Приложение С (обязательное). Размещение прессиометрического зонда в грунте

Приложение С
(обязательное)

Размещение прессиометрического зонда в грунте

С.1 Общие предположения

Проведение прессиометрического испытания и подготовку серии карманов для размещения прессиометрического зонда следует рассматривать вместе. Качество стенки каждого кармана обусловливает качество каждого испытания. Чтобы разместить зонд в грунте и получить действительные прессиометрические параметры по Менарду, способ образования кармана должен быть адаптирован к перечисленному ниже типу грунта (см. таблицу С.2). Если условия естественного залегания грунта неизвестны, то для исключения неожиданностей и сбоев на место проведения исследования должно быть доставлено оборудование для нескольких разных способов испытаний.

Если используется технология размещения зонда в грунте, отличная от способов, перечисленных в С.2 или С.3, то подрядная организация должна быть способной по соответствующему запросу подтвердить, что предложенный способ также дает прессиометрические результаты удовлетворительного качества (см. D.2.2).

С.1.1 Расстояние между испытаниями и минимальная глубина зонда в грунте

В любом случае при прессиометрическом зондировании расстояние между двумя последовательными испытаниями должно быть не менее 0,75 м. Расстояние между расположением центральной камеры зонда для двух последовательных испытаний должно быть равным 1 м.

Глубина z_c ниже уровня земли в прессиометрическом зондировании должна быть не менее 0,75 м.

Зонд должен быть размещен в кармане таким образом, что верхняя часть его длины в расширенном состоянии находилась по меньшей мере на 0,5 м от края кармана.

Если прессиометрический карман создается со дна скважины большего размера, то глубина расположения центральной камеры должна быть не менее 0,75 м от условного дна скважины.

Нижняя часть длины зонда в расширенном состоянии не должна располагаться ближе 0,3 м от дна кармана.

С.1.2 Максимальная длина бурения до размещения прессиометрического зонда

Когда карман выполняют путем бурения, прессиометрический зонд должен быть установлен в этот карман как можно быстрее по завершении бурения (см. С.1.3). Бурение следует проводить отдельно для каждого испытания. Однако возможно бурение сразу для нескольких испытаний, если позволяют грунтовые условия и время, как показано в таблице С.1.

Таблица С.1 - Максимальная непрерывная длина бурения перед испытанием

Тип грунта	Максимальная непрерывная длина стадии бурения или забивки, в метрах
	Адаптированное роторное бурениеb	Ударно-вращательное бурениеb	Задавливание, забивка и виброзабивкаc
Ил и мягкая глина, мягкий суглинок	1а	-	1а
Твердые суглинки	2	2	3
Суглинки средней пластичности	5	4	4
Илистые грунты:
- над уровнем грунтовых вод	4	3	3
- ниже уровня грунтовых вод	2а	1а	-
Рыхлые песчаные грунты:
- над уровнем грунтовых вод	3	2	-
- ниже уровня грунтовых вод	1а	1а	-
Средней плотности и плотные песчаные грунты	5	5	4
Крупные гравий и галька	3	5	3
Крупнообломочные сцементированные грунты	4	5	3
Рыхлые неоднородные грунты, другие грунты, не указанные выше (например, валунная глина)	2	3	2
Выветрелая скальная порода	4	5	3
а Или необходимый интервал между двумя последовательными испытаниями. b См. таблицу С.2 в отношении приемлемой технологии. с Не применяется к способу STDTM (см. С.2.6.3).

С.1.3 Время между подготовкой кармана и испытанием

При изготовлении карманов путем бурения или задавливания стакана прессиометрическое испытание должно быть выполнено сразу же после их изготовления и в течение одной рабочей смены.

Если сам прессиометрический зонд непосредственно забивается или задавливается в грунт внутри щелевой трубы, возможны два способа проведения испытания:

- после остановки забивки на каждой глубине испытания или

- после завершения забивки или задавливания путем обратного подъема колонны обсадных труб или штанг между испытаниями.

Примечание 1 - Первый способ предполагает некоторую задержку во времени между окончанием забивки или задавливания и началом испытания, необходимую для гарантированного восстановления порового давления.

Примечание 2 - Второй способ применяют, только если диаметр колонны обсадных труб такой же, как и диаметр щелевой трубы. Этот способ обеспечивает восстановление порового давления воды для верхних испытаний без дополнительной задержки.

С.2 Способы размещения зонда без смещения грунта

С.2.1 Общие положения

Во-первых, при изготовлении испытательного кармана бурением особое внимание должно быть уделено качеству стенки полученного кармана. Во-вторых, диаметр кармана должен соответствовать диаметру прессиометрического зонда. Для любого требования, не считая способы отбора проб грунта, особенностей пробоотборников и диаметров скважин, ссылка на ИСО 22475-1 является обязательной.

Указания таблицы С.2 должны быть приняты во внимание при выборе метода и соответствующего оборудования.

При выборе метода и оборудования необходимо учитывать, что стенка испытательного кармана должна быть как можно более гладкой, а диаметр кармана должен быть как можно более выдержанным по всей его длине.

