Bài giảng hướng dẫn thực tập khoan khai thác bài 2 đh bách khoa TP HCM

BÀI GIẢNG HƯỚNG DẪN THỰC TẬP KHOAN - KHAI THÁC BÀI 2: KHOAN KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH CBGD : ThS ĐỖ QUANG KHÁNH ThS HOÀNG TRỌNG QUANG ThS BÙI TỬ AN Bộ môn : Khoan Khai thác Tel : 84-8-8654086 Mục lục I Nội dung yêu cầu thực tập II Cơ sở lý thuyết 2.1 Giới thiệu 2.2 Các phương pháp khoan 2.3 Lấy mẫu đất 2.4 Bảo quản ghi nhãn mẫu 2.5 Các thí nghiệm hố khoan III Điều kiện thực tập cách thức tổ chức Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 128 BM KHOAN & KHAI THÁC I NỘI DUNG VÀ YÊU CẦU THỰC TẬP ‰ Nội dung: ™ Tổ chức đội khoan khảo sát địa chất công trình ™ Công tác chuẩn bị ™ Thực quy trình thi công lỗ khoan ™ Qui trình lấy mẫu nguyên dạng ™ Cách bảo quản ghi nhãn mẫu ™ Các thí nghiệm trường ™ Ghi chép số liệu trường ™ Lấp lỗ khoan thu dọn trường Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 129 BM KHOAN & KHAI THÁC NỘI DUNG VÀ YÊU CẦU THỰC TẬP ‰ Yêu cầu thực tập: ™ Ghi chép chung buổi thực tập (ngày thực tập, địa điểm, đặc điểm công trình ) ™ Ghi chép tổ chức đội khoan ™ Tham gia thực công tác chuẩn bị trước khoan: (Chuẩn bị mặt bằng, đưa máy khoan vào vị trí, dựng tháp ) ™ Trình bày vẽ lại sơ đồ bố trí thiết bị dụng cụ khoan khảo sát địa chất công trình ™ Tham gia vận hành thao tác khoan khảo sát ĐCCT Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 130 BM KHOAN & KHAI THÁC NỘI DUNG VÀ YÊU CẦU THỰC TẬP ™ Tham gia thực báo cáo quy trình lấy mẫu, mô tả đánh giá chất lượng mẫu ™ Tham gia thực báo cáo công tác bảo quản ghi nhãn mẫu ™ Tham gia thực báo cáo công tác thí nghiệm trường thực tập ™ Vẽ, mô tả cột địa tầng vị trí thực tập khoan khảo sát ĐCCT ™ Tham gia công tác lấp lỗ khoan thu dọn trường Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 131 BM KHOAN & KHAI THÁC II CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 Giới thiệu 2.2 Các phương pháp khoan 2.3 Lấy mẫu đất 2.4 Bảo quản ghi nhãn mẫu 2.5 Các thí nghiệm hố khoan Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 132 BM KHOAN & KHAI THÁC 2.1 Giới thiệu ‰ Có nhiều phương pháp khảo sát địa chất công trình tổ hợp phương pháp áp dụng để đáp ứng yêu cầu kỹ thuật ‰ Việc lựa chọn phương pháp khảo sát cần phải nghiên cứu, xem xét cán khảo sát địa chất công trình Các phương pháp xem điểm lộ, hố thử nông, sâu, giếng khoan, lò dọc vỉa ‰ Trong phạm vi tài liệu quan tâm đến phương pháp khoan khảo sát địa chất công trình bao gồm kiểu khoan tay, khoan đập cáp nhẹ, khoan guồng xoắn khoan xoay máy Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 133 BM KHOAN & KHAI THÁC 2.2 Các phương pháp khoan KHOAN TAY KHOAN ĐẬP CÁP NHẸ KHOAN GUỒNG XOẮN KHOAN XOAY