Особливості буріння в скельних породах - корисна інформація від компанії «пк доломіт лад»

Скелястий грунт зустрічається в нашій країні досить часто. Робота з ним має свою специфіку, однак при вмілому підході ця порода може послужити відмінним підставою для будь-якого об'єкта. Перш ніж вдаватися в особливості буріння під палі і різновиди застосовуваного для цих цілей устаткування, звернемося спершу до термінології. Згідно Гірської енциклопедії, скелястими іменуються грунти, до складу яких входить одна або кілька гірських порід (кварц, діабаз, граніт, діорит і інші). Основу такої породи найчастіше утворюють пов'язані між собою кристали діаметром 20-25 см. У багатьох регіонах скельний грунт представлений великими монолітними сегментами, що мають вулканічне походження.

особливості структури

Скельна порода має дуже міцну структуру, і це є як її перевагою, так і недоліком. З одного боку, такий грунт може витримати рекордне тиск в 110 Мпа, з іншого - він насилу піддається обробці. Саме це і є основною причиною, по якій буріння під палі на такому грунті має безліч особливостей. Однак якщо вибрати правильну техніку, підібрати відповідний породоразрушающий інструмент і дотримати ряд умов, то фундаменти на скельних породах матимуть незаперечні переваги. Перш за все, в ряді випадків вони можуть являти собою досить прості конструкції. Іноді цілком можна обійтися «стрічкою» неглибокого залягання, «уклавши» її на міцне скельну підставу навіть без піщаної відсипання. Якщо ж вдаватися до більш складним типам фундаментів, можна домогтися рекордної несучої здатності, адже фактично у фундамент перетворюється вся скеля.

Одна зі складностей із зведенням фундаментів на скельних породах полягає в тому, що бурові установки та інше обладнання для паль часто буває важко доставити до місця будівництва. У зв'язку з цим, перш ніж обладнати робочу площадку, рекомендується провести повний комплекс інженерно-геологічних вишукувань з використанням малогабаритної бурової установки. Коли розрахункова фортеця породи буде підтверджена на всій площі майбутнього фундаменту, можна транспортувати на майданчик великогабаритне обладнання для буріння під палі.

Визначення фізико-механічних властивостей скелястих порід

Чим більше даних про властивості породи буде отримано в ході інженерно-геологічних вишукувань, тим простіше буде визначитися з конструкцією фундаменту і підібрати обладнання для його будівництва. На основі цих даних вибирається метод впливу на породу, тип використовуваних доліт, режим буріння, а також склад і консистенція бурового розчину. У нашій статті ми коротко торкнемося кожного з безлічі властивостей скельного грунту і постараємося простежити його вплив на робочий процес.

Щільність грунту є ні що інше, як співвідношення маси породи до її об'єму. Зазвичай цей параметр має дуже важливе значення, проте при зведенні фундаментів на скелястих підставах їм часто нехтують. Причина проста: щільність мінералів, що утворюють масив скелястого грунту, лежить в дуже вузькому проміжку від 2,5 до 2,8 г / см3. Іншими словами, склад скелястої породи змінює її щільність настільки незначний, що для буріння під палі ці значення лежать в рамках похибки.

Міцність скельної породи - це її здатність зберігати форму і не руйнуватися під впливом бурової коронки, Пневмомолот або будь-якого іншого інструменту. Віброзанурювач, наприклад, просто не може пробитися через тверду породу, а тому не використовується на грунтах скельного типу.

Даний показник вимірюється напругою, при досягненні якого порода руйнується. Вимірюється напруга в Мпа. При цьому характеристики міцності можуть змінюватися в залежності від прикладеного до породи деформуючого впливу. Це можуть бути удари, зрушення, стиснення, розтягнення, а також кілька деформують зусиль одночасно.

Скельні породи найбільш стійкі до стиснення. Іншим навантажень вони протистоять трохи гірше. Характеристики міцності показники зменшуються пропорційно зростанню вологості. Особливо це стосується осадових гірських порід - вапняків та пісковиків. Деякі породи мають свої індивідуальні особливості. Шаруваті, наприклад, особливо сприйнятливі до зміни напрямку прикладених зусиль.

