Bài giảng Hướng dẫn thực tập khoan - khai thác

m/1m. ™ Độ mòn của cần khoan phải trong giới hạn cho phép. ™ Mupta, damốc không được mòn quá 3,5mm so với đường kính ngoài. ™ Trong quá trình khoan phải phân nhóm cần ra để sử dụng, số cần trong một nhóm yêu cầu chất lượng phải như nhau, cần càng tốt thì sử dụng ở chiều sâu càng lớn của lỗ khoan. ™ Mỗi cần dựng nên lắp từ 2 đến 3 vòng cao su bảo vệ. 102 BM. KHOAN & KHAI THÁCHướng dẫn thực tập khoan – khai thác Phương pháp sử dụng và bảo dưỡng cần khoan ™ Để giảm độ rung cần khoan nên bôi mỡ chống rung. ™ Nếu có thể nên sử dụng cần nặng thay thế cần thường ở phần sát lỗ khoan. ™ Các ren nối của damốc phải đảm bảo tốt. Nếu vặn còn từ 1,2 đến 2 ren để chặt là ren đó quá mòn, Các damốc đó phải loại bỏ. 103 BM. KHOAN & KHAI THÁCHướng dẫn thực tập khoan – khai thác Phương pháp sử dụng và bảo dưỡng cần khoan 2. Bão dưỡng cần khoan ™ Để tăng khả năng, thời hạn làm việc của cột cần khoan phải chú ý bảo dưỡng, cụ thể là: ™ Khi di chuyển không được quăng, quật làm cong cần khan và hỏng ren. ™ Các cần khoan chưa dùng phải bôi mỡ vào ren nối, các đầu ren phải được lắp vòng bảo vệ ren. ™ Không được để lẫn lộn các cần khoan có chất lượng khác nhau. ™ Khi cần bảo quản lâu dài, phải tháo cần ra khỏi cần dựng, sắp xếp chúng trên đà kê có 3 đà trở lên. Để cần khoan không bị võng sinh ra cong cần. 104 BM. KHOAN & KHAI THÁCHướng dẫn thực tập khoan – khai thác 7. Cần nặng ‰ Sử dụng cần nặng để tạo ra áp lực cần thiết lên đáy lỗ khoan và tăng độ cứng vững của phần cuối cốt cần khoan, giảm khả năng làm cong cần khoan, giảm độ mòn của cột cần khoan. ‰ Kinh nghiệm cho thấy đa số các trường hợp gãy cần đều nằm ở gần đoạn ống mẫu. ‰ Phần cột cần khoan hay bị gãy sẽ được thay bằng cần nặng. 105 BM. KHOAN & KHAI THÁCHướng dẫn thực tập khoan – khai thác Cần nặng ‰ Do đặc điểm cấu tạo của cần nặng, cách nối các cần với nhau có thể thực hiện theo hai cách: bằng damốc hoặc nối trực tiếp với cần, giữa cần nặng và cần thường được nối với nhau bằng damốc chuyển tiếp. ‰ Khi sử dụng cần nặng cần chú ý tới những yêu cầu cơ bản sau: ™ Cột cần nặng được nối ngay vào phần cuối cột cần khoan và phải kiểm tra thật kỹ khi lắp ghép vì đây là đoạn dễ đứt gãy. ™ Đường kính cần nặng phải phù hợp với đường kính lỗ khoan (thường chọn lớn hơn từ 1 đến 2 cấp đường kính) 106 BM. KHOAN & KHAI THÁCHướng dẫn thực tập khoan – khai thác ‰ Chiều dài cột cần nặng được tính theo công thức trong đó: L: Chiều dài cột cân nặng, (m) C: Tải trọng chiều trục yêu cầu lên đáy lỗ khoan, (kg) K: Hệ số, thường lấy từ 1,25 đến 1,5 Q: Trọng lượng 1m cần nặng )(. m q CKL = Cần nặng 107 BM. KHOAN & KHAI THÁCHướng dẫn thực tập khoan – khai thác 2.3. Các dụng cụ trong bộ kéo thả 1. Đầu xa nhích 2. Quang treo 3. Xirêga 4. Móc treo giảm xóc 108 BM. KHOAN & KHAI