6.4.1. Бурение и отбор проб грунта пробоотборниками и грунтоносами различных типов являются основными методами инженерно-геологических изысканий на шельфе. Бурение инженерно-геологических скважин должно выполняться со специализированных буровых судов.
Пробоотбор осуществляется забортными легкими и тяжелыми техническими средствами (ЛТС и ТТС). При инженерно-геологическом бурении выход керна, как правило, должен составлять не менее 80%.
6.4.2. Бурение скважин осуществляется с целью:
установления или уточнения геологического разреза и условий залегания грунтов (в том числе мерзлых и их криогенного строения);
отбора образцов грунтов для определения их состава, состояния, свойств и температуры (по ГОСТ 12071-2000);
проведения полевых исследований грунтов и производства геофизических исследований в скважинах;
установления зон аномально высоких давлений (напорных водоносных горизонтов и газовых скоплений).
Выбор способа и разновидности бурения скважин и отбора в них образцов грунта следует производить исходя из назначения выработок, с учетом условий залегания, вида, состава и состояния грунтов, крепости пород и намечаемой глубины изучения геологической среды. Намечаемые в программе изысканий способы бурения скважин должны обеспечивать необходимую точность установления границ между слоями грунтов (отклонение не более 0,25-0,50 м), возможность изучения состава, состояния и свойств грунтов и их текстурных (и криотекстурных) особенностей в природных условиях залегания.
Назначение точек бурения скважин и их глубину рекомендуется выбирать, используя данные геофизических работ.
При глубине воды менее 10 м могут быть использованы небольшие самоподъемные установки. Зимой при наличии устойчивого припайного льда можно пользоваться обычной технологией бурения на суше с установок на гусеничном или колесном ходу.
Бурение мелких скважин допускается осуществлять погружными установками (типа гидровибрационной установки УГВП-132), позволяющими внедрять в грунт керноприемную трубу.
Для создания устойчивого ствола скважины, требуемого для отбора качественных образцов грунта, следует осуществлять правильный выбор промывочных жидкостей (полимерно-глинистые, водные аттапульгитовые и бентонитовые растворы).
При бурении морских инженерно-геологических скважин на акватории приливных морей необходимо непрерывно производить замеры глубины воды в точке бурения и вводить соответствующие поправки при геологической документации разреза. Следует учитывать, что в открытых шельфовых морях величины приливов-отливов могут достигать 5-8 м, что приводит к существенному искажению данных бурения. Результаты замеров, полученных в период бурения, увязываются с данными эхолотирования при камеральной обработке материалов и используются при построении карты рельефа морского дна.
Бурение и отбор проб в многолетнемерзлых грунтах должны учитываться требования СНиП 2.02.04-88 и СП 11-105-97 (часть IV).
При бурении и отборе проб в газонасыщенных грунтах следует уделять особое внимание вопросам безопасности при отборе проб.
6.4.3. Отбор проб из инженерно-геологических скважин должен производиться в соответствии с ГОСТ 12071-2000 с помощью гидроударных и вдавливаемых пробоотборников, обуривающих и забивных грунтоносов, одинарных, двойных и тройных колонковых труб.
Для пластичных глинистых грунтов применяются вдавливаемые и поршневые грунтоносы (зарубежные - WIP, Shelby, Piston).
Для опробования плотных разностей или мерзлых грунтов используют толстостенные модификации вдавливаемых грунтоносов (толщина стенок более 3 мм).
Пробоотборники ударного действия рекомендуется применять при работе в песках и переуплотненных глинах. Следует учитывать, что отбор ударными грунтоносами менее надежен и часто приводит к получению сильно нарушенных образцов. Его применение допускается в случаях, когда ударный метод отбора является практически единственным способом получения образца грунта (например, при отборе образцов из плотных песков).
При отборе слабых глинистых грунтов, а также мелких и пылеватых песков применяются обуривающие и вдавливаемые грунтоносы с затворным устройством, обеспечивающим частичное или полное перекрытие входного отверстия. Для получения проб ненарушенного сложения из текучих, текучепластичных разностей и илов используется отбор проб при помощи вставных одноразовых полиэтиленовых рукавов, металлической фольги и пластиковых стаканов.
Для опробования пылеватых и мелких песков, глин нормальной плотности и переуплотненных, а также слаболитифицированных пород могут применяться одинарные, двойные и тройные колонковые трубы (при бурении с судов серии 05031, оборудованных установкой вращательного бурения ЗИФ 1200, УРБ-ЗАЗ и др.).
В крупных и гравелистых песках, а также крупнообломочных грунтах с песчаным заполнителем отбор образцов возможен только с помощью специальных методов и устройств (забивной грунтонос малого диаметра, bailer). Могут также использоваться пробоотборники вибрационного действия (ПГС-132, Fugro Vibro Sampler). Для опробования несвязных грунтов также рекомендуется применять расщепляемые, ложковые и шнековые грунтоносы. Они позволяют получать пробы только нарушенного сложения.
Применение одинарной колонковой трубы, как правило, позволяет получать пробы нарушенного сложения из всех видов грунтов из-за вращения керноприемника в процессе бурения. Однако в связных плотных глинистых и полускальных грунтах, при отсутствии видимых деформаций, полученные таким способом пробы могут использоваться для определения прочностных и деформационных свойств. При двойной и тройной конструкции колонковой трубы внутренняя керноприемная часть не вращается, что позволяет получать керн ненарушенного сложения из глинистых и слабосцементированных грунтов.
Для извлечения проб газонасыщенных грунтов используются вдавливаемые герметизированные грунтоносы специальной конструкции. Определение физико-механических характеристик отобранных с их помощью проб производится в барокамере при давлении, соответствующем их природному напряженному состоянию.
Объем опробования грунтов устанавливается исходя из сложности инженерно-геологических условий, требуемой точности определения показателей свойств грунтов, их изменчивости, уровня ответственности проектируемых сооружений и стадии (этапа) изысканий, с учетом требований пп.6.15, 7.16 и 8.19 СП 11-105-97 (часть I). Ориентировочная частота опробования грунтов при бурении инженерно-геологических скважин приведены в табл.6.2.
Таблица 6.2
Интервал глубин опробования от дна моря, м | Шаг опробования, м |
0-10 | 0,2-0,5 |
11-30 | 0,3-1,0 |
31-50 | 0,5-1,5 |
51-70 | 1,0-3,0 |
70-120 | 2,0-5,0 |
более 120 | Определяется программой работ |