Примечание - Если диаметр испытательного кармана значительно изменяется, например по причине отслоения грунта или в случае, когда форма кармана не является цилиндрической, качество испытания будет ухудшаться.

С.2.2 Диаметр режущего инструмента для создания кармана

При определении диаметра необходимого режущего инструмента для бурения испытательного кармана должны быть приняты во внимание три фактора:

- требуемый диаметр кармана;

- излишнее увеличение диаметра кармана в результате раскачивания режущего инструмента, или размывания стенки буровым раствором, или того и другого вместе;

- выпучивание грунта, возникающее между извлечением режущего инструмента и размещением зонда.

Выпучивание или набухание грунта внутрь может быть уменьшено путем использования соответствующего бурового раствора.

Диаметр инструмента должен быть не более 1,08d_c (см. таблицу А.1 и примечание 2 в разделе 1).

При выборе оборудования для места работы в условиях естественного залегания грунта следует иметь в распоряжении несколько разных диаметров режущего инструмента с тем, чтобы выбрать наиболее оптимальный для получения необходимого диаметра кармана.

В зависимости от вида грунта для изготовления прессиометрического кармана может быть использован один из технических приемов, представленных в таблице С.2.

С.2.3 Вращательное бурение

С.2.3.1 Бурение скважины без обсадки (OHD - open hole drilling)

Вращательное бурение без обсадки ствола скважины осуществляется буровой установкой и заключается во вращении бурового снаряда, снабженного породоразрушающим наконечником, с приложением вертикального усилия с транспортировкой выбуренной породы на поверхность вместе с потоком промывочной жидкости.

Примечание - Данный метод не описан в ИСО 22475-1 (см. С.2.1 и С.2.2).

В качестве породоразрушающего наконечника следует использовать долото режущего (лопастного) типа или шарошечное долото для твердых пород специальной конструкции с осевыми выпускными соплами в нижней части долота.

Для разбуривания испытательного кармана выше уровня подземных вод допускается использовать ручной винтовой бур (шнек). Он состоит из двух трубчатых стальных сегментов с режущей кромкой или режущими пластинками шнека, прикрепленными сваркой к общей штанге в форме почти полной трубы, но с диаметрально противоположными продольными прорезями. Лопасти шнека соединяются в нижней части с винтовым буром. Пластины также блокируют выпадение захваченного грунта. Ручку прикрепляют сверху удлинительной штанги.

Ручное шнековое бурение (НА) дает хорошие результаты в глинистом грунте мягкой и средней пластичности.

Примечание - В зависимости от пластичности и классификации грунта использование ручного шнека может быть затруднительным. Стенки кармана могут быть повреждены слишком частыми извлечениями режущего инструмента. Этот способ используется для испытаний на небольшой глубине (от 4 до 6 м).

Напротив, ручное шнековое бурение с осевым нижним выбросом пульпы (НАМ для ручного шнека с буровым раствором) может быть использовано также для стабилизации стенок кармана. Такое бурение может быть использовано в глинах, показывающих предельные давления до 0,5 МПа до тех пор, пока:

- пластины шнека остаются острыми и

- диаметр шнека немного превышает диаметр прессиометрического зонда, но все же находится в пределах, не превышающих на 8 % диаметр зонда.

Необходимо обращать внимание на то, чтобы шнек не просто выдавливал очень мягкий грунт.

С.2.3.2 Технические условия для улучшения работы

Вращающееся буровое долото должно продвигаться вперед в грунте, удовлетворяя при этом следующим условиям:

- низкое вертикальное давление на бурильный инструмент, медленное вращение (меньше 60 об/мин) и

- медленное и управляемое движение буровой жидкости, соответствующей виду грунта, в котором осуществляется бурение.

Буровой раствор должен вызывать минимальное повреждение стенки прессиометрического кармана. Следует применять раствор достаточной вязкости, чтобы транспортировать выбуренную породу на низких скоростях работы насоса.

С.2.4 Бурение проходным шнеком (CFA)

Проходной шнек состоит из короткой стальной спиральной ленты, приваренной к тонкому стальному стержню с режущим наконечником. Этот стержень подсоединяется к буровым штангам или дополнительным секциям шнека, соединенным с бурильной колонной. Диаметр режущего наконечника должен быть немного больше диаметра шнека для предотвращения затирания стенки кармана. Во время извлечения шнек должен вращаться.

Примечание - Данный метод не описан в ИСО 22475-1 (см. С.2.1).

Когда используется проходной шнек с полым стержнем для одновременного бурения и укрепления начального ствола скважины, то конец шнека необходимо держать закрытым. Большую осторожность надо проявлять при снятии заглушки шнека, чтобы не повредить испытательную зону за счет возникшего всасывания.

С.2.5 Роторное колонковое бурение (CD)

При колонковом бурении используют колонковую трубу для отбора керна и вращательный способ бурения.

Оборудование и режущий инструмент следует выбирать с расчетом, чтобы циркуляция глинистого раствора не разрушала прессиометрические испытательные карманы. Применение ИСО 22475-1 ограничено (см. С.2.1 и С.2.2).