MÁY Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 134 BM KHOAN & KHAI THÁC Khoan tay • Phương pháp khoan tay dùng thiết bị nhẹ thao tác tay, cần khoan thường dùng loại nhỏ mỏng Φ34, Φ42mm, lưỡi khoan có đường kính từ 75-132mm gồm có kiểu lưỡi khoan: xoắn ruột gà, lưỡi khoan thìa, lưỡi khoan hợp kim, choòng đập, ống múc mùn khoan ống mẫu theo quy phạm khác • Ví dụ ống mẫu thành mỏng Φ75 theo quy phạm ASTM, ống mẫu đường kính Φ110 gồm hai mảnh tháo rời theo quy phạm Liên xô cũ Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 135 BM KHOAN & KHAI THÁC Khoan tay ƒ Khoan xoay tay kết hợp với khoan đập tay phải khoan qua khối đất cứng sạn laterite, đá lăn phải dùng hệ đòn bẩy vuông góc với cần khoan Kéo cần khoan tay thả với dụng cụ rơi tự sợi dây mềm ƒ Trong khoan xoay tay, cần tăng tải trọng lên đáy người ta gia tải lên đầu cần vật liệu đá gang, thép ƒ Tùy theo loại đất khoan xoay, xoay-đập tay đạt chiều sâu tới 30m đất đá cấp I-II, đất cấp III đạt chiều sâu từ 15-20m ƒ Tháp khoan dùng loại ba chân ống thép mỏng gỗ, trường hợp khoan độ sâu 6m không cần dùng tháp Khoan tay thuận lợi vùng chật hẹp, lầy lội, khó thi công Tuy nhiên có nhiều hạn chế phạm vi sử dụng Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 136 BM KHOAN & KHAI THÁC Mẫu đất không nguyên trạng mẫu thử nhỏ từ đá ™ Các mẫu không nguyên dạng lớn hơn, cần cho số thí nghiệm phòng có kệ đựng hộp túi chất đẽo chắn ™ Hộp đựng mẫu đánh số tờ phiếu mẫu nhỏ xé nhãn mẫu phải cho vào hộp, nắp Một nhãn giống hệt phải dán cẩn thận bên hộp lớp bọc cách nước (sáp chất dẻo) ™ Các hộp đựng phải đóng gói cẩn thận để đề phòng hư hỏng trình chuyên chở ™ Trong khoảng thời gian mẫu để trường hoạc đường vận chuyển đến kho, chúng phải cách li chống sương chống bị nung nóng mức ™ Đối với mẫu đá nhỏ, số hiệu mẫu phải ghi sơn bề mặt mẫu gắn nhãn Sau mẫu phải bọc vài tờ giấy đựng hòm gỗ Nên đặt giấy bọc nhãn Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 173 BM KHOAN & KHAI THÁC Mẫu lấy ống ‰ Những khiến nghị sau áp dụng cho tất mẫu lấy ống trừ loại lấy ống thành dày ‰ Những điều cần thận trọng giữ bảo quản mẫu phải tuân thủ yêu cầu tối thiểu đồi với mẫu lấy phương pháp thông thường ‰ Trong trường hợp đặt biệt cần phải có biện pháp phòng ngừa tỉ mỉ ‰ Đối với mẫu giữ ống ống lót phải tuân theo qui trình: sau mẫu khoan đào lấy phải gọt bỏ đầu mút (chừng 25mm) phần đất bị phá hoại đầu ống mẫu Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 174 BM KHOAN & KHAI THÁC Mẫu lấy ống ‰ Sau phải bọc vài lớp sáp nóng chảy, tốt sáp vi tinh, đặt đầu mút dày khoảng 25mm Sáp nung chảy nguội tốt Điều chủ yếu thành ống phải không dính đất ‰ Nếu mẫu xốp, nên đặt trước tờ giấy sáp lên đầu