Taladro manual para suelo helado. Recomendaciones para la perforación de pozos en suelos helados durante los estudios de ingeniería-geológicos para la construcción. Preparación para la perforación

10/12/2014

Con la llegada del invierno, los visitantes de nuestro sitio nuevamente tienen una pregunta sobre la perforación. suelo congelado porque siempre hay una necesidad de operación durante todo el año de los taladros de motor. El suelo congelado es el más difícil e impredecible de perforar. ¿Cómo elegir el taladro motorizado adecuado para trabajar en invierno y perforar en suelo helado? Incluso la arenisca congelada, ligera y fluida en tiempo cálido año, en invierno puede causar muchos problemas al perforar.

El hecho es que en invierno, el suelo está atado por agua congelada, lo que aumenta la densidad y la masa del suelo, y cuando se perfora, el agua se derrite y la mezcla de agua y suelo se vuelve aún más abrasiva que el suelo seco. El principio básico de la perforación de suelo congelado es que las hojas de la barrena no cortan el suelo congelado. Los cuchillos deben romperlo en pedazos pequeños. Y para esto necesitas potencia y una transmisión fuerte. Los taladros mecánicos más populares para dos operadores: Stihl BT 360, Ground Hog C-71, Efco TR1585, Oleo-Mac MTL85, Iron Mole C-5, Hitachi da300e, definitivamente no harán el trabajo.

Par bajo y riesgo de fallo de la transmisión. Por lo tanto, la única opción es una herramienta de perforación de alta torsión y baja velocidad como (torque de 750 Nm), (torque de 1020 Nm) o Ground Hog HD 99 (torque de 372 Nm). Pero incluso estas máquinas de trabajo pesado no siempre pueden hacer frente al suelo helado, especialmente si necesita perforar agujeros con un diámetro de más de 250 mm. Entonces, solo una plataforma de perforación basada en un tractor u otro equipo de construcción lo ayudará.

Para taladrar suelo helado, especial cuchillos de corte que puede trabajar en un ambiente abrasivo. Las hojas de corte estándar Pengo 35 deben reemplazarse por hojas de carburo más resistentes a la abrasión Pengo 1336. Si hay guijarros o grava en el suelo helado, recomendamos instalar hojas Pengo 5T30. Para que el taladro de barrena comience a perforar, se recomienda que en el punto de perforación, lo rompa con una palanca capa superior suelo, a una profundidad de hasta 30 cm El tiempo de perforación de un agujero en el suelo congelado es diez veces mayor que en el suelo ordinario.

Al perforar, es necesario ejercer una presión vertical significativa sobre el eje del taladro de barrena. Al mismo tiempo, el operador definitivamente debe monitorear la carga excesiva en la transmisión del motor del taladro para que la barrena no se atasque en el suelo y siempre haya un margen en la velocidad de rotación de la barrena y la potencia del motor hidráulico.

Cuando opere el taladro eléctrico en período de invierno, es necesario recordar acerca de Buena elección aceites para sistema hidráulico y motor de gasolina. El aceite sintético de especificación 5W30, VG32, que debe usarse a temperaturas de -5 grados centígrados, es adecuado para el motor.

Esta barrena está diseñada para perforar suelo congelado o rocoso. Esta barrena es una barrena especial, que se puede utilizar para perforar principalmente varios pozos. En particular, es posible perforar pozos para postes con un diámetro de 200 mm y una profundidad de 800 mm. Para lograr una reducción significativa en las fuerzas empleadas en la perforación y al mismo tiempo acelerar el trabajo realizado al perforar tanto en suelo congelado como directamente rocoso, es necesario utilizar cuchillas removibles especiales diseñadas específicamente para esta barrena. Al mismo tiempo, si es necesario, el tornillo se puede reemplazar fácilmente. Cabe señalar que este tornillo la mejor manera Adecuado para taladros de gas que tienen una potencia nominal superior a la media, así como taladros de gas de alta potencia.

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Por regla general, la necesidad de perforar terreno helado puede surgir en Diferentes situaciones. Esto también se aplica a la perforación de pozos de agua, y el trabajo en la extracción de cualquier material y otros trabajos. Pero perforar suelo helado es mucho más difícil de lo normal. Por lo tanto, este asunto debe abordarse más a fondo y con más seriedad.

La perforación de pozos en suelo congelado debe hacerse lentamente, ya que la prisa puede provocar una perforación de mala calidad o la rotura de la herramienta.

Para perforar el suelo con sus propias manos de la manera más correcta y fácil posible, debe seguir algunas reglas muy importantes. Pero tenga en cuenta que las reglas que se describen a continuación se aplicarán específicamente a la perforación en la estación fría. Por lo tanto, para un proceso ordinario de este tipo, pueden despreciarse.

