ГОСТ Р ИСО 22475-1-2017. Национальный стандарт Российской Федерации. Геотехнические исследования и испытания. Методы отбора проб и измерения подземных вод. Часть 1. Технические принципы для выполнения
6.3 Отбор проб грунта путем бурения (непрерывный отбор проб)
6.3.1 Общие положения
6.3.1.1 Этот метод отбора проб позволяет провести:
- идентификацию и описание грунтов в точке бурения скважины;
- дифференциацию слоев грунтов и их состава;
- отбор проб, а также исследование и испытание проб всех напластований и глубин.
Примечание - Непрерывный отбор проб, объединенный с методом выборки согласно категории A (см. таблицу 2), дает наиболее ценную информацию об условиях залегания грунтов из всех методов исследований путем бурения. Поэтому отбор проб бурением является наиболее предпочтительным методом отбора проб для неоднородно залегающих слоев грунтов.
6.3.1.2 Методы бурения и оборудование следует выбирать в зависимости от необходимой категории отбора проб (см. таблицы 2 и 4), вида испытаний и/или измерений подземных вод, которые надо выполнять в скважине.
6.3.1.3 Скважина должна быть устойчивой, обычно за счет опускания в нее обсадной трубы по мере продолжения бурения, чтобы не допустить обрушения стенок скважины и образования пустот.
6.3.1.4 При бурении ниже уровня подземных вод диаметры обсадных труб скважин, инструмент и уровень воды в обсадной трубе следует выбирать с расчетом предотвращения оплывания грунта внутрь трубы. Чтобы предотвратить нарушения в грунте за счет гидравлических процессов, возникающих от бурового инструмента и зачистных устройств, их следует выбирать с достаточным кольцевым зазором и извлекать медленно. В скважине необходимо поддерживать достаточный напор воды.
6.3.2 Отбор проб вращательным бурением
6.3.2.1 Отбор проб вращательным колонковым сухим бурением (без промывки)
6.3.2.1.1 При отборе проб вращательным колонковым сухим бурением система труб, оснащенная буровой коронкой на ее нижнем конце, вращается и подается в грунт бурильной установкой через бурильную колонну. В результате в трубу поступает грунтовый керн. Инструментом отбора пробы может быть одна труба с предпочтительным диаметром скважины от 100 до 200 мм или бур с полым шнеком для бурения предпочтительного диаметра скважины от 100 до 300 мм. Промывочную жидкость не используют.
6.3.2.1.2 Эту технологию применяют для глины, ила и мелкозернистого песка. Если используется бур с полым шнеком в качестве инструмента для отбора проб, то он может быть применен для средне- и крупнозернистого песка, а также органических грунтов. Отбор проб вращательным колонковым сухим бурением, как правило, не подходит для отбора проб крупного гравия, гальки и валунов.
6.3.2.2 Отбор проб вращательным колонковым бурением
6.3.2.2.1 При отборе проб вращательным колонковым бурением система труб, оснащенная буровой коронкой на ее нижнем конце, вращается и подается в грунт бурильной установкой через бурильную колонну. В результате в трубу поступает грунтовый керн. Инструментом отбора пробы может быть одинарная, двойная или тройная колонковая труба. Предпочтительный диаметр скважины находится в пределах от 100 до 200 мм. Промывочную жидкость используют.
6.3.2.2.2 Одинарная колонковая труба для отбора керна состоит из приемника керна с буровой коронкой на его нижнем конце и головки (переходника), посредством которой она в ее верхней части крепится к буровым штангам. Кернорватель может быть установлен между буровой коронкой и приемником керна или непосредственно в пределах буровой коронки. Промывочная жидкость проходит между внутренней стороной приемника керна и извлеченным керном грунта, непрерывно омывая длину извлеченной пробы.