THÁCHướng dẫn thực tập khoan – khai thác 1. Đầu xa nhích 1. Công dụng ™ Đầu xanhích là 1 chi tiết dùng để nối giữa bộ phận quay (cột cần khoan) với bộ không quay (ống dẫn dung dịch từ máy bơm lên). ™ Ngoài ra còn là nơi để thả hạt chèn khi bẻ mẫu, hoặc tiếp bi vào lỗ khoan bi. 109 BM. KHOAN & KHAI THÁCHướng dẫn thực tập khoan – khai thác 2. Cấu tạo ‰ Trong khoan xoay sử dụng phổ biến hai loại xanhích không có quang treo (đơn giản) và có quang treo. a. Loại xanhích đơn giản: ƒ Thường được dùng cho các lỗ khoan nông, chiều sâu dưới 300m. Vỏ của xanhích được nối với cột cần khoan nên các chi tiết nối hoặc lắp chặt với vỏ đều quay trong khi khoan, riêng ty xanhích nối với đầu nối ba ngả rồi với nối với ống dẫn nước là các chi tiết không quay. ƒ Để làm kín giữa phần quay và không quay của đầu xanhích có bố trí các vòng đệm kín và chúng được siết chặt lại bằng vòng êcu hãm. Phốt đệm kín có tác dụng chắn giữ dầu bôi trơn trong các ổ bi của đầu xanhích. Đầu xa nhích 110 BM. KHOAN & KHAI THÁCHướng dẫn thực tập khoan – khai thác b. Loại xanhích có quang treo: ƒ Thường dùng khi khoan các lỗ khoan sâu, ngoài nhiệm vụ làm chi tiết nối giữa bộ phận quay và không quay, loại có quang treo được móc với móc của ròng rọc động để tời điều chỉnh áp lực chiều trục và dao động của bộ dụng cụ khoan lên xuống khi cần thiết. ƒ Tùy theo phạm vi sử dụng mà loại Xanhích có quang treo được chọn với các tải trọng nâng của quang treo là 2,5; 5; 10 và 25 tấn. Đầu xa nhích 111 BM. KHOAN & KHAI THÁCHướng dẫn thực tập khoan – khai thác 3. Cách sử dụng ™ Chọn loại phù hợp với tải trọng nâng cho phép và chiều sâu của lỗ khoan. ™ Thường xuyên phải chăm sóc để thay dầu, bơm mỡ đúng định kỳ theo dõi các bộ phận làm kín chống rò rĩ. Trường hợp các vòng đệm kín, ty xanhích quá mòn phải thay mới để bảo đảm độ kín chắc. ™ Đề phòng trong quá trình làm việc đầu xanhích có thể bị tuột ra. Đầu xa nhích 112 BM. KHOAN & KHAI THÁCHướng dẫn thực tập khoan – khai thác Xa nhích có quang treo 1-Đầu nối; 2-Trục Spinden; 3- Vòng phớt chắn dầu; 4-Nắp dưới; 5-Ổ bi đíp; 6-Ổ bi chặn; 7-Vỏ; 8-Ổ bi đỡ; 9-Nắp an toàn; 10-Quang treo; 11-Vòng đệm kín; 12-Nút để đổ hạt chèn; 13-Khơ mát kẹp; 14- Ty xa nhích; 15-Ống dẫn nước 113 BM. KHOAN & KHAI THÁCHướng dẫn thực tập khoan – khai thác 2. Elevatơ ‰ Elêvatơ dùng để móc rãnh đầu trên của damốc âm (hay nhippen loại B) ở đầu cột cần dựng trong quá trình kéo, thả bộ dụng cụ khoan, nhằm giúp cho việc lắp vào và tháo ra cột cần được nhanh chóng. Vòng chốt của elêvatơ có chốt giữ có thể trượt lên, trượt xuống theo thân của nó. ‰ Do đó khi móc elêvatơ vào cột cần khoan phải nâng nó lên trên cùng để “mở cửa” cho cột cần bắt vào, còn khi đã móc xong phải bật vòng chốt xuống, xoay cho chốt vào vị trí rãnh khóa giữ không cho cột cần khoan tuột ra trong quá