Preparación para la perforación

Antes de comenzar a perforar pozos en suelo congelado, debe elegir la herramienta de perforación adecuada. Para trabajar con este tipo de terrenos, es necesario adquirir un taladro de tal longitud que el manguito del cable con casquillo quede 2 metros más alto que los recortes que hay en el pozo. Esto requiere la presencia de cinceles cruzados o redondeados en la herramienta. Los expertos también aconsejan unirse cantidad requerida varillas de perforación a la broca. Después de todo, el proceso será mucho más productivo.

Taladro cónico (zaburnik) para suelos helados.

Antes de comenzar a trabajar, asegúrese de verificar la confiabilidad del cable con el que obtendrá la herramienta de perforación. Esto es muy importante, porque si el cable se rompe, será muy difícil sacar el taladro, y esto es solo un problema adicional.

Si el pozo a perforar alcanza un metro, es aconsejable soldar placas de acero bastante resistentes en los bordes de trabajo de la broca. Otros no menos buena opcion es la soldadura por electrodo.

Es muy importante durante el desarrollo asegurarse de que buena presion bórax. Generalmente se logra a través de rendimiento óptimo Bordes de trabajo de bits. Si los bordes se vuelven romos con el tiempo, la presión disminuye en consecuencia. La conclusión es afilar los bordes a tiempo.

Al perforar suelos congelados, es muy importante verificar el grado de desgaste de la herramienta de perforación (en particular, los bordes de trabajo) después de cada elevación con un cable. Por regla general, cada tipo de suelo tiene sus propios niveles de desgaste. Por lo tanto, esto debe ser monitoreado constantemente. De lo contrario, en lugar de un orificio normal, aparecerá un orificio en forma de embudo durante el proceso de perforación, donde el taladro se atascará y deteriorará constantemente.

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INDUSTRIAL

E INSTITUTO DE INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA PARA ESTUDIOS DE INGENIERÍA EN LA CONSTRUCCIÓN DE LA CONSTRUCCIÓN DEL ESTADO DE LA URSS

MOSCÚ- 1974

INDUSTRIAL

E INSTITUTO DE INVESTIGACIÓN CIENTÍFICA PARA ESTUDIOS DE INGENIERÍA EN LA CONSTRUCCIÓN DE LA CONSTRUCCIÓN DEL ESTADO DE LA URSS

PARA PERFORACIÓN DE POZOS EN SUELOS CONGELADOS PARA ESTUDIOS GEOLÓGICOS DE INGENIERÍA PARA LA CONSTRUCCIÓN

STROYIZD EN - 1974

como regla, ocurren bajo los regímenes tecnológicos establecidos y especificaciones para perforar un pozo. Como resultado de tales violaciones, hay (d límites aceptables) un aumento en la temperatura de la superficie de las muestras de suelo congeladas y las paredes del pozo. Al mismo tiempo, las muestras obtenidas y los monolitos de suelo son adecuados en términos de calidad para la documentación geológica y la investigación de laboratorio, y en el propio pozo, después de un cierto período de reposo, se restablece un régimen térmico cercano al natural.

1.32. En caso de violaciones irreparables, las distorsiones del régimen térmico de los suelos congelados son muy significativas e irreversibles. Las violaciones fatales ocurren cuando no se observan los regímenes tecnológicos establecidos y las condiciones técnicas para perforar un pozo, así como por otras razones (por ejemplo, en presencia de varios acuíferos, cuando es difícil impermeabilización confiable en el anillo).

1.33. Como resultado de perturbaciones fatales, se produce un aumento excesivo de la temperatura de las muestras de suelo congeladas y las paredes de los pozos, y en ocasiones se descongelan. Al mismo tiempo, las muestras de suelo resultan ser prácticamente inadecuadas para la documentación geológica y la investigación de laboratorio, y el pozo en sí ya no puede utilizarse para la adquisición de registros térmicos.

1.34. Las propiedades específicas de los suelos congelados, asociadas con su régimen de temperatura y estructura criogénica, determinan una serie de requisitos para perforar pozos. Los principales de estos requisitos son:

preservación de la temperatura y estructura de las muestras de suelo extraídas a la superficie;

eliminación de la posibilidad de una violación significativa (irreversible) régimen de temperatura suelos que forman las paredes del pozo.

1.35. Durante la producción de operaciones de perforación en levantamientos en áreas de distribución de suelos congelados, se distinguen: condiciones ligeras, medias, pesadas y especiales (Tabla 2). Las condiciones medias, a su vez, se dividen en ordinarias y mayor complejidad. Las condiciones medias de mayor complejidad son típicas para áreas de distribución de suelo congelado.

Datos de la tabla. 2 debe utilizarse al elegir el equipo de perforación para la transportabilidad.

2. MÉTODOS Y MEDIOS TÉCNICOS PARA LA PERFORACIÓN DE POZOS

ELECCIÓN DEL MÉTODO DE BUREPIA

2.1. El método de perforación se selecciona según las propiedades físicas, mecánicas y térmicas de los suelos congelados, el propósito y la profundidad del pozo, así como las condiciones de trabajo.

