انواع روش ها و وسایل حفر گمانه
به منظور آگاهی از شرایط زمین شناسی وژئوتکنیکی اعماق بیشتر زمین ، معمولا گمانه‌هایی حفر می‌شود. گمانه در واقع چاهقائمی است که توسط وسایل مکانیکی درخاکیا سنگ حفر می‌شود. گمانه‌های کم عمق گاه توسط دستگاه ساده‌ای به ناماوگر (auger) که طرز کار آن مانندمته بخاریاست، حفر می‌شوند. حفاریگمانه‌ها به صورتهای مختلف انجام می‌شود. در روشحفاری ضربه‌ایپیشروی توسط ضربات پی در پیبه سر مته تیغه‌ای شکل انجام می‌شود و مدار کنده شده و خرد شده هر چند مدت یکباربوسیله ابزار مخصوصی به نام گل کش از چاه خارج می‌شود. حفاری ضربه‌ای بیشتر درآبرفتها و رسوبات ناپیوسته ، مخصوصا اکتشاف زیر زمینی بکار می‌روند. نمونه‌هایی کهبه این ترتیب بدست می‌آید، کاملا دست خورده است.
در ادامه مطلب به تشریح موارد زیر می پردازیم :
وسایل حفر گمانه
ماشین حفاری
لوله‌های جدار
لوله‌های حفاری
مته حفاری
روش حفر گمانه
برنامه ریزی عملیات حفاری
انتخاب وسایل
فاصله بین گمانه‌ها
عمق گمانه
جهت یابی گمانه
وسایل حفر گمانه: اجزا اصلی یک حفاری آزمایشی یا مغزهگیری عبارت است از یک آزمایش حفاری ، لوله‌های جدار چاه ، لوله‌های حفاری ،سرمته‌های حفاری و ابزارهای نمونه گیر.
ماشین حفاری: ماشین حفاریمتشکل از یک منبع تولید نیرو ،یک دکل برای بلند کردن وسایل ، یکپمپبرای جریان انداختن آب و گل (یا یککمپرسور برای حفاری با هوا) است. وظیفه ماشین حفاری پایین بردن ، چرخاندن و بالاآوردن وسایل حفاری و گرفتن نمونه است. انواع متنوعی از ماشینهای حفاری و وسایل حفرچاه وجود دارد.
لوله‌های جدار: لوله‌های جدار چاه جهت نگاهداشتن گمانه در حالت عادی ، درآغاز حفاری و جلوگیری از ریزش دیواره آن ، که قبلا اشاره شد، بکار می‌رود. مخارجحفر یک گمانه بطور مستقیم بستگی به لوله جدار و قطر گمانه دارد. در صورتی که نیازبه قرار دادن لوله جدار در اعماق مختلف باشد، چاه شکلی تلسکوپی به خود می‌گیرد.
لوله‌های حفاری: لوله‌های حفاری ، ماشین حفاری را به مته حفاری یا نمونهگیرها وصل می‌کند. انتخاب لوله مناسب به عواملی مثل عمق پیش بینی شده برای گمانهنوع نمونه گیر انتخاب شده و قطر مغزه حفاری و از همه مهمتر قدرت ماشین بستگی دارد.
مته حفاری:مته برای بریدنخاکو سنگ بکار می‌رود. سر مته از انواع مختلفی برخور دارند. مانند مته‌های خرد کننده ،مته‌های تیغه‌ای،مته‌های سنگیو مته‌های مغزه گیر.
روش حفر گمانه: مراحل مختلف حفر یک گمانه اکتشافی رابه نحوه زیر می‌توان خلاصه نمود.:
1) نمونه سطحی گرفته می‌شود.
2) لوله جدار آغازین تا عمق 1 متری رانده می‌شود.
3) خاکهای داخل لوله جدار تا 10 سانتیمتری پایین تر از لبه خارج می‌شود (از همینمواد می‌توان جهت حلقه بندی مصالح استفاده کرد.)نمونه گرفته می‌شود.
4) حفاری چاه برای یک متر بعد ادامه می‌یابد. پیشروی با راندن لوله جدار و برداشتنخاکهای داخل آن (مثل مرحله 3) یا با استفاده از گل روان (جهت تثبیت دیواره چاه وبالا آوردن نمونه‌ها) انجام می‌شود.