mẫu Mọi khoảng trống lại đầu mút ống, ống lót sáp phải nhét chặt vật liệu bị nén lún mẫu khả hút nước từ mẫu; đậy tám nắp kín khít vặn chặt mũ có ren đầu ống đựng ống lót Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 175 BM KHOAN & KHAI THÁC Mẫu lấy ống ‰ Đối với mẫu khác phải tuân theo quy trình sau: mẫu không giữ ống – phải bọc toàn số lớp parafin nóng chảy, tốt loại sáp vi tinh, sau gỡ khỏi dụng cụ lấy mẫu; sau phải nhét chặt vật liệu thích hợp vào hộp đựng kim loại chất dẽo ‰ Nắp hộp đựng phải giữ chặt băng dính Nếu mẫu xốp cần phủ giấy sáp trước dùng sáp chảy Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 176 BM KHOAN & KHAI THÁC Lấy lõi khoan xoay bảo quản ‰ Sau ống đựng lõi mẫu kéo lên mặt đất phải cố gắng giữ gìn lõi Đảm bảo cho chất lượng lõi giữ gần giống trạng thái tự nhiên tốt, mẫu lưu kho thức ‰ Ngoại trừ trường hợp đá nguyên khối tương đối bền chắc, lõi tránh khỏi bị phá hoại tháo từ ống mẫu giữ vị trí thẳng đứng, đem đặt vào hộp ‰ Ống mẫu phải giữ vị trí nằm ngang đùn lõi ra, vào khay, theo cách để tiếp tục có chỗ tựa Khi đẩy lõi tốt theo hướng chui vào ống ‰ Thiết bị đẩy lõi nên kiểu pittông, tốt kiểu vận hành khí, kiểu đẩy áp lực nước làm cho nước tiếp xúc với lõi làm hỏng ứng suất đột biến Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 177 BM KHOAN & KHAI THÁC Lấy lõi khoan xoay bảo quản ‰ Cần nhận xét đá yếu, bị phong hóa nứt nẻ, việc đẩy lõi dẫn tới phá vỡ lõi dù có làm cẩn thận ‰ Khi lấy lõi khỏi ống xếp vào hộp, phải thận trọng đặc biệt phải đảm bảo cho mẫu không bị đảo lộn đầu thành đầu kia, mà nằm vị trí ‰ Các độ sâu từ mặt đất phải ghi dấu không tẩy xóa được, ngăn nhỏ có kích thước đường kính lõi, xen vào đoạn lõi lấy từ hiệp liên tiếp ‰ Ở chổ không lấy lõi lấy mẫu thử nhỏ từ lõi để dùng cho mục đích khác phải rõ khối gián cách có chiều dài thích hợp Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 178 BM KHOAN & KHAI THÁC 2.5 Các thí nghiệm hố khoan Thí nghiệm cắt cánh (Van shear test) Thí nghiệm SPT (Standard Penetration Test) Thí nghiệm nén ngang (pressuremeter) Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 179 BM KHOAN & KHAI THÁC Thí nghiệm cắt cánh (Van shear test) ‰ Chủ yếu áp dụng để xác định sức chống cắt đất loại sét mềm có độ sệt không ổn định (bùn, than bùn, sét mềm ) đất loại cát hạt mịn bão hòa nước, kết cấu xốp, cách đo moment xoắn tối đa cần thiết để làm xoay dụng cụ cánh ấn ngập đất ‰ Trình tự tiến hành ™ Đưa dụng cụ cắt tới điểm cần thí nghiệm hố khoan, cách cắt ấn xuống khoảng 0,5m Cho cần chuyển động quay với tốc độ 0,1 °/s Đo moment xoắn Khi cánh cắt quay tiến hành quan trắc số đọc góc quay cánh moment xoắn Đầu tiên giá trị moment xoắn tăng lên, qua - 