2.2. Las características específicas de los suelos helados y los requisitos para su estudio limitan significativamente las posibilidades de uso formas existentes perforación y sus variedades. Solo se permiten aquellos métodos que aseguren la recepción de una muestra de suelo con temperatura y estructura inalteradas y la preservación del régimen térmico natural en el pozo.

2.3 Métodos recomendados para perforar proyectos geotécnicos en suelo congelado son: método de columna "seca" y con purga aire comprimido(en casos individuales con nr<*чыикой охлажденными солевыми или глинистыми растворами); ударно-канатный способ кольцевым забоем (клюющий и забивной), вибрационный способ. Допустимыми являются шнековый и ручной уларно-вращатсльныи способы.

2.4. Se recomienda utilizar el método de perforación de núcleo "seco" para perforar principalmente pozos exploratorios de hasta 30 m de profundidad en suelos no rocosos (congelados duros, congelados con plástico) de categorías IV-VI según la capacidad de perforación 1 . El uso de este método en ultracongelados, de grano grueso. No se recomiendan suelos rocosos monolíticos y fracturados congelados.

Las ventajas de la perforación de núcleos en seco son asegurar la preservación del régimen térmico natural en el pozo, la posibilidad de obtener muestras con temperatura y estructura naturales, y la eliminación de la necesidad de usar fluido de lavado y aire comprimido.

Las desventajas del método de núcleo de perforación "en seco" son la productividad relativamente baja, una pequeña cantidad de penetración por viaje, una gran cantidad de tiempo dedicado a los viajes de ida y vuelta y la dificultad de perforar pozos profundos.

2.3. En combinación con el método del barril sacatestigos "seco", en algunos casos se recomienda utilizar la perforación de rotación lenta utilizando herramientas rompe rocas para la perforación manual (taladro de cuchara, bobinas). El método de rotación lenta se usa al perforar pozos, para conducir suelos arenosos congelados sueltos (usando taladros de cuchara), suelos plásticos congelados con una temperatura cercana a 0 ° C (usando taladros de cuchara y, con menos frecuencia, bobinas).

2.6. El método del núcleo con soplado de aire comprimido se recomienda para perforar pozos exploratorios e hidrogeológicos de hasta 100 m de profundidad o más en pozos sin roca (congelados duros, congelados con plástico), de grano grueso (vacíos que se llenan con hielo) y en suelos rocosos monolíticos y ligeramente fracturados.

No se recomienda el uso de perforación de purga en suelos arenosos y clásticos gruesos poco congelados, así como en suelos rocosos altamente fracturados. El uso de este método es imposible con fuertes entradas de agua en el pozo. La perforación de purga es más apropiada para usar en invierno, cuando no hay necesidad de enfriar el aire comprimido inyectado en el pozo. En peligro de verano, el aire comprimido está muy caliente y en la salida del compresor-g l ■ * ’VOT luego "* erltura hasta 4" 60 C (a temperatura atmosférica Cch-spirit h-20 * C). La inyección de aire caliente en el pozo puede provocar un "descongelamiento" completo del núcleo y una violación irreversible del régimen térmico del pozo.

Tanto en verano como en invierno, el aire inyectado debe tener una temperatura aproximadamente igual a la temperatura media anual del suelo.

Las ventajas del método del núcleo de purga son: poco efecto sobre el régimen térmico natural en el pozo y

Posibilidad de obtener muestras con temperatura inalterada y estructura inalterada; asegurar la posibilidad de excavar pozos profundos en suelos no rocosos y rocosos; alta productividad y penetración significativa por vuelo. En condiciones óptimas, la perforación con purga proporciona un aumento de la velocidad de perforación de 1,5 a 2 veces en comparación con el lavado y una reducción de costos de 1,2 a 1,3 veces.

Las desventajas del método de columna con purga son: alcance limitado; la imposibilidad de perforar en suelos inundados y la voluminosidad de los equipos utilizados.

2.7. El método del núcleo con lavado con soluciones salinas y arcillosas enfriadas se puede utilizar para perforar pozos de hasta 100 mo más de profundidad en suelos rocosos. La perforación con enjuague con soluciones de salmuera enfriada se debe usar cuando se perforan suelos monolíticos o débilmente fracturados, y con enjuague con soluciones de arcilla enfriada, suelos fracturados congelados. De acuerdo con SNiP I-ALZ-69, al perforar pozos en suelos no rocosos congelados y congelados con plástico, está prohibido usar fluidos de lavado.

Las ventajas del método son la posibilidad de perforar pozos de considerable profundidad, alta productividad y penetración significativa por corrida; Las desventajas son un alcance limitado, una alta intensidad de trabajo asociada con la necesidad de preparar una solución de arcilla y mantener una temperatura negativa predeterminada del fluido de lavado.

2.8. Se recomienda la perforación con barrena con matanza anular para levantamientos lineales. Se debe utilizar un taladro de barrena sacatestigos diseñado por el Instituto Central de Investigación del Ministerio de Ferrocarriles y otros como herramienta de corte de roca y sacatestigos.

