دوشنبه 24 فروردین1388
انواع روش های گمانه زنی در خاک و سنگ (قسمت اول)

گمانه زنی یعنی عمل ایجاد چاه هایی در زمین با بکارگیری ابزار مختلف حفاری. گمانه ها ممکن است بصورت عمودی، شیب دار یا افقی باشند  از آنها استفاده های مختلفی می شود. از جمله: نمونه برداری از مصالح زمین، انجام آزمون های برجا، بررسی شرایط هیدروژئولوژی، ایجاد شبکه زهکشی و شمع ریزی برای پی.

بطور کلی دو نوع فعالیت در حین انجام عمل گمانه زنی دنبال می شود که عبارتند از:

1- حفر گمانه: با پیشروی در زمین و نفوذ در آن به منظور رسیدن به هدف مشخصی از قبیل: سفره های آب زیرزمینی، لایه زمین شناسی معین، طاقدیس های نفتی و گازی، منابع انرژی زای زمین.

2- نمونه برداری از مصالح زمین در اعماق مورد نظر برای انجام آزمایش های مختلف و شناسایی خواص فیزیکی و مکانیکی آنها.

روش ها و ابزارهای مورد استفاده در هر دو عمل در بخش های زیر خلاصه شده است:

1- ابزار و دستگاه های حفاری

انواع مختلفی از ابزار و دستگاه های حفاری برای حفر چاه و گمانه زنی در سطح جهان وجود دارد. بر حسب مکانیسم عمل آنها، دستگاه های حفاری به چهار گروه اصلی تقسیم می شوند:

الف) حفاری مته ای

ب) حفاری شستشوئی

ج) حفاری ضربه ای

د) حفاری دورانی

 

انتخاب هر کدام از این دستگاه های حفاری بستگی به مجموعه عوامل زیر دارد:

1- موقعیت جغرافیایی محل

2- جنس مصالح زمین

3- قطر و عمق چاه و دستگاه حفاری

4- در دسترس بودن دستگاه

5- هدف از عمل حفاری

6- کیفیت نمونه برداری

حفاری مته ای مارپیچی

یکی از روش های متداول حفاری در فعالیت های عمرانی بحساب می آید که در آن حفر چاه در اثر چرخش دورانی و حلزونی مته و همزمان فرورفتن آن در زمین حاصل می شود. نم.نخه های بدست آمده از این روش نمونه های نمایانگر و بعضی وقت ها دست خورده هستند. کاربرد این روش از حفاری بیشتر در زمین های نرم و نیمه سخت است و بر حسب نوع زمین مته های مختلفی مورد استفاده قرار می گیرد. مته های حفاری در دو گروه اصلی تقسیم می شوند:

الف) مته های دستی

ب) مته های مکانیکی

الف) مته های دستی:

این مته ها بطور دستی توسط یک یا دو نفر بکار برده می شوند که بطور کلی ترکیب آنها شامل سرمته، لوله یا میله میانی و دسگیره می شود.

سرمته می تواند اشکال مختلفی داشته باشد که عمل حفاری و نمونه برداری توسط آنها انجام می شود.مته روی لوله یا میله میانی سوار می شود و قطر این لوله ها معمولا 20 میلی مترمی باشد و ممکن است بصورت یک قطعه یک دست و یا ترکیبی از قطعات مختلف باشد که در طول آن با توجه به عمق چاه متفائت خواهد بود. میلی میانی در قسمت بالایی دستگیره که T شکل است وصل می گردد در حین عمل حفاری دستگیره منتقل می شود و بدین ترتیب عمل حفاری انجام می گیرد.

از این نوع مته ها برای حفاری تا عمق های 3-10 متری استفاده می شود که عمق حفاری توسط جنس زمین و سطح ایستابی آبهای زیرزمینی کنترل می شود. حفاری بوسیله مته های دستی معمولا برای کارهای اکتشافی انجام می گیرد و کاربردهای دیگری همچون شناسایی تراز آبهای زیرزمینی و ایجاد چاه های زهشکی نیز می تواند داشته باشد.

متداول ترین نوع مته های دستی در سه گروه تقسیم می شوند:

1) مته های چنگکی

2) مته های حلزونی

3) مته های فنری

نوع اول برای نمونه برداری از خاک های رسی سخت و خاک های شنی متراکم استفاده می شود.

