

Возможен подъезд автотранспортом любой проходимости

Равнинные, почти безлесные районы, слабо пересеченная местность

Средние

Обыч

ные

Возможен подъезд автотранспортом высокой проходимости при устройстве временных подъездных дорог или транспортом на гусеничном ходу

Пересеченная местность, небольшие лесные массивы и кустарники

Повы

шенной

сложнос

ти

Возможен подъезд специальным транспортом на гусеничном ходу повышенной проходимости с удельным давлением на грунт не более 0,3 хгс/см2

Лесотундровые районы Сибири и Крайнего Севера

Тяжелые

•Подъезд обычными •видами транспорта (за исключением вьючного, вертолета, аэросаней и т. п.) практически невозможен. Местность, доступная пешеходам

Таежные и горные районы, районы Крайнего Севера

Особые

1 К'обходнмо использовал» особые 'ВИДЫ

транспорта (плавучие средства, подъемники и т. п.). Пешеходам район работ недоступен

Лкпаторни портов, русла рек, работы под подой и т. д.