trình kéo thả. 114 BM. KHOAN & KHAI THÁCHướng dẫn thực tập khoan – khai thác Elevatơ ‰ Khi sử dụng elêvatơ, cần chú ý tới quy định về tải trọng nâng, kích thước loại đầu nối của cột cần khoan để chọn cho phù hợp, tránh nhầm lẫn, ví dụ trên mặt ngoài của elêvatơ ghi ký hiệu 2,5H – 42, nghĩa là tải trọng nâng 2,5tấn, dùng cho đầu nối nhippen đường kính 42mm. 115 BM. KHOAN & KHAI THÁCHướng dẫn thực tập khoan – khai thác 3. Quang treo ‰ Dùng để móc vào dưới xanhích đơn giản khi khoan, hoặc móc vào dưới mupta khi kéo, thả bộ dụng cụ khoan ở những lỗ khoan nông. 116 BM. KHOAN & KHAI THÁCHướng dẫn thực tập khoan – khai thác 4. Xirêga ‰ Dùng để nối giữa ròng rọc động với tải trọng nâng thông qua elêvatơ hoặc quang treo. Các xirêga ( quai treo nâng) thường có sức nâng 4, 5,10 tấn. 117 BM. KHOAN & KHAI THÁCHướng dẫn thực tập khoan – khai thác 5. Móc treo giảm xóc ‰ Móc treo giảm xóc là chi tiết nối giữa ròng rọc động với xanhích. ‰ Có quang treo khi khoan, hoặc giữa ròng rọc động với elêvatơ khi nâng, hạ bộ dụng cụ khoan. 118 BM. KHOAN & KHAI THÁCHướng dẫn thực tập khoan – khai thác Móc treo giảm xóc ‰ Tác dụng của mốc treo giảm xóc; ™ Giảm chấn động trong quá trình nâng bộ dụng cụ khoan ra khỏi lỗ khoan ™ Đảm bảo cho mẫu không bị tụt ra khỏi ống mẫu ™ Mặt khác nhờ có cơ cấu lò xo và bạc quay nên móc treo giảm xóc loại trừ được khả năng xoắn cáp trong quá trình kéo thả dụng cụ khoan. 119 BM. KHOAN & KHAI THÁCHướng dẫn thực tập khoan – khai thác 2.4. Các dụng cụ cứu sự cố và tháo mở cần ống 1. Các dụng cụ tháo, lắp, kẹp, cần ống khoan 2. Một số dụng cụ cứu chữa sự cố khác 120 BM. KHOAN & KHAI THÁCHướng dẫn thực tập khoan – khai thác 1. Các dụng cụ tháo, lắp, kẹp, cần ống khoan ‰ Dụng cụ để tháo, lắp cần khoan 1. Vinca chạc đỡ cần: dùng để đỡ vào khấc của nhippen trong damốc treo cột cần khoan ngay trên miệng lỗ khoan khi kéo thả bộ khoan cụ. Vinca được chế tạo theo kích thước phù hợp với từng loại cần khoan nối bằng đầu nối nhippen hay mupta-damốc. 121 BM. KHOAN & KHAI THÁCHướng dẫn thực tập khoan – khai thác Các dụng cụ tháo, lắp, kẹp, cần ống khoan 2. Khóa bản lề 2 cột: Dùng để thả hoặc lắp cần khoan. Kích thước của khóa cũng được chế tạo phù hợp với đường kính của cần khoan. 122 BM. KHOAN & KHAI THÁCHướng dẫn thực tập khoan – khai thác Các dụng cụ tháo, lắp, kẹp, cần ống khoan 3. Khóa gọng ô: • Để trực tiếp vào rãnh khấc của nhippen hoặc damốc rồi vặn chặt lại bằng cách đập mạnh vài cái sau khi đã dùng khóa bản lề vặn, hoặc trước khi tháo cần khoan bằng khóa bản lề, phải dùng khóa này để “công” đầu nối ra trước. • Kích thước của khóa được chế tạo phù hợp với kích thước của từng loại nhippen hay damốc nối cột cần. 123 BM. KHOAN & KHAI THÁCHướng dẫn thực tập khoan – khai thác 4. Khơmút kẹp cần: Dùng để giữ, treo cột cần, hay khi cứu sự