РЯЗАНОВ БИБЛИОТЕКА С ИЗИСКВАНИЯ ЗА ВЗЕМАНЕ НА ПРОБИ
Тема на магистърската работа: "Изследване на хидравлично задвижван сондажен инструмент за вземане на проби от почви при инженерни и геоложки проучвания" Ръководител: доцент, д-р Рязанов A.N. Рязанов А. Н. Дисертация за научна степен кандидат на техническите науки на тема „Разработване на хидравлично задвижван снаряд за пробиване на инженерно-геоложки кладенци на шелфа“. – 255 стр. (10 - 14 сек.)
Основната задача на инженерно-геоложкото сондиране е изследването на геоложкия разрез и подбора на почвени проби с цел установяване на неговия състав, състояние и физико-механични свойства. Това обуславя редица специфични изисквания за вземане на проби при изграждането на кладенци, които се различават съществено от изискваните при търсене и проучване на полезни изкопаеми.
По време на проучвателното сондиране прекият обект на изследване е тялото на минерал, чиято дебелина, като правило, е многократно по-малка от цялата дължина на кладенеца. За неговото проникване се използва специален режим на пробиване. Сондирането извън посочените граници не е строго регламентирано и може да се извърши без вземане на проби от ядка. При инженерно-геоложки сондажи се прилага специален режим за почти целия сондаж. За да се проучи геоложкият разрез по цялата дълбочина, се взема ядро, което определя основните структурни, текстурни и други характеристики на почвата: последователност в появата на слоеве, дебелина, местоположение на контактите, наличие на включвания, гнезда, грундове, тънки слоеве, консистенция и съдържание на вода. Допълнителни инженерно-геоложки показатели за състоянието и свойствата на скалния масив: плътност, кохезия, ъгъл на вътрешно триене, модул на деформация, се определят от проби от ненарушена структура - монолити, зачийто избор изисква използването на специални устройства и резултатите от пълномащабни геотехнически тестове.
В съответствие с изискванията на действащия ГОСТ 12071-84 "Почви. Вземане на проби, опаковане, транспортиране и съхранение на проби" и широко разпространените препоръки, разработени от Производствено-изследователския институт за инженерни изследвания в строителството (ПНИИС) съвместно с водещи организации в областта на инженерните проучвания, при избора на монолит не се допуска нарушение на структурата на почвата. При вземане на проби от монолити от кладенци с помощта на почвен носител без използване на специални средства, които изключват триенето между него и монолита, максималната дължина на пробега за песъчливи и тинесто-глинести почви не трябва да надвишава 0,7 m.
Носителите на почвата трябва да могат да вземат проби от монолити с естествено съдържание на влага с диаметър, достатъчен за изрязване на почвени проби с размери, определени от наличното оборудване за изпитване на почвата. Понастоящем минималният диаметър на компресионните пръстени, използвани за лабораторни тестове, е 50 mm. В този случай трябва да се вземе предвид наличието на нарушена периферна зона на монолита, чиято дебелина се приема 10 mm за песъчливи и тинесто-глинести почви с индекс на добив по-малък от 0,75, 5 mm за тинесто-глинести почви с индекс на добив над 0,75.
Височината на монолита не трябва да бъде по-малка от неговия диаметър. За избор на монолити по време на инженерно-геоложки проучвания се използват следните методи за потапяне на почвени носители: пробиване, вдлъбнатина, забиване и вибрация. Голямо количество експериментални изследвания, проведени в различни изследователски институти и организации, позволиха да се определи обхватът на горните методи на потапяне. Сондажен почвен носителизбрани са монолити от плътни и средно плътни песъчливи почви, глинести почви с твърда и полутвърда консистенция. Методът с вдлъбнатини на потапяне на почвения носител се използва за избор на монолити от насипни пясъци, както и глинести почви с полутвърда, твърда пластмаса, мека пластмаса, течнопластична и течна консистенция. И накрая, глинести монолити с коефициент на порьозност по-малък от 1,1, глинести почви - по-малко от 0,9, пясъчни глинести почви - по-малко от 0,7 с индекс на консистенция не по-висок от 0,75, се препоръчва да се избират с помощта на задвижващи и вибриращи почвени носители.
