M.A.H.S.A
09-05-2011, 05:30 PM
تاریخچه حفر گمانه بسیار قدیمی است و پیشینیان برای جستجوی آب دردشتهاودره‌هابه حفر گمانه می‌پرداخته‌اند و چونتلمبه اختراع نشده بود، در اغلب موارد آب از چاه (گمانه) به صورت آرتزین خارج شده ویا چهارپایان کار آبکشی را انجام می‌دادند. تا آنجا که تاریخ نشان می‌دهد قدیمیترینگمانه‌ها درچین حفر شده وسیستم حفاری ضربه‌ایکه امروزه در حفر گمانهمورد استفاده قرار می‌گیرد، همان طریقه قدیمی است که در چین متداول بوده است. برایحفر گمانه به اعماق مختلف ، اقطار و در سنگهای گوناگون ، وسایل و تجهیزات و ماشینآلات حفاری در انواع و استانداردهای مختف با تکنولوژیهای گوناگون متداول است
آشنایی
تاریخچه حفر گمانه بسیار قدیمی است و پیشینیان برای جستجوی آب دردشتهاودره‌هابه حفر گمانه می‌پرداخته‌اند و چونتلمبه اختراع نشده بود، در اغلب موارد آب از چاه (گمانه) به صورت آرتزین خارج شده ویا چهارپایان کار آبکشی را انجام می‌دادند. تا آنجا که تاریخ نشان می‌دهد قدیمیترینگمانه‌ها درچین حفر شده وسیستم حفاری ضربه‌ایکه امروزه در حفر گمانهمورد استفاده قرار می‌گیرد، همان طریقه قدیمی است که در چین متداول بوده است. برایحفر گمانه به اعماق مختلف ، اقطار و در سنگهای گوناگون ، وسایل و تجهیزات و ماشینآلات حفاری در انواع و استانداردهای مختف با تکنولوژیهای گوناگون متداول است.
انواع روشها و تکنیکهای حفاری
حفاری شوئیدنی (Wash boring)
این حفاری برای بدست آوردن نمونه‌های خاک ،حفاری اکتشافیبرای بررسیهای اولیه ، حفرگمانه برای برخی آزمونهای برجا از جملهآزمایش SPTبکار می‌رود.
* روش حفاری :
بالا و پایین رفتن سر مته باعث سست شدن مواد زیر لولهتزریق آب می‌شود. آب با فشار زیاد از سوراخ سر مته خارج و خرده‌ها را به خارج هدایت می‌کند.
* مزایا :
نیاز به کارگری با مهارت کم دارد. در همه نقاطی که برایوسایل سبک قابل دسترس باشند، قابل اجرا است.
* محدودیتها :
اجرای عملیات ، مخصوصا در عمق بیش از 10 متر کند است. نفوذ درخاک مقاوم مشکل و درسنگغیر ممکن است. خارج کردن گراول از لولهجدار مشکل است و منجر به کاهش کیفیت نمونه‌ها می‌شود. گرفتن نمونه دست نخورده مشکلاست.
مته دورانی (Ratary drill)
این روش هم نمونه‌های خاک و سنگ را بدست می‌دهدو هم نمونه‌هایی برای انواع آزمایشهای برجا ایجاد می‌کند. این روش در حفر گمانه‌هایغیر قائم برایزهکشی افقی یا ایجاد مهار کاربرد دارد.
* روش حفاری :
پیشروی توسط سر مته برنده که در انتهای لوله حفاری قراردارد و تحتفشار هیدرولیکیاست، انجام می‌شود. دیوارهچاه را معمولا گل نگاه می‌دارد.
* مزایا :
روشی نسبتا سریع است و می‌تواند در همه نوع مواد نفوذ کند. برای همه نوع نمونه گیری مناسب است.
* محدودیتها :جابجا کردن وسایل در زمینهای ناهموار و باتلاقی مشکل است ومحتاج راه مناسب است. همچنین محتاج سکوی تسطیح شده است. کارآیی حفاری با توجه بهاندازه دستگاه متغیر است.
اوگر مارپیچی ممتد
این دستگاه سوراخهایی بهقطر کوچک تا متوسط حفر می‌کند و بطور پیوسته نمونه‌های دست خورده می‌گیرد. معمولادر خاکهای دارای چسبندگی ، که چاه بدون لوله جدار ریزش نمی کند، انجام می‌شود.