cố có thể lắp vào bất cứ vị trí nào của cột cần trên miệng lỗ khoan. Kích thước của khơmut cũng được chế tạo phù hợp với đường kính của cần khoan. Các dụng cụ tháo, lắp, kẹp, cần ống khoan 124 BM. KHOAN & KHAI THÁCHướng dẫn thực tập khoan – khai thác ‰ Dụng cụ để tháo lấp ống mẫu, ống chống Pêrêkhốt, ống đựng mùn khoan ™ Khóa bản lề: khóa này có thể lắp ở bất cứ vị trí nào trên thân ống. Mỗi loại khóa dùng để tháo lắp được cho hai loại ống chống, ống đựng mùn khoan, perekhốt, ống mẫu có đường kính tương ứng nối tiếp nhau. Khi tháo lắp bao giờ cũng phải dùng 2 khóa, một giữ và một để vặn. ™ Khơmút kẹp ống: khơ mút kẹp ống dùng để kẹp chặt theo cột ống chống trên miệng lỗ khoan, đôi khi cũng dùng trong công tác kéo hoặc thả cột ống. Kích thước của khơmút phụ thuộc vào đường kính ống chống. ™ Khóa xích: loại khóa này có khả năng dùng treo bất cứ cần ống nào cũng được. Các dụng cụ tháo, lắp, kẹp, cần ống khoan 125 BM. KHOAN & KHAI THÁCHướng dẫn thực tập khoan – khai thác 2. Một số dụng cụ cứu chữa sự cố khác ‰ Gồm có các loại ta rô để câu ống và cần khoan rơi trong giếng: ™ Loại không có chuông gọi là met trích ™ Loại có chuông còn gọi là ta rô chuông hay colocon. ™ Ngoài ra toàn bộ các ta rô còn phân loại ra ta rô trái (có răng trái) và ta rô phải (có răng phải). ™ Các kích thước của ta rô được cho trong sổ tay của tổ trưởng khoan. ‰ Ngoài các ta rô còn có các dụng cụ cứu sự cố khác như: búa rung, tạ đập, kích thủy lực, kích cơ khí... 126 BM. KHOAN & KHAI THÁCHướng dẫn thực tập khoan – khai thác III. ĐIỀU KIỆN THỰC TẬP VÀ CÁCH THỨC TỔ CHỨC ‰ Điều kiện thực tập ƒ Trang thiết bị hiện có tại xưởng thí nghiệm khoan – khai thác. ƒ Máy khoan tay và máy khoan XJ tại xưởng ƒ Hiện trường tại các công trình khoan – khai thác ƒ Xem video hướng dẫn thực tập khoan – khai thác ‰ Cách thức tổ chức ƒ Tổ chức theo nhóm tại xưởng ƒ Tổ chức theo nhóm tại hiện trường CBGD : ThS. ĐỖ QUANG KHÁNH ThS. HOÀNG TRỌNG QUANG ThS. BÙI TỬ AN Bộ môn : Khoan và Khai thác Tel : 84-8-8654086 BÀI GIẢNG HƯỚNG DẪN THỰC TẬP KHOAN - KHAI THÁC BÀI 2: KHOAN KHẢO SÁT ĐỊA CHẤT CÔNG TRÌNH 128 BM. KHOAN & KHAI THÁCHướng dẫn thực tập khoan-khai thác Mục lục I. Nội dung và 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 và ghi nhãn mẫu 2.5. Các thí nghiệm trong hố khoan III. Điều kiện thực tập và cách thức tổ chức 129 BM. KHOAN & KHAI THÁCHướng dẫn thực tập 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 hiện quy trình thi công lỗ khoan ™ Qui trình lấy mẫu nguyên dạng ™ Cách bảo quản và ghi nhãn mẫu ™ Các thí nghiệm tại hiện trường ™ Ghi chép số liệu tại hiện trường ™ Lấp lỗ khoan và thu dọn hiện trường 130 BM. KHOAN & KHAI THÁCHướng dẫn thực tập khoan-khai thác NỘI DUNG VÀ YÊU CẦU THỰC TẬP ‰ Yêu cầu thực tập: ™ Ghi chép chung về buổi thực tập (ngày thực tập, địa