2° ta tiến hành quan trắc ™ Giá trị moment xoắn đạt giá trị cực đại ứng với lúc đất nằm tự nhiên Sau đất bị cắt theo mặt trục moment xoắn giảm xuống Điều tương ứng với giá trị cực tiểu sức chống cắt Tiếp tục quay số đọc moment xoắn ấn định Ghi kết quan trắc biểu diễn dạng đồ thị Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 180 BM KHOAN & KHAI THÁC Thí nghiệm cắt cánh (Van shear test) ‰ Ứng dụng ™ Nó cho khái niệm xác lực dính không thoát nước áp lực tự nhiên loại đất sét mềm cần thiết việc tính toán ổn định bờ dốc đất đắp chịu lún ™ Tuy nhiên, lớp đất không đồng cần chứa lớp mỏng cát bụi chặt moment xoắn không xác ™ Ngoài diện rễ lớp đất hữu cơ, mảnh vụn dẫn tới sai lệch kết Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 181 BM KHOAN & KHAI THÁC Thí nghiệm SPT (Standard Penetration Test) ‰ Là phương pháp áp dụng rộng rãi nhiều nước toàn giới để xác định tính chất lý đất đá ‰ Thí nghiệm SPT tiêu chuẩn hóa ASTM (D1586) "American Society for Testing and Materials" Ống mẫu chuẩn Búa: trọng lượng búa 63,5 ± kg Cần dẫn búa: sử dụng để định hướng cho búa nâng lên hạ xuống Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 182 BM KHOAN & KHAI THÁC Thí nghiệm SPT ‰ Tiến hành thí nghiệm: ™ Thí nghiệm SPT thường tiến hành hố khoan sau thực thao tác lấy mẫu làm lỗ khoan ‰ Trình tự thí nghiệm sau : ™ Lắp đặt thiết bị thí nghiệm ™ Đánh dấu cần khoan ba đoạn liên tục với chiều dài đoạn 15cm ™ Búa nặng 63,5 kg thả rơi tự với khoảng cách 75cm ™ Đếm số búa đóng sau xuyên ngập hiệp 15cm ™ Số búa hai hiệp sau gọi sức kháng xuyên tiêu chuẩn "Nvalue" Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 183 BM KHOAN & KHAI THÁC Thí nghiệm SPT ‰ Thí nghiệm SPT dừng lại điều kiện sau xảy : ™ Tổng số búa đóng hiệp > 50 búa ™ Đã đóng 100 búa ™ Ống mẫu không dịch chuyển đóng 10 búa liên tục ™ Ống mẫu xuyên đủ 45 cm không vi phạm điều khoản Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 184 BM KHOAN & KHAI THÁC Thí nghiệm SPT ‰ Các nhân tố ảnh hưởng đến kết thí nghiệm SPT : ™ Lỗ khoan chưa làm hoàn toàn, mùn khoan bị giữ ống mẫu bị nén đóng mẫu làm tăng số búa ™ Không đặt mũi xuyên mẫu nguyên dạng ™ Kết cấu tự nhiên đất đá bị phá hủy áp lực đáng kể cột nước lỗ khoan sử dụng bơm mạnh ™ Búa không rơi tự không sử dụng cần dẫn búa ™ Sử dụng đầu mũi không tiêu chuẩn ™ Sử dụng cần khoan nặng tiêu chuẩn cần khoan dài ™ Sử dụng lỗ khoan đường kính lớn (D > 10cm) Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 185 BM KHOAN & KHAI THÁC Thí nghiệm nén ngang (pressuremeter) ‰ Trong thí nghiệm nén ngang thiết bị thăm dò dược đưa vào buồng đo đáy lỗ khoan, đưa trực tiếp vào lỗ khoan có kích thước thích hợp, cho làm phình theo chiều ngang không