نوع دوم برای نمونه برداری از خاک های غیرچسبنده ماسه ای به کار برده می شوند قطر مته ها بین 50-100 میلی متر می باشد.

 

 

ب) مته های مکانیکی:

نیروی لازم برای بکار انداختن این نوع مته ها توسط یک موتور تامین می شود. مقدار نیروی مصرفی به نوع مته و جنس زمینی که در آن حفاری صورت می گیرد بستگی دارد. مته های مکانیکی بر اساس وظیفه خود به دو گروه مته های مکانیکی سبک و مته های مکانیکی سنگین تقسیم می شوند.

مته های مکانیکی سبک:

این مته ها حد واسط مته های دستی و مکانیکی سنگین از نظر کاربرد می باشند. حمل و نقل آنها و بکار گرفتن آنها توسط یک یا دو نفر انجام می گیرد. از یک موتور کوچک بقدرت 10 اسب بخار برای چرخاندن و فرو بردن مته در زمین استفاده می شود. عمق چاه هایی که بوسیله این نوع مته ها حفر می شوند بین 10-15 متر می باشد و قطر حفاری بین 75-300 میلی متر است. کاربرد آنها بیشتر در نهشته های نرم و سخت نشده است و نسبت به مته های دستی سرعت عمل بیشتری دارند.

مته های مکانیکی سنگین:

این مته ها معمولا روی کامیون سوارند و توسط آن ها به مناطق مورد نظر انتقال داده می شوند. نیروی چرخش آن ها توسط یک موتور قدرتمند تامین می شوند و نیروی نفوذی (فشاری) آنها ممکن است در اثر وزن خود مته و دستگاه حفاری باشد و یا اینکه توسط یک نیروی هیدولیکی یا دینامیکی خارجی تامین گردد. با استفاده از این نوع مته ها می توان در همه نوع خاک (رسی، سیلتی،ماسه ای) و نهشته های سخت و متراکم شده و سنگ های نرم تا نیمه سخت حفاری نمود و از آنجا که در بیشتر فعالیت های مهندسی و ژئوتکنیکی در این نوع نهشته هاست لذا این مته ها کاربرد گسترده ای در طرح های عمرانی دارد. نمونه هائی که از این طریق بدست می آید می تواند بصورت نمونه های دست نخورده و یا نمونه های نمایانگر باشد چون نمونه ها در حین بالا آمدن در اثر عمل چرخش مته با هم مخلوط گشته و در نتیجه خصوصیات اولیه خود را از دست بدهند.

کاربرد این مته ها در چاه هایی که تراوش آب های زیرزمینی زیاد باشد و یا دیواره های چاه ریزش داشته باشد محدود می شود. سرعت حفاری با توجه به جنس زمین متفاوت می باشد.

مته های پره ای:

این مته ها قطری برابر با 50- 300 میلی متری دارند و از آنها برای حفاری تا عمق 50-60 متری استفاده می شود. مته های پره ای بر حسب کاربرد آنها به دو گونه مته های پره ای کوتاه و مته های پره ای ممتد تقسیم بندی می شوند.

مته های محفظه ای (سطحی):

این مته ها شامل یک محفظه فولادی استوانه ای شکل می شوند که از قسمت بالا باز می شوند و در قسمت پایین صفحه ای فلزی وجود دارد که روی تیغه های برنده ای تعبیه شده است. بلافاصله در مجاورت این تیغه های برنده شیارهایی قرار گرفته است که بدرون محفظه باز می شوند. محفظه فولادی از طریق میله محوری به دستگاه حفاری وصل می گردد. در حین عمل حفاری مته به چرخش در می آید و تیغه های برنده آن سبب خرد شدن و برش یافتن سنگ ها و نهشته های مسیر خود می شوند. مصالح خرد شده از طریق شیار ها به درون محفظه راه می یابند و زمانیکه محفظه پر می شود مته به سطح زمین آورده می شود و محتویات آن تخلیه می شود و عمل حفاری بدین صورت ادامه پیدا می کند. با استفاده از این روش چاه هایی به قطر 1 متر و  عمق 50 متر حفر گردیده است. البته این مته ها برای حفاری در زمین های نرم و نهشته های سخت نشده مناسب هستند.

نوشته شده توسط میثم فارسی در 9:46 | | لینک به این مطلب