* روش حفاری :
حفاری با چرخاندن رشته ممتد اوگرمارپیچی صورت می‌گیرد.
* مزایا :
روش سریع در خاکهای مقاوم و سنگ نرم است. پس از خروج اوگر ،اگر چاه باز باقی بماند، امکان نمونه گیری SPT وجود دارد.
* محدودیتها :پس از خروج اوگر در مواد با چسبندگی کم یا دانه‌ای و یابدون چسبندگی ، چاه ریزش می‌کند و لذا عمق حفاری تا نزدیکی سیستم ایستابی محدودمی‌شود. روشهای نمونه گیری محدود و نمونه‌های بدست آمده دست خورده‌اند.
اوگر میان تهی
این دستگاه سوراخهایی با قطر کمتا متوسط برای نمونه گیری از خاک حفر می‌کند.
* روش حفاری :
روش حفاری مشابه حالت قبل است با این تفاوت که ساقه مجوفبه داخل زمین پیچانده می‌شود تا نقش یک لوله جدا را بازی کند.
* مزایا :
روش سریع خاکهای ضعیف تا نسبتا مقاوم است. گرفتن نمونه‌های SPT و UD امکانپذیر است. در خاکهای مقاوم حاوی لایه‌های شنی ، نفوذ به اعماق زیادمشکل و به داخل قطعات سنگ غیر ممکن است. دست خوردگی قابل ملاحظه‌ای ممکن است بر اثرمته اوگر در خاک بوجود آید.
اوگرهای با قطر زیاد
این روش برای حفر سوراخهای با قطر زیاد (تا 10سانتیمتر) برای کسب نمونه‌های دست خورده و بررسی لایه‌ها در خاکهای دارای چسبندگیکه گمانه نیاز به حایل ندارد، مورد استفاده قرار می‌گیرد.
* روش حفاری :
با چرخاندن اوگر دارای قطر زیاد خاک بریده شده و گمانهحفر می‌شود.
* مزایا :
روشی سریع بوده و بررسی شرایط خاک در زیر زمین از نزدیک راامکانپذیر می‌سازد.
* محدودیتها :
عمق حفاری توسط سطح ایستابی و شرایط سنگ محدود می‌شود. ماشینهای بزرگتر محتاج راه دسترسی مناسب هستند. برای خاکهای بدون چسبندگی ،رسهای نرم و خاکهای آلی مناسب نیست. نمونه‌ها دست خورده است.
حفاری ضربه‌ای
تنها در حفاری چاههای آببکار می‌رود. نمونه‌های شسته شده توسط گل‌کش خارج می‌شود. عمق تا سنگ بستر را مشخصمی‌کند.
* روش حفاری :
سر مته سنگین بالا آورده شده و رها می‌شود تا مواد شکستهشده و یک مخلوطی از خرده‌ها و آب ایجاد شود که توسط گل‌کش با پمپهای ماسه کش خارجمی‌شود. دیواره چاه توسط لوله جدار ، پابرجا نگاه داشته می‌شود.
* مزایا :
روشی نسبتا اقتصادی جهت تعبیه گمانه‌های با قطر زیاد (تا 60سانتیمتر) در انواع مواد است.
* محدودیتها :ابزارها بزرگ و پر زحمت است. در خاکهای قوی و سنگ به کندیانجام می‌شود. اغتشاشات اطراف سر مته که ناشی از ضربات پر انرژی سر مته است، به شدتبر مقادیر SPT تاثیر می‌گذارد. مغزه گیریو نمونه UD سنگ امکانپذیر نیست.
مته چکشی
برای حفر چاه آب و چاههای اکتشافی در داخل قطعه سنگها مناسب است.
* روش حفاری :
مشابه حفاری ضربه‌ای است. شمعی که توسط نیروی دیزل راندهمی‌شود برای راندن لوله جدار مضاعف استفاده می‌شود. در حالی که جریان هوا تراشه‌هارا از لوله داخلی خارج می‌کند.
* مزایا :
نفوذ نسبتا سریع در قطع سنگها و قلوه سنگها است.
* محدودیتها :
مشابه حفاری ضربه‌ای است، با این تفاوت که پیشروی بهمراتب سریعتر است.