điểm, đặc điểm công trình...). ™ Ghi chép về tổ chức đội khoan. ™ Tham gia thực hiện công tác chuẩn bị trước khi khoan: (Chuẩn bị mặt bằng, đưa máy khoan vào vị trí, dựng tháp... ). ™ Trình bày và vẽ lại sơ đồ bố trí thiết bị và dụng cụ khoan khảo sát địa chất công trình. ™ Tham gia vận hành và thao tác khoan khảo sát ĐCCT. 131 BM. KHOAN & KHAI THÁCHướng dẫn thực tập khoan-khai thác NỘI DUNG VÀ YÊU CẦU THỰC TẬP ™ Tham gia thực hiện và báo cáo về quy trình lấy mẫu, mô tả và đánh giá chất lượng mẫu. ™ Tham gia thực hiện và báo cáo về công tác bảo quản và ghi nhãn mẫu. ™ Tham gia thực hiện và báo cáo về công tác thí nghiệm tại hiện trường thực tập. ™ Vẽ, mô tả cột địa tầng tại vị trí thực tập khoan khảo sát ĐCCT. ™ Tham gia công tác lấp lỗ khoan và thu dọn hiện trường. 132 BM. KHOAN & KHAI THÁCHướng dẫn thực tập 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 và ghi nhãn mẫu 2.5. Các thí nghiệm trong hố khoan 133 BM. KHOAN & KHAI THÁCHướng dẫn thực tập khoan-khai thác 2.1 Giới thiệu ‰ Có nhiều phương pháp khảo sát địa chất công trình và có thể là tổ hợp các phương pháp được áp dụng để đáp ứng các yêu cầu về kỹ thuật. ‰ Việc lựa chọn phương pháp khảo sát cần phải được nghiên cứu, xem xét của cán bộ khảo sát địa chất công trình. Các phương pháp này có thể là xem các điểm lộ, các hố thử nông, sâu, các giếng khoan, các lò dọc vỉa . ‰ Trong phạm vi tài liệu này sẽ quan tâm đến phương pháp khoan khảo sát địa chất công trình bao gồm các kiểu khoan tay, khoan đập cáp nhẹ, khoan guồng xoắn và khoan xoay máy. 134 BM. KHOAN & KHAI THÁCHướng dẫn thực tập khoan-khai thác 2.2 Các phương pháp khoan 1. KHOAN TAY 2. KHOAN ĐẬP CÁP NHẸ 3. KHOAN GUỒNG XOẮN 4. KHOAN XOAY MÁY 135 BM. KHOAN & KHAI THÁCHướng dẫn thực tập khoan-khai thác 1. Khoan tay • Phương pháp khoan tay dùng thiết bị nhẹ thao tác bằng tay, cần khoan thường dùng loại nhỏ và mỏng Φ34, Φ42mm, lưỡi khoan có đường kính từ 75-132mm gồm có các kiểu lưỡi khoan: xoắn ruột gà, lưỡi khoan thìa, lưỡi khoan hợp kim, choòng đập, ống múc mùn khoan và các ống mẫu theo các quy phạm khác nhau. • 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. 136 BM. KHOAN & KHAI THÁCHướng dẫn thực tập khoan-khai thác Khoan tay ƒ Khoan xoay tay có thể kết hợp với khoan đập tay khi phải khoan qua khối đất cứng như sạn laterite, đá lăn . . . khi đó phải dùng hệ đòn bẩy vuông góc với cần khoan. Kéo cần khoan bằng tay và thả với bộ dụng cụ rơi tự do bằng sợi dây mềm. ƒ Trong khoan xoay tay, khi cần tăng tải trọng lên đáy người ta có thể gia tải lên đầu cần bằng các vật liệu như đá hoặc gang, thép . . . ƒ Tùy theo loại đất khoan xoay, xoay-đập tay có thể đạt được chiều sâu tới 30m đối với đất đá cấp I-II, đất cấp III có thể đạt được chiều sâu từ 15-20m. ƒ Tháp khoan dùng loại ba chân ống thép mỏng hoặc bằng