Тъй като информационното съдържание е решаващ фактор при оценката на метода за потапяне на почвения носител, е необходимо да се реши кой метод: задвижване или вибриране е по-предпочитан за вземане на проби от нескалисти почви при пробиване на кладенци в морски условия. Многобройни местни и чуждестранни изследвания са установили, че по време на избора на монолити от кладенци по какъвто и да е метод има известна промяна не само във външното състояние на почвата, но и в нейните физични и механични свойства. Докладите отбелязват, че свойствата на почвата се влияят от много голям брой фактори, сред които има и такива, които са свързани с параметрите на метода на потапяне. За устройства, които реализират енергията на удара: вибрационни и задвижвани почвени носители и проби, това е предимно честотата на ударите.
Различни организации проведоха специални проучвания и сравнителни тестове, за да определят степента на съответствие на вибрациите и задвижващите методи на потапяне с изискванията на инженерната геология.
При вибрационно сондиране със сонда с диаметър 100 - 108 mm по данни на Ленинградския институт на железопътните инженери (ЛИИЖТ) почвата се уплътнява от 0 до +0,3 g/cm3. По данни на НИИОСП пробите са уплътнени с 0,03g/cm3. MGRI и Hydroproject отбелязват, че почвата, напротив, се разгражда с 0,13 g/cm3, докато Ленинградският минен институт и Северозападното геоложко управление посочват, че разграждането не надвишава 0,03 g/cm3. В същото време естественото съдържание на влага в почвата не се променя.
Описвайки метода на пробиване на монолити с почвени носители с диаметър 100 mm, Fundamentstroy отбелязва, че се наблюдава увеличение на коефициента на порьозност с 2–3%. Според LIIZhT уплътняването на почвата по същество не се случва. Yuzhgiprovodkhoz установи, че плътността на почвата с метода на шофиране се увеличава средно със 7-9%. Съдържанието на влага в пробите също не се променя.
Анализът на изследванията на процесите, свързани с вземането на проби, показва, че в много случаи по време на вибрационно потапяне механичните свойства на почвата претърпяват по-малко значителни промени от физическите. Според С. С. Сулакшин и И. Г. Шелковников увеличаването на честотата на генерираните въздействия води до по-голямо преразпределение на течни и твърди фази и вероятно преразпределение на леки и тежки елементи. В. С. Владиславлев и С. С. Хворостовски обръщат внимание на факта, че при вибрационния метод елементите на тежките фракции са по-податливи на миграция, отколкото при метода на задвижване. Това се обяснява с факта, че по време на вибрационно потапяне целият снаряд е изложен на смущаващата сила като цяло и в резултат на това засяга пробата, разположена в тръбата на сърцевината, с цялата си вътрешна повърхност. На принципа на промяна на позицията на тежките минерали и обогатяването на подлежащите слоеве с тях се основава действието на устройствата за обогатяване: концентрационни маси, машини за джигиране, вибрационни концентратори.
По този начин, от двата метода за потапяне на пробоотборника в почвата, нискочестотният е по-предпочитан (с честота на ударите неповече от 1 Hz) - управляван. Монолитите, избрани от кладенеца с негова помощ, осигуряват максимално съответствие на свойствата на почвата със свойствата на слоевете на геоложкия разрез.
Сондирането на инженерно-геоложки кладенци в морски условия има значителна разлика от наземното сондиране поради пряка зависимост от хидро- и метеорологични фактори, което води до рязко поскъпване на сондажите. Следователно има тенденция за максимално ускоряване на процеса на изграждане на кладенеца. Вътрешният и чуждестранен опит в геоложките проучвания и инженерно-геоложките сондажи в морето показва, че най-продуктивният начин за пробиване на дълбоки кладенци на континенталния шелф на моретата и океаните е ротационната технология с използване на SSP. Наличието на вертикални премествания на плаващата основа усложнява процеса на вземане на проби и влияе негативно върху целостта на получения монолит. Ако повечето конструкции на сондажни и вдлъбнати почвени носители и пробовземачи, широко използвани както на сушата, така и в морето, им позволяват лесно да се адаптират към приетата технология за ротационно сондиране на офшорни кладенци, тогава практически няма надеждни устройства, които да прилагат метода на задвижване на сондажите и да се използват в условия на вертикални премествания на плаващата основа за получаване на представителна проба и тяхното разработване е спешна задача.
Като се вземат предвид изискванията за изпитване и особеностите на пробиването на офшорни инженерни и геоложки кладенци, е възможно да се формулират първоначалните изисквания, които трябва да бъдат взети като основа за разработването на концепцията за задвижващ пробоотборник. Водещият пробоотборник трябва: