Solução de erros de amostragem em perfuração: técnicas para aterro e solos moles

O cerne da amostragem para exploração geológica é a obtenção de amostras de solo/núcleo "autênticas, completas e não perturbadas", que impactam diretamente a análise estratigráfica e as decisões de engenharia. No entanto, na construção real, problemas como interferência de detritos de aterro, colapso das paredes do furo em solos moles e perda de amostras em camadas de areia frequentemente levam a amostragens imprecisas. A principal solução é "adaptar as operações às características estratigráficas, controlando a precisão em todo o processo, desde a remoção de obstáculos e proteção do furo até a amostragem". As seguintes técnicas práticas para diferentes camadas estratigráficas podem ser implementadas no local.

I. Camadas de solo aterradas: Remova primeiro os obstáculos e, em seguida, colete amostras para evitar contaminação.

Desafios de amostragem

Contém tijolos, cascalho, vergalhões e outros detritos, que podem facilmente danificar a broca e contaminar a amostra; paredes soltas do furo de sondagem são propensas a desmoronar, levando a uma amostragem descontínua.

Técnicas de amostragem precisas

Remoção preliminar de obstáculos: Antes de iniciar a perfuração, use uma pá para sondar a presença de obstáculos superficiais (0-3 metros), removendo manualmente grandes pedaços de entulho e vergalhões; para obstáculos profundos, utilize o "método de isolamento com revestimento", inserindo um revestimento com diâmetro 20-30 mm maior que a broca para proteger a parede do furo e isolar os detritos.

Compatibilidade de brocas

Selecione uma broca de passo largo e alta capacidade de remoção de escória. Controle a pressão de perfuração entre 8 e 12 kN e a velocidade de rotação entre 60 e 80 rpm. Proceda lentamente em baixa velocidade para evitar que detritos impactem a broca.

Procedimento de amostragem

Limpe a broca a cada 2-3 metros para remover a escória. Use ar comprimido para expelir os detritos soltos do furo. Utilize um amostrador de testemunho semi-fechado para garantir que a amostra não seja contaminada por detritos. Imediatamente após a amostragem, peneire e remova as impurezas, marcando a seção da amostra limpa.

Garantia de precisão: Após a remoção de obstáculos, verifique a verticalidade da parede do furo (erro ≤ 0,3°) para evitar desvios de amostragem causados ​​pela inclinação do furo.

II. Camadas de solo mole: foco na proteção do furo, minimizando a perturbação para evitar a deformação da amostra.

Desafios de amostragem

Solos moles e siltes têm textura solta, tornando a parede do furo de sondagem propensa a desmoronamentos; perturbações causadas pela broca podem facilmente levar à compressão e deformação da amostra, causando a perda de suas características originais.

Técnicas de amostragem precisas

Medidas de proteção do furo: Utilize lama de perfuração para proteção das paredes (concentração de 1,1 a 1,2 g/cm³) ou pré-suporte com revestimento de paredes finas para evitar o colapso das paredes do furo; evite interrupções prolongadas na perfuração (o solo mole se consolida facilmente e enterra a broca, perturbando a amostra).

Controle de parâmetros

Pressão de perfuração de 5 a 8 kN, velocidade de rotação de 40 a 60 rpm, taxa de avanço de 2 a 5 mm/s; baixa velocidade e baixa pressão reduzem a perturbação em solos moles; utilize um extrator de núcleo espiral para reduzir o atrito e a compressão entre a amostra e a broca.

Proteção de Amostragem

Ao levantar o amostrador de núcleo, a velocidade deve ser ≤0,2 m/min para evitar vibrações violentas que possam causar o desprendimento da amostra. Após a remoção, lave cuidadosamente a lama superficial com água limpa, coloque imediatamente a amostra em uma caixa de amostra selada e identifique-a com a profundidade de amostragem e o nome da formação. Evite a exposição direta à luz solar (solo macio é propenso a rachaduras).

Garantia de Precisão: Conclua a selagem em até 2 horas após a remoção da amostra. Não pressione nem esfregue a amostra com as mãos para garantir a integridade de sua estrutura original.

III. Outras Formações Comuns: Técnicas Operacionais Direcionadas

Formações de areia

Utilize um sistema de proteção de poço de dupla camada "lama + revestimento" (concentração de lama de 1,2 a 1,3 g/cm³), selecione um amostrador de núcleo tipo saco (para evitar a perda de amostras de areia) e aumente a vazão de lama (30 a 40 L/min) durante a perfuração para remover as partículas de areia.

formações rochosas duras

Pressão de perfuração de 12 a 18 kN, velocidade de rotação de 80 a 100 rpm, utilizando uma broca diamantada, limpando o furo a cada 5 a 6 metros; utilize um tubo de amostragem diamantado para a coleta de testemunhos, com velocidade de elevação uniforme (0,3 a 0,5 m/min) para evitar a quebra dos testemunhos.

Zonas fraturadas

Reduza a pressão de perfuração (6-10 kN), utilize amostragem segmentada (amostras a cada 1-2 metros) e fixe as amostras fraturadas com um aglutinante (como resina epóxi) para evitar dispersão.

Conclusão

A principal questão da amostragem inadequada em exploração geológica é a "incompatibilidade com as características da formação": o solo de preenchimento enfatiza a "remoção e isolamento de obstáculos", o solo mole enfatiza a "proteção do furo e prevenção de perturbações", as camadas de areia enfatizam a "prevenção de perdas" e a rocha dura enfatiza a "prevenção de fraturas". Durante as operações de campo, é necessário primeiro investigar o tipo de formação e, em seguida, ajustar as ferramentas de perfuração, os parâmetros e os métodos de amostragem de acordo com as técnicas acima, garantindo a vedação e a rotulagem adequadas das amostras. Lembre-se: a chave para a amostragem é "respeitar as características das camadas e minimizar a interferência humana" para obter dados de exploração verdadeiros e confiáveis.