2.9. El método de cuerda de choque con sacrificio anular se recomienda para perforar pozos de hasta 10-15 m de profundidad en suelos arenosos congelados plásticamente (con una temperatura cercana a 0 ° C) y poco congelados. No se recomienda el uso de este método en suelos rocosos congelados, de grano grueso, congelados y no rocosos. Las copas de conducción se utilizan como herramienta (sin válvula y con válvula).

2.10. Para perforar suelos no cohesivos congelados a alta temperatura que contengan una cantidad significativa de agua no congelada, se debe usar el método de picoteo con cuerda de choque.

Las ventajas del método son el bajo consumo de energía, el poco tiempo dedicado a las operaciones de disparo, la preservación del régimen térmico natural en el pozo, la simplicidad del equipo utilizado y la tecnología de perforación. La desventaja de este método es el alcance limitado en términos de profundidad de perforación, bronceado y tipos de suelo.

"El método vibracional para perforar suelos congelados con fines geológicos y de ingeniería se utilizó por primera vez en Dalstroyproskt. La perforación vibratoria se llevó a cabo con la plataforma de perforación BULIZ-15. Al perforar pozos, se obtuvieron muestras de suelo congelado de buena calidad y una mecánica relativamente alta se alcanzó la velocidad de perforación.

suelos plásticos congelados a alta temperatura sin inclusiones de grañones-material detrítico.

2.12. Para perforar suelos no rocosos y rocosos de baja temperatura y congelados duros, se recomienda utilizar el método de perforación rotatorio por percusión con martillos neumáticos. Este método tiene las mismas ventajas que la purga de columna, pero tiene un mayor rendimiento.

2.13. El método rotativo de percusión manual se puede utilizar para perforar pozos de sondeo y exploración con una profundidad de no más de 15 m en áreas especialmente difíciles de alcanzar con una pequeña cantidad de trabajo. La perforación manual es bastante eficaz cuando se perforan suelos no rocosos congelados con plástico, sueltos y, con menos frecuencia, duros. Debe tenerse en cuenta que la perforación de suelos clásticos gruesos por este método es difícil. Las desventajas de la perforación manual son la baja productividad, una pequeña cantidad de penetración por corrida y una alta intensidad de mano de obra.

2.14. En la perforación manual, se utilizan principalmente barriles sacatestigos cortos (hasta 1-4,5 m) con coronas de carburo estándar y especialmente reforzadas, así como brocas de cuchara (con relleno de hoja convencional y especial), bobinas (brocas espirales). Cuando se perforan suelos arenosos no cohesivos y de grano grueso muy regados, se utilizan achicadores y, con menos frecuencia, brocas.

2.15. Cuando se perforan pozos que cruzan suelos congelados y no congelados intercalados, se recomienda utilizar métodos de perforación combinados (por ejemplo, perforación de testigos "en seco" y cuerda de choque con fondo sólido; testigo "seco" y de rotación lenta; cuerda de choque con fondos anillados y macizos, etc.).

SELECCIÓN DEL EQUIPO

2.17. Para las condiciones de los estudios de ingeniería en áreas de suelos helados, las más adecuadas son las unidades de oruga autopropulsadas con alta capacidad de campo traviesa, así como las máquinas portátiles y estacionarias (plegables para unidades de transporte) que pueden entregarse en el lugar de trabajo. por cualquier medio de transporte.

2.18. Dependiendo de las condiciones de las operaciones de perforación, al elegir el tipo de plataforma de perforación o instalación para la transportabilidad, es necesario guiarse por las instrucciones de la Tabla. 3.

2.19. Como se ha señalado, el método más utilizado en la perforación de suelos congelados es el método básico de perforación "en seco". Al mismo tiempo, solo se puede garantizar una calidad satisfactoria de las muestras de suelo congeladas tomadas a una velocidad de rotación de la herramienta reducida (entre 15 y 60 rpm). El uso de velocidades de rotación más altas de la herramienta puede conducir a una descongelación inaceptable del núcleo muestreado y las paredes del pozo.Junto con esto, de acuerdo con los requisitos para la calidad y el diámetro de las muestras de núcleos de suelo congelado, se recomienda elegir un diámetro mínimo de perforación de al menos 92-112 mm. Por lo tanto, el equipo de perforación seleccionado debe asegurar la perforación de pozos de la profundidad requerida con un diámetro final no

menos de 92 mm con una velocidad de rotación de la herramienta de no más de 60 rpm. Estos requisitos se cumplen en gran medida con las plataformas de perforación de núcleos existentes.

2.20. Para perforar pozos de sondeo con una profundidad hasta el fondo de la capa de deshielo o congelamiento estacional con un diámetro de hasta 89 mm, se recomiendan estaciones de perforación portátiles: Ml, D-10M, PBU-10, PVBSM-15, UPB-25 (UKB-12.5/25). Las máquinas portátiles enumeradas tienen velocidades de rotación de herramientas de perforación, por regla general, en el rango de 100 a 300 rpm. Se recomienda actualizar estas máquinas instalando engranajes reductores.