gỗ, nếu trường hợp khoan độ sâu dưới 6m có thể không cần dùng tháp. Khoan tay rất thuận lợi trong vùng chật hẹp, lầy lội, khó thi công. Tuy nhiên nó có nhiều hạn chế về phạm vi sử dụng. 137 BM. KHOAN & KHAI THÁCHướng dẫn thực tập khoan-khai thác 2. Khoan đập cáp nhẹ ‰ Khoan đập cáp nhẹ là một biến tướng của các phương pháp khoan giếng tiêu chuẩn, nói chung, sử dụng một giàn khoan di động được thiết kế riêng cho công tác khảo sát đất nền. ‰ Đối với hầu hết công tác khảo sát, đó là giàn khoan có tời với sức nâng từ 1 đến 2 tấn, được vận hành bằng động cơ diezen và tháp khoan có chiều cao khoảng 6m. ‰ Với nhiều loại giàn khoan, các chân tháp gấp lại được tạo nên một rơmoóc đơn giản, có thể kéo đi bằng một xe 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. 138 BM. KHOAN & KHAI THÁCHướng dẫn thực tập 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 phải 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. 139 BM. KHOAN & KHAI THÁCHướng dẫn thực tập 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, 200mm, 250mm 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 đập và gồm có choòng cắt sét dùng cho đất dính, mũi khoan thìa hoặc ống đóng dùng cho đất không dính, choòng để đập vỡ đá và những lớp cứng. ‰ Choòng cắt và ống múc lấy lên vật liệu đã bị phá huỷ nói chung là đủ đại diện, cho phép nhận biết địa tầng. 140 BM. KHOAN & KHAI THÁCHướng dẫn thực tập khoan-khai thác ‰ Hiện nay ở nước ta còn có một số trường hợp cải tiến khoan đập cáp nhẹ trên thành một giàn khoan cơ động và gọn nhẹ hơn. ‰ Sợi cáp đập được chuyển đổi thành một sợi chắc mềm, phanh hãm và thả bộ dụng cụ qua một cơ cấu tang tời phụ. ‰ Bộ dụng cụ được nâng lên khỏi đáy giếng khoảng từ 15-25mm 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. Khoan đập cáp nhẹ 141 BM. KHOAN & KHAI THÁCHướng dẫn thực tập khoan-khai thác 3. Khoan guồng xoắn ‰ Khoan guồng xoắn thường sử dụng lưỡi khoan cánh xoắn liên tục có chuôi rỗng (lưỡi khoan ruột gà). Chúng thích hợp để khoan xoắn vào đất dính. ‰ Khi khoan, đoạn chuôi rỗng được nút lại tại đầu dưới. Nút này có thể tháo ra để hạ ống lấy mẫu xuống qua lòng chuôi và ấn vào đất bên dưới mũi khoan. ‰ Việc sử dụng lưỡi khoan có chuôi rỗng trong đất không dính thường gặp khó khăn là làm thế nào ngăn cản vật liệu chui vào đoạn chuôi rỗng khi tháo nút ra. 142 BM. KHOAN & KHAI THÁCHướng dẫn thực tập 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 125mm sẽ tạo ra lỗ khoan đường kính chừng 150mm và 250mm tương ứng, tới độ sâu 30m đến 50m. ‰ Khoan cánh xoắn liên tục (khoan xoắn) đòi hỏi năng lượng cơ học và trọng lượng khá lớn, do đó thường được đặt trên một xe tải nặng. ‰ Những mảnh vụn khoan được đưa lên mặt đất nhờ cánh xoắn của lưỡi khoan, chỉ cho một hướng dẫn rất sơ bộ về độ sâu và đặc tính của địa tầng. ‰ Có thể giám định chính xác từng khoảng địa tầng không liên tục từ các mẫu khoan lấy được qua thân rỗng của lưỡi khoan. ‰ Ở địa tầng tự chống đỡ được, có thể dùng cần đặc và mũi khoan thích hợp. Mũi khoan được kéo lên mặt đất mỗi khi cần moi đất đá ra. Có thể tiến hành lấy mẫu đóng và thí nghiệm trong lỗ khoan. 