khí khí nén ‰ Đo áp lực tác dụng biến dạng tổng hợp, từ biết đặc trưng độ bền biến dạng đất Hướng dẫn thực tập khoan-khai thác 186 BM KHOAN & KHAI THÁC III ĐIỀU KIỆN THỰC TẬP VÀ CÁCH THỨC TỔ CHỨC ‰ Điều kiện thực tập: ƒ Máy khoan tay máy khoan XJ ƒ Công trình khoan khảo sát địa chất công trình ƒ Xem video hướng dẫn thực tập khoan – khai thác ‰ Cách thức tổ chức: Tổ chức theo nhóm thực tập khoan khảo sát ĐCCT ở: ƒ Mặt khu C6 - Bách khoa TP.HCM ƒ Hoặc mặt khu Linh trung - Đại học Quốc gia Tp HCM ƒ Hoặc trường khoan khảo sát địa chất công trình thực tế TP HCM hay tỉnh lân cận Hướng dẫn thực tập khoan – khai thác 187 BM KHOAN & KHAI THÁC [...]... thí nghiệm trong lỗ khoan Hướng dẫn thực tập khoan- khai thác 1 42 BM KHOAN & KHAI THÁC 4 Khoan xoay máy ‰ Các máy khoan xoay sử dụng trong khoan khảo sát công trình thường là cỡ nhỏ với sức nâng của tời từ 1 -2 tấn, độ sâu lỗ khoan tối đa là 100m ‰ Về cơ bản, thiết bị và dụng cụ ở phương pháp khoan xoay này giống các phương pháp khoan xoay thăm dò khoáng sản cứng và khoan thăm dò -khai thác nước nhưng kích... nhẹ Mũi khoan cắt sét được dùng trong lỗ khoan khô ‰ Ống khoan chỉ được sử dụng khi nước ở đáy lỗ khoan đủ ngập phần dưới của ống Do đó cần đổ thêm nước vào lỗ khoan khi khoan qua lớp đất khô không dính nếu dùng ống khoan Hướng dẫn thực tập khoan- khai thác 137 BM KHOAN & KHAI THÁC Khoan đập cáp nhẹ ‰ Các phương pháp nêu trên có thể không phù hợp với các đối tượng khảo sát địa kỹ thuật đòi hỏi lỗ khoan. .. lấy được từ lỗ khoan dùng thiết bị đập cáp hoặc bằng mũi xoay trong điều kiện có nước Hướng dẫn thực tập khoan- khai thác 154 BM KHOAN & KHAI THÁC Các mẫu phá hoại từ dụng cụ khoan hoặc từ thiết bị đào ™ Các mẫu phá hoại trong đất không dính từ một lỗ khoan bất kì, bằng phương pháp khoan mà trong đó vật liệu vụn (mùn khoan) do khoan được bơm rửa ra ngoài lỗ khoan, chẳng hạn như khoan xoay, khoan rửa ‰... được khoan trong điều kiện khô, hoặc với mực nước trong hố khoan được giữ ở mực nước dưới đất tự nhiên ‰ Trong những trường hợp đó, cần chấp nhận một pượng pháp khoan kém hiệu quả hơn với bộ khoan đập cáp ‰ Chẳng hạn, khi khoan qua sét quánh dưới nước có thể phải sử dụng choòng khoan và ống khoan hay là chấp nhận một phương pháp khác như khoan cơ khí Hướng dẫn thực tập khoan- khai thác 138 BM KHOAN & KHAI. .. thành bên trong và van chống hồi lưu (van một chiều) Hướng dẫn thực tập khoan- khai thác 156 BM KHOAN & KHAI THÁC Hướng dẫn thực tập khoan- khai thác 157 BM KHOAN & KHAI THÁC Ống lấy mẫu hở ‰ Quy trình lấy mẫu theo những bước sau: 1 Trước khi lấy mẫu, đáy lỗ khoan hoặc bề mặt hố đào mặt lò phải được dọn thật sạch vật liệu đã trở nên kém chặt hay bị phá hoại 2 Một phần hoặc toàn