وسایل حفر گمانه

[goldston]

ديدکلي
به منظور آگاهي از شرايط زمين شناسي وژئوتکنيکي اعماق بيشتر زمين ، معمولا گمانه‌هايي حفر مي‌شود. گمانه در واقع چاهقائمي است که توسط وسايل مکانيکي درخاک يا سنگ حفر مي‌شود. گمانه‌هاي کم عمق گاه توسط دستگاه ساده‌اي به نام اوگر (auger) که طرز کار آن مانندمته بخارياست، حفر مي‌شوند

حفاريگمانه‌ها به صورتهاي مختلف انجام مي‌شود. در روشحفاري ضربه‌ايپيشروي توسط ضربات پي در پيبه سر مته تيغه‌اي شکل انجام مي‌شود و مدار کنده شده و خرد شده هر چند مدت يکباربوسيله ابزار مخصوصي به نام گل کش از چاه خارج مي‌شود. حفاري ضربه‌اي بيشتر درآبرفتها و رسوبات ناپيوسته ، مخصوصا اکتشاف زير زميني بکار مي‌روند. نمونه‌هايي کهبه اين ترتيب بدست مي‌آيد، کاملا دست خورده است.
وسايل حفر گمانه
اجزا اصلي يک حفاري آزمايشي يا مغزهگيري عبارت است از يک آزمايش حفاري ، لوله‌هاي جدار چاه ، لوله‌هاي حفاري ،سرمته‌هاي حفاري و ابزارهاي نمونه گير.
ماشين حفاري
ماشين حفاريمتشکل از يک منبع توليد نيرو ،يک دکل براي بلند کردن وسايل ، يکپمپبراي جريان انداختن آب و گل (يا يککمپرسور براي حفاري با هوا) است. وظيفه ماشين حفاري پايين بردن ، چرخاندن و بالاآوردن وسايل حفاري و گرفتن نمونه است. انواع متنوعي از ماشينهاي حفاري و وسايل حفرچاه وجود دارد.
لوله‌هاي جدار
لوله‌هاي جدار چاه جهت نگاهداشتن گمانه در حالت عادي ، درآغاز حفاري و جلوگيري از ريزش ديواره آن ، که قبلا اشاره شد، بکار مي‌رود. مخارجحفر يک گمانه بطور مستقيم بستگي به لوله جدار و قطر گمانه دارد. در صورتي که نيازبه قرار دادن لوله جدار در اعماق مختلف باشد، چاه شکلي تلسکوپي به خود مي‌گيرد.
لوله‌هاي حفاري
لوله‌هاي حفاري ، ماشين حفاري را به مته حفاري يا نمونهگيرها وصل مي‌کند. انتخاب لوله مناسب به عواملي مثل عمق پيش بيني شده براي گمانهنوع نمونه گير انتخاب شده و قطر مغزه حفاري و از همه مهمتر قدرت ماشين بستگي دارد.
مته حفاري
مته براي بريدنخاک و سنگ بکار مي‌رود. سر مته از انواع مختلفي برخور دارند. مانند مته‌هاي خرد کننده ،مته‌هاي تيغه‌اي،مته‌هاي سنگيو مته‌هاي مغزه گير.
روش حفر گمانه
مراحل مختلف حفر يک گمانه اکتشافي رابه نحو زير مي‌توان خلاصه نمود.​