143 BM. KHOAN & KHAI THÁCHướng dẫn thực tập 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 thước và qui mô nhỏ hơn. ‰ Một điều đặc biệt nữa là các thiết bị khoan khảo sát địa chất công trình chỉ sử dụng loại điều áp thủy lực và mâm cặp, trục spindel. 144 BM. KHOAN & KHAI THÁCHướng dẫn thực tập 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. 145 BM. KHOAN & KHAI THÁCHướng dẫn thực tập khoan-khai thác ‰ Trong đất đá mềm, bở rời sử dụng các loại choòng để phá toàn đáy như các choòng 2 cánh kiểu đuôi cá, choòng 2 cánh có gắn hợp kim chống mài mòn. ‰ Dung dịch khoan được sử dụng là dung dịch nước thiên nhiên trộn với đất sét khi khoan qua các địa tầng còn gọi là dung dịch sét tự nhiên. Nó ít làm biến đổi tính chất của mẫu đất và các địa tầng khoan. ‰ Những trường hợp đặc biệt khi khoan qua các địa tầng bở rời, cát chảy có thể cho phép khoan xoay bằng dung dịch sét nhân tạo để khống chế sập lỡ thành lỗ khoan, nhưng sử dụng dung dịch loãng có độ nhớt và tỷ trọng càng nhỏ càng tốt. ‰ Khi cần đóng mẫu nguyên dạng cũng dùng các bộ ống mẫu theo quy phạm sẽ trình bày ở các phần dưới. Khoan xoay máy 146 BM. KHOAN & KHAI THÁCHướng dẫn thực tập khoan-khai thác 2.3 Lấy mẫu đất ‰ Các nguyên tắc chung ‰ Các kĩ thuật chủ yếu để lấy mẫu ‰ Chất lượng mẫu ‰ Các mẫu phá hoại từ dụng cụ khoan hoặc từ thiết bị đào ‰ Ống lấy mẫu hở ‰ Ống lấy mẫu thành mỏng ‰ Ống lấy mẫu hở đường kính 100mm ‰ Ống mẫu tách dùng cho thí nghiệm xuyên tiêu chuẩn ‰ Mẫu lõi khoan xoay 147 BM. KHOAN & KHAI THÁCHướng dẫn thực tập khoan-khai thác Các nguyên tắc chung ‰ Việc chọn kĩ thuật lấy mẫu phụ thuộc vào chất lượng mẫu yêu cầu và đặc điểm của đất, đặt biệt là mức độ đất bị phá hoại do quá trình lấy mẫu. ‰ Cần nhớ rằng tính chất của đất nguyên trạng tại hiện trường thường bị chi phối bởi sự hiện diện bởi những chổ yếu và những gián đoạn. ‰ Do đó có thể có những mẫu tốt nhưng không đại diện cho đất nguyên trạng. Trong việc chọn phương pháp lấy mẫu phải xác định rõ đó là để xác định tính chất của đất nguyên trạng (trong khối) hay là các tính chất của vật liệu đất nguyên vẹn. 148 BM. KHOAN & KHAI THÁCHướng dẫn thực tập khoan-khai thác Các kĩ thuật chủ yếu để lấy mẫu a. Lấy mẫu phá hoại từ dụng cụ khoan hoặc từ thiết bị đào trong quá trình khoan b. Lấy mẫu đóng, trong đó một ống hoặc ống mẫu tách đôi có mép cắt sắt ở mút dưới được ấn vào đất bằng lực ép tĩnh hoặc bằng va đập động. c. Lấy mẫu xoay – trong đó ống với bộ phận cắt ở mút dưới sẽ xoay vào đất, do đó tạo ra