bộ vật liệu bị tơi xốp hoặc... đoạn chuôi rỗng khi tháo nút ra Hướng dẫn thực tập khoan- khai thác 141 BM KHOAN & KHAI THÁC Khoan guồng xoắn ‰ Khi gặp đá, nó có thể trở thành khoan lấy lõi cũng nhờ đoạn chuôi rỗng đó Thông thường, lưỡi khoan xoắn có chuôi rỗng đường kính khoảng 75mm và 125 mm sẽ tạo ra lỗ khoan đường kính chừng 150mm và 25 0mm tương ứng, tới độ sâu 30m đến 50m ‰ Khoan cánh xoắn liên tục (khoan xoắn) đòi hỏi năng lượng... bị khoan khảo sát địa chất công trình chỉ sử dụng loại điều áp thủy lực và mâm cặp, trục spindel Hướng dẫn thực tập khoan- khai thác 143 BM KHOAN & KHAI THÁC 4 Khoan xoay máy ‰ Các thiết bị loại này thường gặp ở Việt nam là XJ-100 (Trung quốc), ZuΦ 75, 150 (Liên xô), CANO (Japan), Longer (USA) ‰ Lưỡi khoan trong phương pháp khoan xoay máy sử dụng giống như khoan thăm dò khoáng sản Hướng dẫn thực tập. .. 15 -25 mm tùy theo độ cứng của đất và tần số đập thay đổi 60-80 lần/phút ‰ Mỗi lần đập cần khoan được xoay đi một góc từ 100 -150 nhờ xoay tay kha mút kẹp cần Làm sạch mùn khoan trên đáy bằng bơm dung dịch kiểu piston tác dụng kép ‰ Phương pháp này có thể khoan tới độ sâu 50m trong đất đá cấp III và năng suất khoan đạt 2- 3m/giờ trong đất đá này Hướng dẫn thực tập khoan- khai thác 140 BM KHOAN & KHAI THÁC... cả gia cố đất Hướng dẫn thực tập khoan- khai thác Khối lượng mẫu cần thiết 1kg 5kg 30kg 25 kg đến 60kg Sét, bụi, cát 100kg Sỏi nhỏ và vừa 130kg Sỏi to 160kg 153 BM KHOAN & KHAI THÁC Các mẫu phá hoại từ dụng cụ khoan hoặc từ thiết bị đào ‰ Chất lượng mẫu phụ thuộc vào kĩ thuật khoan Khi các mẫu phá hoại đươc lấy từ dưới nước trong lỗ khoan thì có nguy cơ là các mẫu có thể không đại diện thực sự cho loại... 138 BM KHOAN & KHAI THÁC Khoan đập cáp nhẹ ‰ Khoan đập cáp nhẹ thích hợp với đất đá yếu ‰ Kích thước ống chống lỗ khoan và mũi khoan thường là 150mm, 20 0mm, 25 0mm và 300mm, khoan được tới độ sâu lớn nhất chừng 60m trong địa tầng thích hợp ‰ Bộ khoan này có thể có một cơ cấu thủy lực để điều khiển một bộ gá khi cần khoan xoay dùng cho việc lấy lõi đá ‰ Mũi khoan đập nhờ cáp tời để thực hiện động tác ... thực tập khoan- khai thác 133 BM KHOAN & KHAI THÁC 2. 2 Các phương pháp khoan KHOAN TAY KHOAN ĐẬP CÁP NHẸ KHOAN GUỒNG XOẮN KHOAN XOAY MÁY Hướng dẫn thực tập khoan- khai thác 134 BM KHOAN & KHAI THÁC... thành bên van chống hồi lưu (van chiều) Hướng dẫn thực tập khoan- khai thác 156 BM KHOAN & KHAI THÁC Hướng dẫn thực tập khoan- khai thác 157 BM KHOAN & KHAI THÁC Ống lấy mẫu hở ‰ Quy trình lấy mẫu... khoan hiệu với khoan đập cáp ‰ Chẳng hạn, khoan qua sét quánh nước phải sử dụng choòng khoan ống khoan chấp nhận phương pháp khác khoan khí Hướng dẫn thực tập khoan- khai thác 138 BM KHOAN & KHAI