6.3.2.2.3 Двойная колонковая труба состоит из двух концентрических труб и несущего приспособления в головке колонковой трубы, которое позволяет внутренней трубе оставаться неподвижной, в то время как наружная труба вращается бурильной колонной. Керноприемник обычно устанавливают после буровой коронки во внутренней трубе. Промывочный раствор проходит через кольцевой канал между внутренней и внешней трубами, предохраняя таким образом извлеченный керн от повреждения. Двойная колонковая труба может быть оснащена дополнительным пластмассовым вкладышем в пределах внутренней трубы. При установке такого вкладыша стандартный буровой наконечник и кернорватель должны быть заменены буровым наконечником и кернорвателем с уменьшенным диаметром канала. Наличие пластмассового вкладыша поможет улучшить извлечение керна в некоторых типах грунтов, а также предохранять пробу во время транспортирования. Двухтрубная колонковая труба может быть также снабжена удлинителем внутренней трубы, который проходит через буровое долото и выступает спереди для использования в очень слабых грунтах.
6.3.2.2.4 Тройная колонковая труба схожа по конструкции с двойной колонковой трубой, но оснащается дополнительной третьей трубой в пределах внутренней трубы в стандартном исполнении. Третья труба является, как правило, тонкостенной стальной трубой, разделенной вдоль пополам, так что при ее извлечении из внутренней трубы, чтобы достать керн, верхнюю половину можно снимать. В некоторых случаях разделенную внутреннюю трубу можно заменить пластмассовой вставной гильзой. Трехтрубный отборник керна может быть также оснащен удлинителем к внутренней трубе, которая проходит через буровое долото и выступает спереди для использования в очень слабых грунтах.
6.3.2.2.5 Отбор проб вращательным колонковым бурением обычно предназначается для глин, глинистых и сцементированных грунтов и крупного песка. Он не пригоден для всех видов несвязных грунтов.
6.3.2.2.6 После извлечения колонковой трубы на поверхность, с керном необходимо обращаться таким образом, чтобы он как можно дольше сохранял свое природное состояние. Извлечение керна надо производить в горизонтальном положении с использованием соответствующего пресса для выдавливания в том же самом направлении, в каком керн входил в колонковую трубу.
6.3.2.3 Отбор проб шнековым бурением
6.3.2.3.1 При отборе проб грунта шнековым бурением шнек, состоящий из спиральной ленты, накрученной вокруг сплошного центрального стержня, и оснащенный буровым долотом, забуривается в грунт. Выделяют два метода отбора проб:
- метод непрерывного отбора проб;
- метод отбора проб с перерывами.
Таблица 2
Отбор проб путем бурения в грунтах
Строка | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 |
Метод бурения | Оборудование | Руководство для применения и ограничения <a> | Достижимые категории отбора проб <e> | Достижимый класс точности <e> | Примечание | ||||||
Техника резки грунта <b> | Использование промывочной жидкости | Инструмент для добычи пробы | Обозначение | Инструмент | Диапазоны диаметров скважин, мм | Не подходят для <d> | Предпочтительный метод для <d> | ||||
1 | Роторное бурение | Нет | Бурильный инструмент | Колонковое сухое бурение <c> | Одинарная колонковая труба | 100 - 200 | Крупный гравий, галька, валуны | Глина, ил, мелкий песок | B (A) | 4 (2 - 3) | Хорошо внутри, сухо снаружи |
Глина, ил, песок, почва | B (A) | 3 (1 - 2) | - | ||||||||
Полый шнек с буром | 100 - 300 | ||||||||||
2 | Да | Бурильный инструмент | Колонковое бурение | Одинарная колонковая труба | 100 - 200 | Несвязанные грунты | Глина, глинистые и сцементированные грунты, валуны | B (A) | 4 (2 - 3) | - | |
