Solución de errores de muestreo en la perforación: técnicas para relleno y suelos blandos

La clave del muestreo para la exploración geológica reside en obtener muestras de núcleos/suelo auténticas, completas e inalteradas, lo que incide directamente en el análisis estratigráfico y las decisiones de ingeniería. Sin embargo, en la construcción real, problemas como la interferencia de escombros de relleno, el derrumbe de las paredes del pozo en suelos blandos y la pérdida de muestras de las capas de arena suelen dar lugar a un muestreo impreciso. La solución fundamental es adaptar las operaciones a las características estratigráficas, controlando la precisión durante todo el proceso, desde la eliminación de obstáculos hasta la protección del pozo y el muestreo. Las siguientes técnicas prácticas para diferentes capas estratigráficas pueden implementarse in situ.

I. Estratos de suelo rellenados: elimine primero los obstáculos y luego tome muestras para evitar la contaminación.

Desafíos del muestreo

Contiene ladrillos, grava, varillas de refuerzo y otros desechos que pueden dañar fácilmente la broca y contaminar la muestra; las paredes sueltas del pozo son propensas a colapsar, lo que genera un muestreo discontinuo.

Técnicas de muestreo precisas

Eliminación preliminar de obstáculos: antes de comenzar la perforación, utilice una pala para buscar obstáculos poco profundos (0 a 3 metros), retirando manualmente grandes piezas de desechos de construcción y varillas de refuerzo; para obstáculos profundos, utilice el "método de aislamiento de revestimiento", insertando un revestimiento con un diámetro de 20 a 30 mm más grande que la broca para proteger la pared del pozo y aislar los escombros.

Compatibilidad de brocas

Seleccione una broca de paso amplio y alta capacidad de eliminación de escoria. Controle la presión de perforación a 8-12 kN y la velocidad de rotación a 60-80 r/min. Proceda lentamente a baja velocidad para evitar que los residuos impacten en la broca.

Procedimiento de muestreo

Limpie la broca cada 2-3 metros para eliminar la escoria. Utilice aire a alta presión para expulsar los residuos sueltos del pozo. Utilice un muestreador de núcleos semicerrado para asegurar que la muestra no esté contaminada con residuos. Inmediatamente después del muestreo, cribe y elimine las impurezas, marcando la sección de muestra limpia.

Garantía de precisión: Después de eliminar los obstáculos, verifique la verticalidad de la pared del pozo (error ≤ 0,3°) para evitar desviaciones de muestreo causadas por la inclinación del pozo.

II. Estratos de suelo blando: Priorizar la protección de los pozos y minimizar las perturbaciones para evitar la deformación de la muestra.

Desafíos del muestreo

El suelo blando y el limo tienen una textura suelta, lo que hace que la pared del pozo sea propensa a colapsar; la perturbación causada por la broca puede provocar fácilmente la compresión y deformación de la muestra, causando la pérdida de las características originales.

Técnicas de muestreo precisas

Medidas de protección del pozo: Use lechada de lodo para proteger las paredes (concentración 1,1-1,2 g/cm³), o pre-soporte con revestimiento de pared delgada para prevenir el colapso de las paredes del pozo; evite paradas prolongadas de perforación (el suelo blando se consolida fácilmente y entierra la broca, perturbando la muestra).

Control de parámetros

Presión de perforación 5-8 kN, velocidad de rotación 40-60 r/min, velocidad de alimentación 2-5 mm/s; baja velocidad y baja presión reducen la alteración del suelo blando; utilice un extractor de núcleos en espiral para reducir la fricción y la compresión entre la muestra y la broca.

Protección de muestreo

Al levantar el muestreador de núcleos, la velocidad debe ser ≤ 0,2 m/min para evitar vibraciones violentas que podrían causar el desprendimiento de la muestra. Tras la extracción, enjuague suavemente el lodo superficial con agua limpia, coloque inmediatamente la muestra en una caja de muestras sellada y etiquétela con la profundidad de muestreo y el nombre de la formación. Evite la exposición directa a la luz solar (el suelo blando es propenso a agrietarse).

Garantía de precisión: Complete el sellado dentro de las 2 horas posteriores a la extracción de la muestra. No presione ni frote la muestra con la mano para garantizar la integridad de su estructura original.

III. Otras formaciones comunes: técnicas operativas específicas

formaciones de arena

Utilice un sistema de protección de pozo de doble capa de "lodo + revestimiento" (concentración de lodo 1,2-1,3 g/cm³), seleccione un muestreador de núcleos tipo bolsa (para evitar la pérdida de muestra de arena) y aumente el caudal de lodo (30-40 L/min) durante la perforación para sacar las partículas de arena.

formaciones de roca dura

Presión de perforación 12-18 kN, velocidad de rotación 80-100 r/min, utilizando una broca de diamante, limpie el orificio cada 5-6 metros; utilice un tubo de extracción de núcleos de diamante para el muestreo de núcleos, con una velocidad de elevación uniforme (0,3-0,5 m/min) para evitar la rotura del núcleo.

Zonas fracturadas

Reducir la presión de perforación (6-10 kN), utilizar perforación segmentada (cada 1-2 metros) y fijar las muestras fracturadas con un aglutinante (como resina epoxi) para evitar su dispersión.

Conclusión

El problema central de la inexactitud en el muestreo de exploración geológica es la discrepancia con las características de la formación: el suelo de relleno prioriza la eliminación y el aislamiento de obstáculos, el suelo blando la protección del pozo y la prevención de perturbaciones, las capas de arena la prevención de pérdidas y la roca dura la prevención de fracturas. Durante las operaciones de campo, es necesario primero investigar el tipo de formación y luego ajustar las herramientas de perforación, los parámetros y los métodos de muestreo según las técnicas mencionadas, garantizando al mismo tiempo el sellado y el etiquetado adecuados de las muestras. Recuerde: La clave del muestreo es respetar las características de los estratos y reducir la perturbación humana para obtener datos de exploración veraces y fiables.