2.21. Se pueden recomendar equipos de perforación transportables (móviles) (principalmente perforación con cable de percusión con orificio de fondo anular) para perforar pozos en condiciones ligeras y parcialmente medias. Esta tipología incluye instalaciones: UBP-15M, D-5-25, BUKS-LGT, BUV-1B. Estas instalaciones se recomiendan para perforar pozos de hasta 15 m de profundidad con un diámetro inicial de hasta 168 mm en suelos plásticos congelados a alta temperatura (0-0,5 ° C), así como en áreas donde se desarrolla permafrost "isla". En algunos casos, es recomendable montar las instalaciones transportadas sobre patines y transportarlas con un tractor.

2.22. Las plataformas autopropulsadas basadas en vehículos se recomiendan para perforar pozos exploratorios, principalmente en luz

condiciones.<К числу рекомендуемых самоходных установок относятся: БУЛИЗ-15, АВБ-2.М, УБР-2, УГБ-50М, ЛБУ-50. СБУДМ-150-ЗИВ. УРБ-2А. Так же как и перевозимые установки на колесном ходу, са-моходные установки в зимний период целесообразно устанавливать на полозья и транспортировать их трактором. В отдельных случаях эти установки вообще могут быть перемонтированы на тракторную базу.

2.23. Los equipos de perforación sobre orugas autopropulsados ​​se recomiendan para perforar pozos geotécnicos poco profundos en condiciones básicas y medias (parcialmente ligeras). Las instalaciones recomendadas son: URB-1V, LVB-TM, USH-2T, USHB-TM.

2.24. Las plataformas de perforación estacionarias deben usarse en todos los ycjiiHiiit "". al perforar pozos profundos (hasta 100 my más). Pt*M)Mi4i / incrustación fea I punks: 1IZH-2M-100. NK-150. UKB-200/300. "P1F." 100M, SBA-Sh), Por lo general, se instalan en tsp-lik / m cerrados, montados sobre patines y transportados por tractor. En condiciones difíciles, las máquinas se desmontan en bloques y se montan en el sitio.

Las áreas racionales de aplicación, una breve descripción y las características técnicas de las máquinas enumeradas anteriormente se dan en el Apéndice 1.

3. TECNOLOGÍA PARA LA PERFORACIÓN DE POZOS EN SUELOS CONGELADOS

3.1. El grado de impacto del proceso de perforación en las muestras seleccionadas y el régimen de temperatura natural de los suelos congelados están determinados en gran medida por la tecnología de perforación. Es importante elegir correctamente aquellos parámetros de régimen de perforación que tienen un efecto particularmente fuerte en la generación de calor y los pozos. Estos incluyen principalmente la velocidad de rotación de la herramienta de perforación, la carga axial y la temperatura del aire comprimido durante la purga o el fluido inyectado durante el lavado del pozo.

3.2. Un aumento en la velocidad de rotación de la herramienta de perforación conduce inevitablemente a un aumento en la cantidad de calor generado en la zona del fondo del pozo. Para reducir la cantidad de calor liberado durante la perforación, por regla general, es necesario esforzarse por reducir la velocidad de rotación de la herramienta de perforación.

3.3. El aire comprimido y el líquido de lavado que se usa para limpiar el pozo de los recortes, en relación con los suelos congelados, también son portadores del exceso de calor. Por lo tanto, la temperatura del aire que fluye a través del líquido de lavado debe, si es posible, estar cerca de la temperatura de los suelos congelados. El incumplimiento del régimen térmico de perforación con purga de aire comprimido provoca una adherencia intensa de los recortes a las paredes del pozo con la formación de sellos sobre la herramienta de perforación. Al perforar con lavado, las paredes del núcleo se destruyen cuando se descongelan, se forma hielo en el pozo en forma de "lodo" o el pozo se congela.

3.4. Al desarrollar un régimen tecnológico, en primer lugar, es necesario estudiar cuidadosamente todos los materiales sobre la geología del sitio, realizar un análisis exhaustivo del trabajo existente sobre la perforación de un pozo en el área de estudio.

3.5. A la hora de elegir una herramienta de perforación hay que tener en cuenta que el grado de destrucción del suelo con una broca está determinado por su temperatura y propiedades físicas y mecánicas. Placenta-

INTRODUCCIÓN

El desarrollo intensivo de la construcción de capital en Siberia, el Lejano Oriente y el Extremo Norte de la URSS requiere un aumento significativo en el volumen de estudios geológicos y de ingeniería. Las principales características de estas áreas son la amplia distribución de suelos permafrost y condiciones climáticas extremadamente severas. Estas características tienen un impacto significativo tanto en la producción de encuestas en su conjunto como en cada tipo de trabajo por separado.