Двойная колонковая труба | B (A) | 3 (1 - 2) | |||||||||
Тройная колонковая труба | A | 1 | |||||||||
3 | Да | Бурильный инструмент | Колонковое бурение | Двойная/ тройная колонковая труба с удлиненной внутренней трубой | 100 - 200 | Гравий, галька, валуны | Глина, ил | A | 2 (1) | - | |
4 | Нет | Бурильный инструмент | Шнековое бурение | Буровые штанги с полым или проходным шнеком; полый шнек | 100 - 2000 | Валуны крупнее, чем De/3 | Все грунты выше уровня подземных вод, все связанные грунты ниже уровня подземных вод | B | 4 (3) | - | |
5 | Да | Противоток промывочной жидкости | Бурение с обратной промывкой | Буровые штанги с полым долотом | 150 - 1300 | - | Все грунты | C (B) | 5 (4) | - | |
6 | Нет | Бурильный инструмент | Бурение с проходным шнеком | Бурение желонкой и долотом или винтовым проходным шнеком | 40 - 80 | Крупный гравий с частицами крупнее De/3, плотные грунты, несвязанные грунты ниже уровня подземных вод | От глин до средних гравийных грунтов выше уровня грунтовых вод, связанные грунты ниже уровня грунтовых вод | C <f> | 5 | Можно использовать только для малых глубин | |
7 | Забивка грунтоноса молотом | Нет | Бурильный инструмент | Ударное колонковое бурение | Забивной стакан для бурения по глинам с внутренней режущей кромкой; также с рукавом (или проходным шнеком) <b> | 80 - 200 | Грунты размером частиц крупнее, чем De/3, слоистые грунты | Глина, ил и грунты размером частиц вплоть до De/3 | Связанный грунт: A | 2 (1) | Построение графика забивки на основе количества ударов |
Несвязанный грунт: B (A) | 3 (2) | ||||||||||
8 | Нет | Бурильный инструмент | Ударное бурение | Забивной стакан для бурения по глинам с режущей кромкой снаружи <b> | 150 - 300 | Грунты размером частиц крупнее, чем De/3 | Гравий и грунты размером частиц вплоть до De/3 | B | 4 | ||
9 | Нет | Бурильный инструмент | Забивка молотом трубки малого диаметра | Ударное бурение с использованием полого грунтоноса малого диаметра | 30 - 80 | Грунты размером частиц крупнее, чем De/2 | Грунты размером частиц вплоть до De/2 | C <f> | 5 | Только для малых глубин | |
10 | Забивка с вращением | Да | Бурильный инструмент | Ударно-вращательное бурение | Однотрубная или двухтрубная колонковая труба | 100 - 200 | Глинистые и чистые пески с размером частиц более 2,00 мм, гравий, глина твердой и полутвердой консистенций | Глина, ил, мелкозернистый песок | Связанный грунт: A | 2 (1) | - |
Несвязанный грунт: B | 4 (3) | ||||||||||
11 | Бурение вибрацией и с заданным медленным вращением | Нет (исключительно для посадки обсадной трубы) | Бурильный инструмент | Вибрационное бурение | Толстостенный грунтонос или одинарная колонковая труба с дополнительным пластиковым вкладышем | 80 - 200 | - | - | Связанный грунт: B | 4 | - |
Несвязанный грунт: C | 5 |
| |||||||||
12 | Удар | Нет | Бурильный инструмент | Ударно-канатное бурение | Трос с забивным стаканом | 150 - 500 | Гравий над уровнем подземных вод, ил, песок и гравий ниже уровня подземных вод | Глина и ил над уровнем подземных вод; глина ниже уровня подземных вод | C (B) | 4 (3) | - |
13 | Нет | Бурильный инструмент | Ударно-канатное бурение | Трос с желонкой | 100 - 1000 | Грунты выше уровня подземных вод | Гравий и песок в воде | C (B) | 5 (4) | Допускается также использовать в связных грунтах, при подливе воды | |
14 | Пневматический удар | Нет | Бурильный инструмент | Пневмоударное бурение | Пневмопробойник с подсоединением грунтоноса | 30 - 80 | Плотные и крупнообломочные грунты | Глина, ил, мелкозернистый песок | C <f> | 5 | Допускается использовать только для малых глубин |