مته ضربه‌ای بادی
این روش برای حفر گمانه برایآتشباری،دوغاب زنیو مهار سنگ است. روش سریع برایحفر چالهای با قطر کم در سنگ سخت است. بهترین کاربرد را در سنگهای سخت توده‌ایدارد. نمونه‌ها منحصرا به ذرات و تراشه‌های کوچک است. برای نمونه گیری بکارنمی‌رود. در سنگهای سست دارای شکستگی با لایه‌های رس یاشیل مرطوبممکن است تمام لوله حفاری درسوراخ باقی بماند.
* روش حفاری :
ضربات و چرخیدن سر مته ، سنگ را خرد می‌کند و تراشه‌هاتوسط فشار هوا خارج می‌شود
آشنایی
تاریخچه حفر گمانه بسیار قدیمی است و پیشینیان برای جستجوی آب دردشتهاودره‌هابه حفر گمانه می‌پرداخته‌اند و چونتلمبه اختراع نشده بود، در اغلب موارد آب از چاه (گمانه) به صورت آرتزین خارج شده ویا چهارپایان کار آبکشی را انجام می‌دادند. تا آنجا که تاریخ نشان می‌دهد قدیمیترینگمانه‌ها درچین حفر شده وسیستم حفاری ضربه‌ایکه امروزه در حفر گمانهمورد استفاده قرار می‌گیرد، همان طریقه قدیمی است که در چین متداول بوده است. برایحفر گمانه به اعماق مختلف ، اقطار و در سنگهای گوناگون ، وسایل و تجهیزات و ماشینآلات حفاری در انواع و استانداردهای مختف با تکنولوژیهای گوناگون متداول است.
انواع روشها و تکنیکهای حفاری
حفاری شوئیدنی (Wash boring)
این حفاری برای بدست آوردن نمونه‌های خاک ،حفاری اکتشافیبرای بررسیهای اولیه ، حفرگمانه برای برخی آزمونهای برجا از جملهآزمایش SPTبکار می‌رود.
* روش حفاری :
بالا و پایین رفتن سر مته باعث سست شدن مواد زیر لولهتزریق آب می‌شود. آب با فشار زیاد از سوراخ سر مته خارج و خرده‌ها را به خارج هدایت می‌کند.
* مزایا :
نیاز به کارگری با مهارت کم دارد. در همه نقاطی که برایوسایل سبک قابل دسترس باشند، قابل اجرا است.
* محدودیتها :
اجرای عملیات ، مخصوصا در عمق بیش از 10 متر کند است. نفوذ درخاک مقاوم مشکل و درسنگغیر ممکن است. خارج کردن گراول از لولهجدار مشکل است و منجر به کاهش کیفیت نمونه‌ها می‌شود. گرفتن نمونه دست نخورده مشکلاست.
مته دورانی (Ratary drill)
این روش هم نمونه‌های خاک و سنگ را بدست می‌دهدو هم نمونه‌هایی برای انواع آزمایشهای برجا ایجاد می‌کند. این روش در حفر گمانه‌هایغیر قائم برایزهکشی افقی یا ایجاد مهار کاربرد دارد.
* روش حفاری :
پیشروی توسط سر مته برنده که در انتهای لوله حفاری قراردارد و تحتفشار هیدرولیکیاست، انجام می‌شود. دیوارهچاه را معمولا گل نگاه می‌دارد.
* مزایا :
روشی نسبتا سریع است و می‌تواند در همه نوع مواد نفوذ کند. برای همه نوع نمونه گیری مناسب است.
* محدودیتها :جابجا کردن وسایل در زمینهای ناهموار و باتلاقی مشکل است ومحتاج راه مناسب است. همچنین محتاج سکوی تسطیح شده است. کارآیی حفاری با توجه بهاندازه دستگاه متغیر است.
اوگر مارپیچی ممتد
این دستگاه سوراخهایی بهقطر کوچک تا متوسط حفر می‌کند و بطور پیوسته نمونه‌های دست خورده می‌گیرد. معمولادر خاکهای دارای چسبندگی ، که چاه بدون لوله جدار ریزش نمی کند، انجام می‌شود.
* روش حفاری :
حفاری با چرخاندن رشته ممتد اوگرمارپیچی صورت می‌گیرد.
* مزایا :
روش سریع در خاکهای مقاوم و سنگ نرم است. پس از خروج اوگر ،اگر چاه باز باقی بماند، امکان نمونه گیری SPT وجود دارد.
* محدودیتها :پس از خروج اوگر در مواد با چسبندگی کم یا دانه‌ای و یابدون چسبندگی ، چاه ریزش می‌کند و لذا عمق حفاری تا نزدیکی سیستم ایستابی محدودمی‌شود. روشهای نمونه گیری محدود و نمونه‌های بدست آمده دست خورده‌اند.
