Устранение ошибок отбора проб при бурении: методы обратной засыпки и работы на мягких грунтах

Основой геологоразведочного отбора проб является получение «аутентичных, полных и нетронутых» образцов керна/грунта, что напрямую влияет на стратиграфический анализ и инженерные решения. Однако в реальных условиях строительства такие проблемы, как помехи от обломков засыпки, обрушение стенок скважины в мягких грунтах и ​​потеря образцов из песчаных пластов, часто приводят к неточному отбору проб. Ключевым решением является «адаптация операций к стратиграфическим характеристикам, контролируя точность на протяжении всего процесса, от удаления препятствий до защиты скважины и отбора проб». Следующие практические методы для различных стратиграфических слоев могут быть реализованы на месте.

I. Засыпанные слои почвы: сначала удалите препятствия, затем отберите образцы, чтобы избежать загрязнения.

Проблемы отбора проб

Содержит кирпичи, гравий, арматуру и другой мусор, который может легко повредить буровую коронку и загрязнить образец; неплотно прилегающие стенки скважины склонны к обрушению, что приводит к прерыванию отбора проб.

Точные методы отбора проб

Предварительное устранение препятствий: перед началом бурения используйте лопату для обнаружения неглубоких препятствий (0–3 метра), вручную удаляя крупные куски строительного мусора и арматуры; для глубоких препятствий используйте «метод изоляции обсадной трубы», вставив обсадную трубу диаметром на 20–30 мм больше, чем буровая коронка, чтобы защитить стенки скважины и изолировать мусор.

Совместимость со сверлами

Выберите сверло с широким шагом зубьев и высокой эффективностью удаления шлака. Давление сверления контролируйте на уровне 8–12 кН, а скорость вращения — на уровне 60–80 об/мин. Двигайтесь медленно, на низкой скорости, чтобы избежать попадания стружки на сверло.

Процедура отбора проб

Очищайте буровую коронку каждые 2–3 метра от шлака. Используйте сжатый воздух для продувки скважины от остатков породы. Используйте полузакрытый керноотборник, чтобы убедиться в отсутствии в образце посторонних частиц. Сразу после отбора пробы проведите просеивание и удалите примеси, отметив чистый участок образца.

Обеспечение точности: После устранения препятствий проверьте вертикальность стенки скважины (погрешность ≤ 0,3°), чтобы избежать отклонений отбора проб, вызванных наклоном скважины.

II. Мягкие грунтовые слои: особое внимание защите скважины, минимизация помех для предотвращения деформации образца

Проблемы отбора проб

Мягкая почва и ил имеют рыхлую текстуру, что делает стенки скважины склонными к обрушению; воздействие буровой коронки может легко привести к сжатию и деформации образца, что приведет к потере первоначальных характеристик.

Точные методы отбора проб

Меры защиты скважины: Для защиты стенок использовать буровой раствор (концентрация 1,1-1,2 г/см³) или предварительно укрепить их тонкостенной обсадной трубой, чтобы предотвратить обрушение стенок скважины; избегать длительных остановок бурения (мягкая почва легко уплотняется и засыпает буровую коронку, нарушая образец).

Контроль параметров

Давление бурения 5-8 кН, скорость вращения 40-60 об/мин, скорость подачи 2-5 мм/с; низкая скорость и низкое давление уменьшают воздействие на мягкий грунт; используйте спиральный керноотборник для уменьшения трения и сжатия между образцом и буровой коронкой.

Защита выборки

При подъёме керноприёмника скорость должна быть ≤0,2 м/мин, чтобы избежать резких вибраций, которые могут привести к отслоению образца. После подъёма аккуратно промойте поверхностный ил чистой водой, немедленно поместите образец в герметичный контейнер для образцов и наклейте на него этикетку с указанием глубины отбора пробы и названия пласта. Избегайте попадания прямых солнечных лучей (мягкая почва склонна к растрескиванию).

Гарантия точности: Завершите герметизацию в течение 2 часов после извлечения образца. Не сдавливайте и не трите образец руками, чтобы сохранить целостность его первоначальной структуры.

III. Другие распространённые образования: целевые методы работы

Песчаные образования

Использовать двухслойную систему защиты скважины «буровой раствор + обсадная колонна» (концентрация бурового раствора 1,2-1,3 г/см³), выбрать керноотборник мешочного типа (для предотвращения потерь проб песка), а также увеличить расход бурового раствора (30-40 л/мин) во время бурения для выноса частиц песка.

Твердые скальные образования

Давление бурения 12-18 кН, скорость вращения 80-100 об/мин, алмазной коронкой прочищайте скважину каждые 5-6 метров, для отбора керна используйте алмазную колонковую трубку, с равномерной скоростью подъема (0,3-0,5 м/мин) во избежание поломки керна.

Трещиноватые зоны

Уменьшите давление бурения (6–10 кН), используйте сегментированный отбор керна (отбор керна каждые 1–2 метра) и зафиксируйте разрушенные образцы связующим веществом (например, эпоксидной смолой), чтобы предотвратить рассеивание.

Заключение

Основная проблема неточного отбора проб при геологоразведочных работах заключается в «несоответствии характеристикам пласта»: для грунта обратной засыпки акцент делается на «удалении препятствий и изоляции», для мягкого грунта – на «защите скважин и предотвращении нарушений», для песчаных пластов – на «предотвращении потерь», а для твердых пород – на «предотвращении трещин». В ходе полевых работ необходимо сначала исследовать тип пласта, затем скорректировать буровой инструмент, параметры и методы отбора проб в соответствии с вышеизложенными методиками, обеспечивая при этом надлежащую герметизацию и маркировку проб. Помните: ключ к отбору проб – «уважение характеристик пласта и минимизация вмешательства человека» для получения достоверных и надежных данных геологоразведочных работ.