15 | Захват | Нет | Бурильный инструмент | Грейферный способ бурения | Трос с грейфером | 400 - 1500 | Твердые, связные грунты, валуны размером крупнее, чем De/2 | Гравий, валуны размером меньше, чем De/2, булыжники | Над водой | 4 | - |
Ниже воды | 5 | ||||||||||
<a> Обычный грунтонос или грунтонос, извлекаемый на канате. <b> Используя способ забивки молотом, бурильный инструмент будет приводиться в действие специальной лебедкой. Используя ударную технологию, бурильный инструмент будет приводиться в действие путем его повторяющегося подъема и сбрасывания. <c> Колонковое сухое бурение обычно используется, если наблюдение за поверхностью подземной воды является самой важной целью исследования грунта. <d> De - внутренний диаметр инструмента для отбора проб. <e> Категории отбора проб и классы качества, заданные в скобках, могут быть достигнуты только в особо благоприятных земных условиях, которые надо объяснять в каждом случае. <f> Отбор проб категории B является иногда возможным, так как класс качества пробы, который может быть достигнут, обычно хуже, чем класс 5. | |||||||||||
6.3.2.3.2 При использовании метода непрерывного отбора проб винтовая лента действует как винтовой конвейер и непрерывно поднимает выбуренную породу на поверхность. Дополнительные секции шнека можно добавлять до тех пор, пока не будет достигнута требуемая глубина. На выходе из скважины пробы грунта являются перемятыми.
6.3.2.3.3 При использовании метода непрерывного отбора проб винтовой шнек ввинчивают в грунт со скоростью вертикальной подачи, соответствующей скорости вращения шнека и шагу спирали. Длина отбора проб внутри грунта не должна превышать максимальной длины винтового шнека. Во время вращения винтового шнека вертикальное перемещение грунта между витками винтовой ленты должно быть сведено к минимуму. После достижения проектной отметки буровой инструмент должен быть полностью извлечен из скважины без вращения шнека, а пробы должны быть взяты из материала, налипшего на витки спиральной ленты шнека.
6.3.2.3.4 При использовании метода непрерывного отбора проб бурение винтовым шнеком проводят только в том случае, если скважина является устойчивой или если она укрепляется вспомогательной обсадной трубой.
6.3.2.3.5 Отбор проб бурением спиральным шнеком предназначен для связных грунтов и грунтов, залегающих над уровнем подземных вод.
6.3.2.4 Отбор проб бурением с обратной промывкой
6.3.2.4.1 При отборе проб бурением с обратной промывкой промывочная жидкость проходит вниз с наружной стороны буровых штанг, огибает режущую переднюю поверхность буровой коронки и затем, неся выбуренную породу, проходит через центральное отверстие буровой коронки вверх через буровые штанги на поверхность.
6.3.2.4.2 Диаметр скважины обычно принимают от 150 до 1300 мм.
6.3.2.4.3 Эти технические приемы отбора проб пригодны для всех грунтов.
6.3.2.5 Отбор проб бурением проходным шнеком
6.3.2.5.1 При отборе проб бурением проходным шнеком непосредственно шнек используют в качестве инструмента для отбора проб. Проходные шнеки с одной режущей кромкой должны быть использованы для связных грунтов, а проходные шнеки с двумя режущими кромками - для несвязных грунтов. Проходные шнеки с двумя режущими кромками и внутренней заслонкой иногда используются для отбора несвязных грунтов. Длина отбора проб не должна превышать максимальную длину проходного шнека. Во время заглубления проходного шнека вертикальное перемещение грунта в проходном шнеке должно быть сведено к минимуму. После завершения заглубления, буровой инструмент должен быть полностью извлечен из скважины, а проба вытеснена из бура.
6.3.2.5.2 Отбор проб бурением проходным шнеком следует применять только в том случае, если скважина устойчива или укреплена обсадной трубой.