Las tareas más importantes de los estudios de ingeniería-geológicos en áreas de suelos helados son: búsqueda y selección de sitios y rutas favorables para la construcción; evaluación de las condiciones geológicas de ingeniería (especialmente permafrost) en sitios seleccionados; asignación de sitios desfavorables para la construcción (especialmente aquellos donde se desarrollan procesos y fenómenos físicos y geológicos del permafrost); pronóstico de cambios en el régimen de temperatura de los suelos de cimentación de permafrost y otras condiciones geológicas y de ingeniería del permafrost durante la operación de los edificios y estructuras diseñados. Obviamente, la solución exitosa de estos problemas es posible sobre la base del uso generalizado de las operaciones de perforación. El estudio de suelos congelados a grandes profundidades solo puede realizarse con la ayuda de perforaciones. La integración racional de las operaciones de perforación con otros métodos de investigación (geofísicos, experimentales de campo, fotométricos aéreos, etc.) permite obtener información de la más alta calidad sobre la composición, estado y propiedades físicas y mecánicas de los suelos helados.

La técnica y la tecnología de perforación de suelos congelados difieren significativamente del equipo y la tecnología utilizados para perforar suelos no congelados. Estas diferencias se relacionan principalmente con los diseños de la herramienta de corte de roca y los parámetros operativos de perforación.

La lista de métodos y máquinas de perforación que pueden usarse con éxito para perforar pozos en suelos congelados también es bastante limitada. También hay que tener en cuenta que en zonas donde se distribuyen suelos helados, las operaciones de perforación se complican por la severidad del clima, la imposibilidad en muchos casos de organizar el trabajo en verano (o viceversa, en invierno), la falta de caminos de acceso satisfactorios a los pozos, la lejanía de las bases de reparación y las fuentes de electricidad y. finalmente, la dificultad de asegurar condiciones de vida normales para el personal de servicio. Junto con este trabajo marrón en suelos congelados, las mismas características son inherentes en muchos aspectos, que son características de todos los levantamientos de ingeniería en general. Los requisitos generales para la perforación de pozos con fines topográficos se establecen en las "Recomendaciones para la producción de operaciones de perforación en estudios geológicos de ingeniería para la construcción" (M., Stroyizdat, 1970). En estas Recomendaciones, la atención principal se presta a las características específicas de la perforación de pozos geológicos de ingeniería en suelos congelados.

Publicaciones numéricas nacionales y extranjeras. Los más utilizados fueron los trabajos de A. F. Maramzin, A. M. Magurdu-mooa, I. P. Elmanov y otros, así como la guía metodológica<По-левые геокриологические исследования» (Издательство Академии наук СССР. М.. 1961).

Las recomendaciones están destinadas a los trabajadores que participan en estudios de ingeniería para la construcción en áreas de permafrost, así como al personal científico y técnico de organizaciones de investigación, diseño e ingeniería.

y PROPÓSITO Y CARACTERÍSTICAS DE LA PERFORACIÓN DE POZOS DE INGENIERÍA GEOLÓGICA EN SUELOS CONGELADOS

1.1. Los pozos durante los estudios de ingeniería y geología en suelos congelados se llevan a cabo para resolver las siguientes tareas: establecer la estructura teológica del sitio (sección), composición litológica de los suelos, estado de temperatura de los suelos (congelados o congelados), profundidades de congelación estacional y estacional capas de descongelación, texturas criogénicas y contenido de hielo de los suelos; muestreo de suelo; determinar las condiciones hidrogeológicas de la zona, el régimen térmico de los suelos; interpretación de secciones geoeléctricas y secciones de velocidades de ondas elásticas.

1.2. Los pozos de perforación en las prospecciones se subdividen según:

valor, profundidad de diseño de la perforación, dureza de la roca y estabilidad de las paredes del pozo, condiciones para las operaciones de perforación (principalmente condiciones para el transporte de equipos de perforación).

En mesa. La Figura 1 resume la clasificación de pozos para estudios de ingeniería en construcción.

1.3. En estudios de ingeniería en suelos de permafrost, se recomienda utilizar perforaciones para estudios complejos.

1.4. Pozos de sondeo en prospecciones en áreas donde los suelos de permafrost se distribuyen principalmente para determinar las profundidades de deshielo o congelamiento estacional de los suelos. Los pozos de sondeo predominan en las etapas iniciales de los estudios y se llevan a cabo durante el estudio del permafrost del territorio.

1.5. El propósito de los pozos de exploración es estudiar la sección geológica en detalle. Una muestra de suelo (núcleo) extraída de pozos exploratorios se usa para determinar las características de una sección geológica: la secuencia en la aparición de capas, el estado de los suelos (congelados o no congelados), su espesor y posiciones de contacto, texturales y estructurales características del suelo (estratificación, separación, dispersión, tipos de estructuras, presencia de imprimaciones, nidos, inclusiones, incluido el hielo, etc.), densidad y consistencia del suelo correspondiente a las condiciones naturales, humedad del suelo y contenido de agua, etc. Perforación y el equipo de los pozos de exploración debe garantizar la posterior realización de una observación de temperatura de alta calidad.