1. <LI dir=rtl>نمونه سطحي گرفته مي‌شود. <LI dir=rtl>لوله جدار آغازين تا عمق 1 متري رانده مي‌شود. <LI dir=rtl>خاکهاي داخل لوله جدار تا 10 سانتيمتري پايين تر از لبه خارج مي‌شود (از همينمواد مي‌توان جهت حلقه بندي مصالح استفاده کرد). <LI dir=rtl>نمونه گرفته مي‌شود. <LI dir=rtl>حفاري چاه براي يک متر بعد ادامه مي‌يابد. پيشروي با راندن لوله جدار و برداشتنخاکهاي داخل آن (مثل مرحله 3) يا با استفاده از گل روان (جهت تثبيت ديواره چاه وبالا آوردن نمونه‌ها) انجام مي‌شود. <LI dir=rtl>چرخه فوق آن اندازه ادمه مي‌يابد تا به عمق دلخواه برسيم (در حفاري يابرنامه‌هاي حفاري تکميلي فواصل نمونه گيري به 3 تا 6 متر افزايش مي‌يابد). <LI dir=rtl>در برخورد باسنگلبه لوله جدار را در سطح سنگ قرار دادهتا بتوان مغره گيري را با آب تميز داد. آب سر مته را خنک و تميز نگهداشته ، از کندشدن آن جلوگيري مي‌کند.
2. موقعيت لوله جدار ، لوله حفاري و سر مته يا لوله حفاري و ابزارهاي نمونه گيري ،در شروع هر مرحله پيشروي به دقت اندازه گيري و يادداشت مي‌شود. بايد دقت شود که چاهريزش نکرده باشد و سر مته درست در ته چاه قرار گرفته باشد. همچنين نمونه گيري بايددر 10 سانتيمتري زير لوله جدار يا در عمق نهايي حفاري قبل از آغاز نمونه گيريباشد.

برنامه ريزي عمليات حفاري
هرگونه برنامه ريزي بايد باتوجه به هدفهاي حفاريها و مغره گيري ، يعني دستيابي به نمونه‌هايي از مصالح زمينشناسي براي بررسي ، طبقه بندي و انجام آزمونهاي آزمايشگاهي ، اندازه گيري مشخصاتفيزيکي ومهندسي مصالح برجاو دستيابي به اطلاعاتي درموردآب زير زمينيصورت گيرد. نحوه تکوين يکبرنامه ريزي را به نحو زير مي‌توان خلاصه کرد.
انتخاب وسايل
در انتخاب وسايل بايد مرحله مطالعات ، شکل سطح زمين و قابليتدسترسي آن ، شرايط زمين شناسي ، عمق حفاري و نوع نمونه‌هاي مورد نياز مورد توجهقرار گيرد.
فاصله بين گمانه‌ها
در مراحل شناسايي مقدماتي و توجيهي ، گمانه‌ها در جاييحفر مي‌شود که بتواند همبريها را ، آنگونه که درنقشه زمين شناسي مهندسيرسم شده ، مشخصنمايد. در شرايط يکنواخت طراحي شبکه‌اي از گمانه‌ها که فاصله آنها با توجه به وسعتناحيه مورد بررسي ممکن است از 30 تا 100 متر باشد، واقع مي‌شود.
عمق گمانه
عمق گمانه‌ها در محل گود برداريهاي روباز براي ساختمانها ،بزرگراهها ،متروو مانند آن ، و حفاريهاي بسته مثلتونلهاو در شرايط نامناسب تا اعماق باز همبيشتري نفوذ کند. علاوه بر آن بايد بتواند وضعيتسطح پيرو متريکرا مشخص سازد. در مورد اخيرگمانه بايد تا مقدار قابل ملاحظه‌اي در زير گودبرداري پايين برود.
جهت يابي گمانه​

گمانه‌هاي اکتشافي معمولا به صورت قائم حفر مي‌شوند. ازحفاري زاويه دار اغلب در توده‌هاي سنگي و براي اکتشاف درزها ،گسلها و حفرات انحلالي يا قرار دادن مهار در سنگ و خاک استفاده مي‌شود. استفاده از حفاريافقي معمولا براي اکتشاف مسير تونلها (گمانه پيشاهنگ) تعبيه ميل مهار در سنگ و قراردادن ابزارهاي اندازه گيري يا انجامزهکشي افقي است.

بايد توجه داشت که دستيابي به گمانه کاملا افقي با اغلبروشهاي موجود امکان پذير نيست. زيرا معمولا در آغاز حفاري ،گرانش زمينسر مته را به سمت پايين مي‌کشد. سپس با افزايش پيشروي ، نيرو گرانش به روي وزن زياد لوله‌هاي حفاري عمل مي‌کند کهممکن است حرکت به سمت بالاي سر مته را باعث شود. تغييرات در کيفيت سنگ نيز ممکن استدر تغيير راستاي گمانه تاثير بگذارد
​