6.3.3 Отбор проб забивным грунтоносом
6.3.3.1 Отбор проб ударным бурением
При отборе проб ударным бурением забивной грунтонос с внутренней режущей кромкой на нижнем конце забивают в грунт ударами молота, которые передаются на грунтонос через соответствующие буровые штанги. Этот метод обычно используют для глины, ила и грунтов размером частиц вплоть до De/3 <*> и диаметра ствола скважины не более 300 мм. Проба удерживается внутри грунтоноса соответствующим кернодержателем.
--------------------------------
<*> De - внутренний диаметр инструмента для отбора проб.
6.3.3.2 Отбор проб ударно-вращательным бурением
При отборе проб ударно-вращательным бурением грунтонос с режущим башмаком, расположенным снизу, забивают в грунт ударами молота, при этом поддерживающие грунтонос буровые штанги медленно вращаются. Этот метод обычно применяют для различной глины, ила и грунтов размером частиц вплоть до De/3 и диаметра ствола скважины до 300 мм. Проба удерживается внутри грунтоноса.
6.3.4 Отбор проб ударно-канатным бурением
6.3.4.1 Когда пробы отбирают ударно-канатным бурением, соответствующий инструмент для отбора пробы, бурения и очистки скважины подвешивают на канате, который поднимается и свободно сбрасывается с помощью лебедки, обеспечивая погружение бурильного инструмента в грунт. С использованием этого метода могут быть пробурены с отбором проб скважины диаметром до 500 мм.
6.3.4.2 Отбор проб ударно-канатным бурением может быть использован во всех грунтах путем подбора соответствующего оборудования.
6.3.5 Отбор проб бурением шнеками с центральным каналом
6.3.5.1 При этом методе отбора проб используют шнек с центральным каналом (бурильная труба с навитой на ней стальной лентой). На конце шнека крепят соответствующую режущую коронку (буровое долото), которая врезается в грунт. Разрушенная порода доставляется на поверхность подобно винтовому шнеку (см. 6.3.2.3). Достижение необходимой глубины обеспечивается присоединением дополнительных шнеков.
6.3.5.2 При достижении заданной глубины грунтонос или колонковая труба могут быть опущены через центральный канал трубы шнека, чтобы отобрать пробу со дна скважины, не поднимая всю колонну шнеков с центральным каналом.
6.3.6 Отбор проб грейфером
6.3.6.1 При этом методе инструментом отбора пробы является трос с подвешенным к нему грейфером.
6.3.6.2 Диаметр ствола скважины при таком бурении составляет от 400 до 1500 мм.
6.3.6.3 Этот технический прием предназначен для отбора проб гравия, гальки и валунов размером меньше, чем De/2. Он не годится для твердых связных грунтов и валунов крупнее, чем De/2.
6.3.7 Отбор проб бурением скважин малого диаметра
6.3.7.1 Бурение скважин малого диаметра относится к бурению отверстий диаметром от 30 до 80 мм. В общем случае допускается использовать методы бурения и оборудование, указанные в таблице 2.
6.3.7.2 Отбор проб бурением скважин малого диаметра предназначен исключительно для песков и мелкозернистых грунтов.
При использовании методов бурения скважин малого диаметра следует добиваться того, чтобы размер и масса извлеченных проб были достаточными и пригодными для намеченных лабораторных испытаний.
6.3.7.3 Как правило, качество пробы грунта, полученной бурением скважины малого диаметра, ниже качества пробы, полученной бурением скважин большего размера.
6.3.8 Отбор проб вибрационным бурением
При отборе проб вибрационным бурением трубу с долотом на ее нижнем конце подают в грунт или скальную породу путем вибрации с переменной частотой от 30 до 150 Гц. Частоту регулируют после каждого наращивания бурового инструмента для получения необходимой вибрации.
Если скорость погружения слишком низка, грунтонос или колонковую трубу допускается вращать со скоростью 1 - 5 мин-1. Грунтонос или колонковая труба могут быть оснащены пластмассовым трубчатым вкладышем.
Подписаться на обновления