Una variedad de pozos exploratorios son pozos técnicos, cuyo objetivo principal es tomar muestras de suelo con una composición natural no perturbada (monolitos) para determinar las propiedades físicas y mecánicas del suelo. A partir de pozos técnicos, se pueden realizar muestreos continuos, a intervalos y únicos de monolitos. En suelos de permafrost, todos los pozos de exploración se utilizan para muestreo y monolitos.

1.6. Los pozos hidrogeológicos se perforan para estudiar las propiedades de filtración de los suelos y para buscar y características de los flujos de agua subterránea, para realizar observaciones experimentales de bombeo, llenado, inyección y régimen de cambios en el nivel del agua subterránea. Las observaciones hidrogeológicas también se pueden realizar en el proceso de perforación de pozos: directamente durante su penetración y en el caso de

el uso de probadores de formación especiales e instrumentos para estudiar intervalos de pozo utilizando el método del medidor de flujo.

Los pozos hidrogeológicos pueden ser simultáneamente pozos exploratorios hasta la apertura de aguas subterráneas. Su principal diferencia con estos últimos es el diámetro de perforación relativamente grande, debido a la necesidad de instalar medios de elevación de agua en el pozo. Si no se establece la tarea de documentación geológica detallada al perforar estos pozos, la perforación puede llevarse a cabo sin muestreo de núcleo.

1.7. Para realizar trabajos especiales en pozos, así como para garantizar la posibilidad de bajar a una persona a ellos, se perforan pozos para fines especiales (por ejemplo, pozos de gran diámetro). Este grupo de pozos también incluye labores, el carácter de trabajo experimental en el que requiere el uso de equipo especial o tecnología especial para su hundimiento.

1.8. Entre las tareas específicas que surgen durante la perforación de suelos helados se encuentran la provisión de la posibilidad de determinar su régimen natural de temperatura en pozos y la selección de muestras para la determinación de características físicas, mecánicas y telofísicas. Las reglas para el muestreo de suelos congelados están determinadas por su composición, temperatura y el propósito del estudio.

1.9. Los pozos se utilizan para la producción de termoexplosión, así como para el trabajo de campo experimental.

1.10. En los pozos hidrogeológicos se pueden realizar los siguientes tipos de trabajos: monitoreo rutinario de cambios en el nivel, temperatura y composición química del agua; determinación de la dirección y velocidad del movimiento del agua subterránea.

1.11. Del número de estudios geofísicos en pozos de exploración se realizan registros de resistividad (RL), sondeos de registro lateral (BKZ) y registros ultrasónicos. Además, los pozos se utilizan como pozos de referencia en la producción de sondeos eléctricos verticales (VES), perfilado eléctrico (EG1) y exploración sísmica.

1.12. Los diámetros de los pozos, según su propósito, por regla general, varían dentro de los siguientes límites:

sondeo .... 33-89 mm

exploración.....108-219 »

hidrogeológico. .hasta 42G mm y más propósito especial > 200 » » >

1.13. La profundidad de diseño de los pozos depende de la etapa de ingeniería y estudios geológicos, así como del espesor de la zona termoactiva de los suelos base.

1.14. Al realizar estudios para un proyecto técnico, la profundidad de los pozos está determinada por la profundidad de las fluctuaciones anuales de temperatura en los suelos, r durante los estudios para dibujos de trabajo, por el espesor de la zona hermética. En el primer caso, la profundidad promedio del pozo es de 12-15 m, en el segundo, de 20-30 m La profundidad de los pozos de sondeo en todos los casos es igual a la profundidad del deshielo estacional o la congelación de los suelos durante la perforación.

1.15. De acuerdo con la nomenclatura de suelos según SNiP N-B. 6-66 Los suelos congelados según su estado se dividen en congelados y congelados.

1.16. Los suelos congelados son rocas firmemente cementadas por hielo, caracterizadas por una fractura relativamente frágil; son prácticamente incompresibles. Los suelos congelados incluyen suelos arenosos y arcillosos si su temperatura es más baja (en °С):

para arenas polvorientas

e franco arenoso » franco » arcilloso. . ,

1.17. Los suelos congelados con plástico incluyen suelos cementados con hielo con propiedades viscosas (debido al contenido de una cantidad significativa de agua descongelada en ellos). Estos suelos se caracterizan por la capacidad de comprimirse bajo cargas. Los suelos congelados plásticamente incluyen suelos arenosos y arcillosos con un grado de llenado de poros con hielo y agua descongelada G ^ 0.8, si su temperatura está en el rango de 0 ° C a los valores especificados para suelos duros congelados.

1.18. Los suelos congelados sueltos incluyen suelos arenosos y de grano grueso que no están cementados por hielo (debido a la baja humedad).

la presencia de hielo en ellos (en forma de hielo-cemento, así como inclusiones y capas intermedias de hielo); cambio en el régimen de temperatura de los suelos en violación de las condiciones naturales; cambio en las propiedades físicas y mecánicas de los suelos cuando cambia su temperatura.