Під пружністю породи розуміють її здатність відновлювати колишню форму після припинення дії бурового долота, віброзанурювача або будь-якого іншого інструменту. У випадку зі скельними породами даний параметр характеризується коефіцієнтом Пуассона і модулем Юнга. Певний вплив на пружність грунтів скельного типу надає текстура. Так, наприклад, модуль Юнга буде помітно більше в напрямку, паралельному сланцеватості / шаруватості шару.

пластичність

Одне з найпідступніших проявів пластичності в скельних породах - повзучість. Вона є наслідком прояву деформації при постійному тривалому навантаженні. Щоб протестувати породу на наявність даної властивості, потрібно поставити на неї важку гирю і залишити без руху на тривалий проміжок часу. Якщо після зняття гирі на поверхні утворюється поглиблення, значить дана порода пластична і може бути схильна до повзучості.

Саме пластичність скелястих порід виступає основною причиною нестабільності стінок свердловин, призначених для подальшої установки буронабивних паль. Навіть шнек скельний з кращих сплавів не завжди може зробити проходку без затримок і зволікань.

Твердість скельної породи визначається її здатністю чинити опір занурення шнека, віброударніка або будь-якого іншого стороннього тіла. У мінералогії характеристика твердості визначається практичним методом: кристал піддається строго вивіреному фізичного впливу алмазної головки. На основі глибини залишеної виїмки визначається твердість породи. Однак сучасні бурові установки типу Soilmec і подібних передають деформуюче зусилля за допомогою безлічі зубців шарошечного долота. Контакт ж долота зі скельної породою відбувається не одночасно по всій площі вибою, а по окремим його сегментам. Через зуби на грунт передається потужний тиск, сфокусоване в декількох місцях. Здійснюється вдавлення зубців в гірську породу, за рахунок чого вона сколюється. Саме тому Гірська енциклопедія і сучасні довідники розуміють під міцністю скелястої породи її здатність чинити опір специфічного впливу бурового долота.

Існує ще й така величина, як бурим породах. Вона встановлюється емпірично і показує, з якою швидкістю буде здійснюватися проходка. Для кожного способу буріння під палі складена своя шкала буримости. Але не все так однозначно. Наприклад, віброзанурювач, випереджаюче більшість інших методів за показником буримости, просто не здатний створити напругу, при якому скельна порода зруйнується.

типи впливів

Буріння під палі в скельних породах ділиться по впливу на дві основні групи: механічне і немаханічне. Механічні способи, в свою чергу, діляться на обертальний і ударний методи. При обертальному способі буріння під палі виробляється за рахунок передачі крутного моменту від мотора до породоруйнуючих інструменту - долоту. Ударний метод передбачає дроблення породи за рахунок швидких серій потужних ударів. Раніше для цих цілей використовувалося масивне долото, підвішене на системі тросів. Сьогодні його місце зайняв пневмоударнік. Для допоміжних робіт, таких як виїмка зруйнованої породи зі свердловини і її навантаження в кузов транспорту, використовується грейфер.

До немеханическим методів відносять електродугове, термічне, вибуховий, гідравлічне, термодетонаціонное, полум'яне і інші дії. Інженери-геологи постійно знаходяться в пошуку нових ефективних методів, проте на даний момент жодна технологія не може перевершити колонкове і пневмоударное буріння по частині рентабельності, в той час як шнек двухзаходная як і раніше залишається кращим способом транспортування зруйнованої породи на поверхню.

висновок

Щоб визначити оптимальний метод буріння і підібрати відповідне йому обладнання, інженери-геологи проробляють колосальний обсяг роботи, зіставляючи всі отримані в ході досліджень дані і розраховуючи щільність, пружність, міцність, пластичність і твердість породи. Зрозуміло, можна дати деякі рекомендації і не маючи повного переліку фізико-механічних властивостей скелястого грунту, однак вони будуть носити досить приблизний характер.