mẫu lõi. 149 BM. KHOAN & KHAI THÁCHướng dẫn thực tập khoan-khai thác Các kĩ thuật chủ yếu để lấy mẫu ‰ Các mẫu lấy được bằng kĩ thuật b, c thường là đủ nguyện vẹn để có thể xem xét kiến trúc của đất nền bên trong mẫu. ‰ Chất lượng của những mẫu như vậy có thể thay đổi nhiều, tùy theo kĩ thuật và những điều kiện đất và thường cho thấy một mức độ phá hoại nhất định. ‰ Các mẫu nguyên vẹn bằng kĩ thuật b, c thường được lấy theo hướng thẳng đứng, nhưng có thể lấy theo hướng đặc biệt để khảo sát những đặc điểm riêng. 150 BM. KHOAN & KHAI THÁCHướng dẫn thực tập khoan-khai thác Chất lượng mẫu ‰ Quy trình lấy mẫu phải được lựa chọn trên cơ sở chất lượng mẫu được yêu cầu và sẽ được đánh giá phần lớn theo mức độ thích hợp của mẫu cho các thí nghiệm trong phòng tương ứng. ‰ Một phân loại mẫu đất đề xuất ở Đức đã cung cấp một cơ sở hữu ích cho phân loại các mẫu theo chất lượng. Không (trừ thứ tự các tầng)Loại 5 Phân loạiLoại 4 Phân loại, độ ẩmLoại 3 Phân loại, độ ẩm, dung trọngLoại 2 Phân loại, độ ẩm, dung trọng, độ bền, biến dạng và các đặc trưng cố kếtLoại 1 Các tính chất có thể xác định được đủ độ tin cậyChất lượng 151 BM. KHOAN & KHAI THÁCHướng dẫn thực tập khoan-khai thác ‰ Những thí nghiệm phân loại trong phòng chỉ phù hợp với đất còn phân loại chất lượng có thể áp dụng cho các mẫu đá khi xét về các tính chất khác. ‰ Trong một số trường hợp dù sử dụng phương pháp nào để lấy mẫu cũng chỉ có thể lấy được mẫu bị phá hoại ít nhiều. Tức là tốt nhất chỉ là loại 2. ‰ Kết quả thí nghiệm về độ bền và tính nén lún tiến hành trên những mẫu đó phải được xử lí thận trọng. Các mẫu thuộc các loại 3, 4 và 5 nói chung được coi như “mẫu phá hoại”. ‰ Điều này cần xem xét tiếp trong việc lựa chọn các qui trình để lấy mẫu loại 1 là kích thước của mẫu. Điều này được xác định phần lớn bởi kiến trúc của đất đá mà đối với riêng đất, thường hay gọi là “kết cấu”. ‰ Khi đất có những gián đoạn định hướng bất kỳ, chẳng hạn như trong đất là sét thì đường kính mẫu hoặc bề rộng mẫu càng lớn so với khoảng cách giữa các gián đoạn càng tốt. Chất lượng mẫu 152 BM. KHOAN & KHAI THÁCHướng dẫn thực tập khoan-khai thác ‰ Nói cách khác khi đất đá chứa những gián đoạn có định hướng rõ rệt, chẳng hạn như các nứt nẽ trong đá, có thể cần lấy các mẫu có định hướng đặc biệt. ‰ Đối với đất mịn đồng nhất và đẳng hướng, có thể sử dụng mẫu có đường kính nhỏ tới 35mm. Tuy nhiên thường thì các mẫu đường kính 100mm hay được sử dụng hơn, ví kết quả thí nghiệm trong phòng lúc đó có thể đại diện cho khối đất. Trong những trường hợp đặc biệt, các mẫu có đường kinh 150mm và 200mm cũng được sử dụng. ‰ BS 1377 và BS 1924 đưa ra những chi tiết chính xác về khối lượng mẫu cho mỗi mẫu thí nghiệm. Khi biết số lượng áng chừng các thí nghiệm, thật dể ước lượng tổng lượng đất cần lấy. ‰ Khi chưa biết