1.19. Las características específicas de los suelos de permafrost que deben tenerse en cuenta al asignar regímenes de perforación incluyen:

1.20. Cuando la temperatura del suelo congelado cambia, la cantidad de hielo-cemento cambia y el suelo puede pasar de un estado sólido a un estado de congelación plástica (con un aumento de la temperatura), y viceversa.

Los suelos poco congelados y los suelos rocosos monolíticos, por regla general, no cambian sus propiedades mecánicas cuando cambia su temperatura. Los suelos rocosos y de grano grueso fracturados, cuyas grietas y huecos están llenos de hielo, pueden cambiar sus propiedades mecánicas durante el deshielo.

1.21. Los suelos de permafrost, en comparación con suelos similares no congelados, tienen propiedades de mayor resistencia debido a la capacidad de cementación del hielo.

1.22. Los principales factores que afectan la perforabilidad de los suelos congelados son la composición, la estructura criogénica, la temperatura, las propiedades físicas, incluida la parte mineral de los suelos, que generalmente determinan su dureza, viscosidad, abrasividad y otras propiedades. A continuación se presenta una breve descripción de los principales tipos de suelos congelados.

1.23. Los suelos congelados con textura masiva se caracterizan por la presencia de hielo principalmente poroso y tienen un contenido de hielo pequeño debido a las inclusiones de hielo (igual o inferior a 0,03 del volumen de suelo congelado). Estos suelos tienen una alternancia relativamente uniforme de partículas minerales, cristales de hielo poroso (hielo-cemento), que mantienen unidas las partículas minerales en una masa monolítica, e inclusiones de hielo raras. Suelo congelado con texto en capas y reticulado-

Los enjambres se caracterizan por una alta humedad, tienen un contenido de hielo (debido a las inclusiones de hielo: lentes y capas intermedias) de más de 0,03 volúmenes.

1.21 Los suelos congelados en casi todos los casos contienen agua no congelada, cuya cantidad depende de la temperatura, composición y salinidad del suelo. La presencia de agua descongelada en los poros de los suelos congelados les confiere la propiedad de plasticidad en su estado natural.

1.25. Los suelos duros congelados, debido al bajo contenido de agua descongelada, se caracterizan por una menor plasticidad. Al perforar, estos suelos se dividen con una broca de aleación dura a lo largo del plano de ruptura del hielo, lo que produce grandes recortes de detritos.

1.26. Debido al contenido significativo de agua no congelada, los suelos plásticos congelados se caracterizan por una mayor plasticidad y viscosidad. Debido a su alta plasticidad, estos suelos se destruyen más lentamente durante la perforación y requieren un aumento del par, la presión y la potencia del fondo del pozo durante la perforación con núcleo o un aumento de la energía y la frecuencia de los impactos durante la perforación con percusión.

1.27. Los suelos sueltos congelados y los suelos rocosos monolíticos, debido al bajo contenido de humedad, son similares a los suelos no congelados en cuanto al grado de perforación.

1.28. Las propiedades de los suelos helados son muy sensibles a la menor perturbación del régimen térmico natural de estos últimos. Por lo tanto, al perforar pozos, la temperatura de los suelos congelados no debe distorsionarse significativamente.

1.29. Durante la perforación, el régimen térmico natural y la estructura de los suelos congelados pueden cambiar bajo la influencia de los siguientes factores:

liberación de calor como resultado de la fricción de las partes activas de las puntas de corte de roca, tubos sacatestigos, perforadoras cuchara y otros muestreadores de suelo sobre la muestra (testigo) y la pared del pozo;

intercambio de calor en el pozo entre el agente de limpieza del pozo (líquido de lavado, aire comprimido), si se utiliza este último, y el suelo circundante; entre las paredes del pozo y el aire exterior, si la cabeza del pozo no se cierra durante largas pausas en la perforación; y también como resultado de la circulación de aguas superficiales y subterráneas en el pozo y en el espacio anular.

1.30. El régimen térmico en un pozo termométrico perforado se distorsiona significativamente en caso de violación de la transferencia de calor natural en la superficie del suelo, bajo la influencia de los siguientes factores:

perturbación significativa en la superficie del suelo vegetal (incluyendo hierba, musgo), así como la capa de nieve dentro del sitio de perforación, a una distancia aproximadamente en un radio del pozo, igual a su profundidad;

incumplimiento de las normas y requisitos existentes de las operaciones de registro térmico al instalar un conductor de superficie y equipo especial * ”y la cabeza de un conductor de superficie o cadena de revestimiento.

Las violaciones del régimen térmico natural de los suelos congelados bajo la influencia de los factores anteriores pueden eliminarse en algunos casos, en otros resultan inamovibles.

1.31. En el caso de violaciones subsanables, las distorsiones son insignificantes y reversibles. Infracciones corregibles como