Разведочные выработки проходят для выяснения геологического строения и гидрогеологических условий участка, предназначенного под строительство, установления типа и состояния пород, отбора образцов пород и проб подземных вод.
К главнейшим разведочным выработкам относят расчистки, канавы, штольни, шурфы и буровые скважины.
Расчистки, канавы и штольни относят к горизонтальным выработкам. При слабонаклонном и горизонтальном залегании слоев прокладывают шурфы и буровые скважины.
Расчистки – выработки, применяемые для снятия слоя рыхлого делювия или элювия с наклонных поверхностей естественных обнажений.
Канавы – узкие (до 0,8 м) и неглубокие (до 2 м) выработки, выполняемые вручную или с помощью техники с целью обнажения коренных пород.
Штольни – подземные горизонтальные выработки, закладываемые на склонах и вскрывающие толщи горных пород в глубине массива. Стены штольни, как правило, крепятся.
Шурфы помогают детально изучать геологическое строение участка, производить отбор любых по-размеру образцов с сохранением их структуры и природной влажности. Недостатком является высокая стоимость и трудоемкость работ по отрывке шурфов, особенно в водонасыщенных грунтах. Следует отметить, что за последнее время появились специальные шурфокопательные машины, позволяющие проходить шурфы круглого сечения, например машина КШК-30, позволяющая выполнять выработки диаметром до 1,3 м и глубиной до 30 м.
Размер шурфов в плане зависит от их предполагаемой глубины. Диаметр дудок обычно не превышает 1 м.
Проходку шурфов производят путем углубления забоя и выброса грунта на поверхность вначале лопатой, далее с помощь простых подъемных механизмов. По мере углубления стенки шурфов необходимо укреплять, в противном случае, возможно их обрушение.
Характер и способ крепления зависит от устойчивости пород. Если дудки стремятся проходить в устойчивых горных породах и для них крепление обычно не требуется, то для прямоугольных шурфов в сыпучих грунтах применяют забивное крепление, в слабых грунтах при отсутствии воды (или слабом притоке) – распорное и в водонасыщенных грунтах или шурфах большой глубины – срубовое крепление.
По мере прохождения шурфа непрерывно ведут документацию – в шурфовой журнал записывают данные о вскрываемых породах, условия их залегания, появления грунтовых вод; производят отбор образцов. По всем четырем стенкам и дну делают зарисовку и составляют развертку шурфа. Это позволяет более точно определить мощность слоев и элементы их залегания.
Буровы скважины представляют собой круглые вертикальные или наклонные выработки малого диаметра, выполняемые специальным буровым инструментом. В буровых скважинах различают устье, стенки и забой.
Бурение является одним из важнейших видов разведовательных работ, применяется в основном для исследования горизонтальных илипологопадающих пластов. С помощь бурения выясняют состав, свойства, состояние грунтов, условия их залегания. Вся эта работа основывается на исследовании образцов пород, которые непрерывно извлекаются из скважины по мере ее углубления в процессе бурения. В зависимости от способа бурения и состава пород образцы могут быть ненарушенной или нарушенной структуры. Образцы, полученные бурением, получили название керна.
При инженерно-геологических исследованиях применяют следующие виды бурения скважин: ручное ударно-вращательное, вращательное колонковое, вибрационное, шнековое. Во всех случаях бурение производится буровым наконечником (буром), который, соединяясь с бурильными трубами (штангами), создает буровой снаряд. Удары или вращение этого снаряда или то и другое вместе осуществляют буровыми станками, приводимыми в действие различными двигателями (механическое бурение), либо ручным бурением. Последний способ применяют в малопрочных породах и при мелком бурении.
Тип бурового наконечника зависит от прочности и особенностей породы. Так, например, для проходки скальных пород используют долота и коронки. Долотом дробят породу, ее извлекают на поверхность в виде щебня. С помощью коронок с зачеканенными в них зубьями из твердых сплавов в забое скважин вырабатывается кольцевой зазор, и образец получает форму цилиндра. В более мягких породах ту же работу выполняет пустотелый зубчатый цилиндр длиной 1-3 м, внутри которого остается порода в виде керна или колонки. Отсюда и название этого вида бурения – вращательное колонковое. В глинистых породах используют наконечники специальной конструкции – грунтоносы, диаметром не менее 100-125 мм. Это дает возможность получать образцы грунта с ненарушенной структурой в виде монолитов.
Шнековое бурение. Шнеки – особые штанги, на поверхности которых навита стальная спираль. Шнеки соединяются в буровой снаряд, образуя непрерывный винтовой транспортер для извлечения грунта из скважины.
Разрушение забоя и подъем грунта на поверхность происходит одновременно. Этот вид бурения позволяет проходить скважины диаметром от 150 до 1500 мм.
Шнековое бурение применимо только в некоторых рыхлых породах, например типа лессовых суглинков, Этот способ отличается большой скоростью проходки, но имеет ряд недостатков: трудно определить границы различных слоев, установить уровень грунтовых вод, образцы имеют нарушенную структуру.
Проходка скважин в слабых и водонасыщенных породах затруднительна вследствие обваливания и оплывания стенок. Для их крепления применяют стальные обсадные трубы, которые опускают в скважины, после чего продолжают бурение наконечником уже меньшего диаметра.
Документация бурения осуществляется путем ведения бурого журнала, куда вносят все данные по проходке скважин и отбору образцов. Составляется буровая колонка скважины в масштабе от 1:100 до 1:500.
После завершения буровых работ устье скважины засыпается грунтом с уплотнением.