Этот способ дает подробное описание литологии и мощности разных слоев грунта. Кроме того, образец керна можно использовать для лабораторных испытаний, но приоритет должен быть отдан качеству стенки кармана.

С.2.6 Вращательно-ударное бурение (RP и RPM)

С.2.6.1 Общие положения

Для грунтов, для которых этот способ является приемлемым (см. таблицу С.2), можно использовать вращательное ударное бурение, заключающееся в проведении прессиометрического зондирования путем подъема и сброса бурового долота под действием пневматического или гидравлического давления. Разрушение грунта под действием бурового долота увеличивается за счет его вращения.

С.2.6.2 Вращательно-ударное сухое бурение (RP)

Удаление выбуренной породы осуществляется продувкой воздухом. При использовании этого способа надо иметь данные о содержании воды, глины и прочности грунта. Этот способ может быть использован главным образом для испытаний на небольших глубинах из-за ограничения в создании необходимого давления воздуха.

С.2.6.3 Вращательно-ударное бурение с использованием буровых растворов (RPM)

При использовании этого способа образование кармана осуществляется быстрым возвратным поступательным и вращательным движением молота. Удаление разбуренного грунта осуществляется за счет циркуляции буровой жидкости.

С.2.7 Задавливаемые, забивные или виброзабивные грунтоносы (РТ, TWT, DT и VDT)

С.2.7.1 Общие положения

Для определенных условий естественного залегания (см. таблицу С.2) грунтонос с круглым поперечным сечением может задавливаться, забиваться и вибрационным способом погружаться в грунт. Труба грунтоноса должна иметь внутренний скошенный режущий край, чтобы минимизировать предварительное напряжение стенки кармана до начала испытания.

Примечание - Устройства для отбора проб, характеризуемые далее, не соответствуют ИСО 22475-1, но их можно классифицировать как методы отбора проб, соответствующие категории выборки С согласно ИСО 22475-1.

С.2.7.2 Залавливаемые грунтоносы (РТ и TWT)

Для создания прессиометрического кармана в мягких и средней пластичности глинистых грунтах и в илистых грунтах выше уровня подземных вод можно использовать задавливаемые грунтоносы. Если карман не может быть получен однократным воздействием, то следует выбрать другой метод изготовления испытательного кармана. Для того чтобы избежать повреждения стенки кармана и нижележащих слоев, которые надо испытывать на деформацию, требуется извлечение полного керна.

Труба должна подниматься на поверхность медленно, чтобы предотвратить выпучивание стенки кармана вследствие эффекта всасывания.

В донных илистых отложениях и мягкой глине следует применять тонкостенные грунтоносы.

С.2.7.3 Забивные (DT) и виброзабивные грунтоносы (VDT)

Для грунтов большей пластичности (см. таблицу С.2) следует применять трубы с толстыми стенками. Их можно забивать трамбовкой или вибрационным молотом.

С.2.8 Щелевая труба с внутренним отделяющимся инструментом и циркуляцией бурового раствора (STDTM)

В некоторых условиях естественного залегания (см. таблицу С.2) можно использовать технический способ STDTM. Он включает в себе создание кармана с использованием открытой щелевой трубы, которая является неотъемлемой частью обсадной трубы для крепления ствола скважины ближе к ее нижнему концу. Можно выбирать один из двух методов:

- обсадная труба забивается с минимальным смещением грунта путем использования режущего башмака с внутренним скосом. Грунт внутри обсадной трубы удаляется соответствующим буровым долотом;

- обсадная труба опускается за счет быстрого возвратно-поступательного действия молота. Бурение проводится одновременно с заглублением обсадной трубы. Режущий инструмент с подачей буровой жидкости либо слегка выступает от башмака обсадной трубы, либо находится на одном уровне с ней.

Перед каждой серией прессиометрических испытаний бурильную колонну извлекают на поверхность. Затем зонд должен быть установлен в центре щелевой трубы.

С.3 Размещение зонда забивной перфорированной трубой (DST)

В структурно неустойчивых грунтах, обладающих плывунными свойствами, при невозможности предотвратить обрушение стенок испытательного кармана зонд можно затолкнуть или забить в грунт непосредственно или внутри щелевой трубы с забивным острием или режущим башмаком.

Между зондом и острием или режущим башмаком должна быть установлена удлинительная труба по диаметру зонда или щелевая труба с тем, чтобы предотвратить эффект уплотнения грунта на уровне зонда.

В некоторых случаях проводится бурение направляющего отверстия значительно меньшего диаметра, чем прессиометрический зонд. Это может потребоваться для облегчения процесса погружения зонда. После бурения небольшого по размеру открытого отверстия карман расширяют до необходимого значения диаметра путем задавливания или вибрационного продвижения зонда.

Таблица С.2 - Руководящие указания для способа размещения прессиометрического зонда

ГАРАНТ:

Начало таблицы С.2. См. окончание

ГАРАНТ:

Окончание таблицы С.2. См. начало