5) چرخه فوق آن اندازه ادمه می‌یابد تا به عمق دلخواه برسیم (در حفاری یابرنامه‌های حفاری تکمیلی فواصل نمونه گیری به 3 تا 6 متر افزایش می‌یابد.)
6) در برخورد باسنگلبه لوله جدار را در سطح سنگ قرار دادهتا بتوان مغره گیری را با آب تمیز داد. آب سر مته را خنک و تمیز نگهداشته ، از کندشدن آن جلوگیری می‌کند.
7) موقعیت لوله جدار ، لوله حفاری و سر مته یا لوله حفاری و ابزارهای نمونه گیری ،در شروع هر مرحله پیشروی به دقت اندازه گیری و یادداشت می‌شود. باید دقت شود که چاهریزش نکرده باشد و سر مته درست در ته چاه قرار گرفته باشد. همچنین نمونه گیری بایددر 10 سانتیمتری زیر لوله جدار یا در عمق نهایی حفاری قبل از آغاز نمونه گیریباشد.
برنامه ریزی عملیات حفاری: هرگونه برنامه ریزی باید باتوجه به هدفهای حفاریها و مغره گیری ، یعنی دستیابی به نمونه‌هایی از مصالح زمینشناسی برای بررسی ، طبقه بندی و انجام آزمونهای آزمایشگاهی ، اندازه گیری مشخصاتفیزیکی ومهندسی مصالح برجاو دستیابی به اطلاعاتی درموردآب زیر زمینیصورت گیرد. نحوه تکوین یکبرنامه ریزی را به نحو زیر می‌توان خلاصه کرد.
انتخاب وسایل: در انتخاب وسایل باید مرحله مطالعات ، شکل سطح زمین و قابلیتدسترسی آن ، شرایط زمین شناسی ، عمق حفاری و نوع نمونه‌های مورد نیاز مورد توجهقرار گیرد.
فاصله بین گمانه‌ها: در مراحل شناسایی مقدماتی و توجیهی ، گمانه‌ها در جاییحفر می‌شود که بتواند همبریها را ، آنگونه که درنقشه زمین شناسی مهندسیرسم شده ، مشخصنماید. در شرایط یکنواخت طراحی شبکه‌ای از گمانه‌ها که فاصله آنها با توجه به وسعتناحیه مورد بررسی ممکن است از 30 تا 100 متر باشد، واقع می‌شود.
عمق گمانه: عمق گمانه‌ها در محل گود برداریهای روباز برای ساختمانها ،بزرگراهها ،متروو مانند آن ، و حفاریهای بسته مثلتونلهاو در شرایط نامناسب تا اعماق باز همبیشتری نفوذ کند. علاوه بر آن باید بتواند وضعیتسطح پیرو متریکرا مشخص سازد. در مورد اخیرگمانه باید تا مقدار قابل ملاحظه‌ای در زیر گودبرداری پایین برود.
جهت یابی گمانه: گمانه‌های اکتشافی معمولا به صورت قائم حفر می‌شوند. ازحفاری زاویه دار اغلب در توده‌های سنگی و برای اکتشاف درزها ،گسلهاو حفرات انحلالی یا قرار دادن مهار در سنگ و خاک استفاده می‌شود. استفاده از حفاریافقی معمولا برای اکتشاف مسیر تونلها (گمانه پیشاهنگ) تعبیه میل مهار در سنگ و قراردادن ابزارهای اندازه گیری یا انجامزهکشیافقیاست.
باید توجه داشت که دستیابی به گمانه کاملا افقی با اغلبروشهای موجود امکان پذیر نیست. زیرا معمولا در آغاز حفاری ،گرانش زمینسر مته را به سمت پایین می‌کشد. سپس با افزایش پیشروی ، نیروی گرانش به روی وزن زیاد لوله‌های حفاری عمل می‌کند کهممکن است حرکت به سمت بالای سر مته را باعث شود. تغییرات در کیفیت سنگ نیز ممکن استدر تغییر راستای گمانه تاثیر بگذارد.