اوگر میان تهی
این دستگاه سوراخهایی با قطر کمتا متوسط برای نمونه گیری از خاک حفر می‌کند.
* روش حفاری :
روش حفاری مشابه حالت قبل است با این تفاوت که ساقه مجوفبه داخل زمین پیچانده می‌شود تا نقش یک لوله جدا را بازی کند.
* مزایا :
روش سریع خاکهای ضعیف تا نسبتا مقاوم است. گرفتن نمونه‌های SPT و UD امکانپذیر است. در خاکهای مقاوم حاوی لایه‌های شنی ، نفوذ به اعماق زیادمشکل و به داخل قطعات سنگ غیر ممکن است. دست خوردگی قابل ملاحظه‌ای ممکن است بر اثرمته اوگر در خاک بوجود آید.
اوگرهای با قطر زیاد
این روش برای حفر سوراخهای با قطر زیاد (تا 10سانتیمتر) برای کسب نمونه‌های دست خورده و بررسی لایه‌ها در خاکهای دارای چسبندگیکه گمانه نیاز به حایل ندارد، مورد استفاده قرار می‌گیرد.
* روش حفاری :
با چرخاندن اوگر دارای قطر زیاد خاک بریده شده و گمانهحفر می‌شود.
* مزایا :
روشی سریع بوده و بررسی شرایط خاک در زیر زمین از نزدیک راامکانپذیر می‌سازد.
* محدودیتها :
عمق حفاری توسط سطح ایستابی و شرایط سنگ محدود می‌شود. ماشینهای بزرگتر محتاج راه دسترسی مناسب هستند. برای خاکهای بدون چسبندگی ،رسهای نرم و خاکهای آلی مناسب نیست. نمونه‌ها دست خورده است.
حفاری ضربه‌ای
تنها در حفاری چاههای آببکار می‌رود. نمونه‌های شسته شده توسط گل‌کش خارج می‌شود. عمق تا سنگ بستر را مشخصمی‌کند.
* روش حفاری :
سر مته سنگین بالا آورده شده و رها می‌شود تا مواد شکستهشده و یک مخلوطی از خرده‌ها و آب ایجاد شود که توسط گل‌کش با پمپهای ماسه کش خارجمی‌شود. دیواره چاه توسط لوله جدار ، پابرجا نگاه داشته می‌شود.
* مزایا :
روشی نسبتا اقتصادی جهت تعبیه گمانه‌های با قطر زیاد (تا 60سانتیمتر) در انواع مواد است.
* محدودیتها :ابزارها بزرگ و پر زحمت است. در خاکهای قوی و سنگ به کندیانجام می‌شود. اغتشاشات اطراف سر مته که ناشی از ضربات پر انرژی سر مته است، به شدتبر مقادیر SPT تاثیر می‌گذارد. مغزه گیریو نمونه UD سنگ امکانپذیر نیست.
مته چکشی
برای حفر چاه آب و چاههای اکتشافی در داخل قطعه سنگها مناسب است.
* روش حفاری :
مشابه حفاری ضربه‌ای است. شمعی که توسط نیروی دیزل راندهمی‌شود برای راندن لوله جدار مضاعف استفاده می‌شود. در حالی که جریان هوا تراشه‌هارا از لوله داخلی خارج می‌کند.
* مزایا :
نفوذ نسبتا سریع در قطع سنگها و قلوه سنگها است.
* محدودیتها :
مشابه حفاری ضربه‌ای است، با این تفاوت که پیشروی بهمراتب سریعتر است.
مته ضربه‌ای بادی
این روش برای حفر گمانه برایآتشباری،دوغاب زنیو مهار سنگ است. روش سریع برایحفر چالهای با قطر کم در سنگ سخت است. بهترین کاربرد را در سنگهای سخت توده‌ایدارد. نمونه‌ها منحصرا به ذرات و تراشه‌های کوچک است. برای نمونه گیری بکارنمی‌رود. در سنگهای سست دارای شکستگی با لایه‌های رس یاشیل مرطوبممکن است تمام لوله حفاری درسوراخ باقی بماند.
* روش حفاری :
ضربات و چرخیدن سر مته ، سنگ را خرد می‌کند و تراشه‌هاتوسط فشار هوا خارج می‌شود