انواع روش های حفاری به منظور مطالعات ژئوتکنیک

نویسنده: مهدی غلامی نژاد

به نام خدا

در این مقاله قصد داریم انواع روش های حفاری و همچنین مزایا و کاربرد های هر یک از آن ها که عمدتاً باعث سردرگمی مهندسین عزیز می‌شود را برای شما عزیزان شرح دهیم.

 

سرفصل های این مقاله

انواع روش های حفاری به منظور مطالعات ژئوتکنیک

1. انواع روش های حفاری
2. چاله یا چاهک
3. چاه
4. ترانشه
5. گمانه
6. جمع بندی

1. انواع روش های حفاری

حفاری قدیمی ترین روش شناسایی زیر سطحی، حتی با وجود پیشرفت های ایجاد شده نظیر روش ژئوفیزیک و … باز هم در بسیاری از پروژه ها اصلی ترین قسمت مطالعات ژئوتکنیک محسوب می شود.

برحسب نوع پروژه، امکانات موجود، نوع نمونه مورد نظر و … روش های بسیار متنوعی برای حفاری وجود دارد. ما در بهساز سیویل سعی داریم به زبان ساده مطالب تخصصی را ارائه دهیم.

نکته:

لازم به ذکر است که بحث در این جا متمرکز بر حفاری ژئوتکنیکی و با هدف شناسایی لایه های زمین است. حفاری هایی نظیر حفر چاه آب، نفت و … مورد بحث نمی باشد.

2.چاله یا چاهک

• حفر به روش سنتی توسط مقنی.
• در مواردي كـه تعـداد چاله ها خيلي زياد است و يا سطح آب زير زميني مانع حفاري دستي است بهتر است حفر اين چاله هـا با بيل مكانيكي و يا وسائل مشابه صورت پذيرد.
• قطر بین ۶۰ تا ۱۰۰ سانتی متر.
• عمق بین ۳ تا ۵ متر.
• اگر خاک ریزشی باشد باید از دُس بتنی استفاده کرد.

مزایا و کاربرد:

• امکان مشاهده چشمی لایه های زیر سطحی را فراهم می کند.
• برای نمونه گیری از خاک های درشت دانه (به ویژه خاک های حاوی سیمانتاسیون) مناسب است.
• اصلی ترین روش برای شناسایی منابع قرضه می باشد.
• قابل کاربرد برای انجام آزمایش هایی نظیر برش درجا، بارگذاری صفحه و دانسیته درجا است.
• برای چک کردن پروسه های اجرایی نظیر شمع ریزی درجا مناسب است.

شکل۱-چاله یا چاهک

شکل۲- دُس بتنی

3. چاه

• حفر به روش سنتی توسط مقنی.
• قطر بین ۸۰ تا ۱۲۰ سانتی متر.
• عمق بین ۵ تا ۳۰ متر.
• با توجه به عمق زیاد حتما باید از دُس بتنی استفاده نمود.

مزایا و کاربرد

برای چاه، علاوه بر مزایا و کاربرد هایی که برای چاهک ذکر شد، می توان موارد زیر هم در نظر گرفت:

• قابل استفاده برای نصب ابزار پایش و تاسیسات ویژه.
• برای شناسایی قنات ها و سایر حفرات زیر سطحی مناسب است.

معایب

• زمانبر است و در لایه های سخت خاک، حفر چاه امکان پذیر نیست.
• در قیاس با سایر روش ها کمتر بکار برده می شود، هرچند در برخی از پروژه ها(همانند سد های خاکی) حفر چند حلقه چاه الزامی است.

شکل۳- چاه

4. ترانشه:

• عرض محدود بین ۶۰ تا ۱۰۰ سانتی متر.
• حداکثر عمق ۴ تا ۵ متر.
• توسط بیل مکانیکی بصورت سریع برداشته می شود.

مزایا و کاربرد:

• برای شناسایی امتداد طولی لایه خاک مناسب است.
• در منابع قرضه کاربرد فراوان دارد.
• امکان مشاهده لایه ها و همچنین نمونه گیری وجود دارد.
• برای پروژه های خاص نظیر کانال های آبیاری استفاده می شود.
• در مجموع نسبت به سایر روش ها کمتر بکار برده می شود.

شکل۴- ترانشه 

5. گمانه:

• سوراخی معمولا به قطر ۵ تا ۲۵ سانتی متر(در پروژه های خاص بر حسب نیاز می تواند بزرگتر هم باشد).
• محدودیتی برای عمق ندارد و تا عمق های بسیار زیاد مثل ۱۰۰۰ متر و ۲۰۰۰ متر هم در کشور زده شده است.

مزایا و کاربرد:

• برای نمونه گیری از خاک.
• تزریق دوغاب.
• نصب ابزار دقیق.
• نصب تجهیزات زهکشی.
• بهسازی زمین.
• و… مورد استفاده قرار می گیرد.

نکته: معمولاً حفاري گمانـه بـه يكـي از پـنج روش زيـرصورت مي پذيرد:

• حفاری مته ای یا اوگری
• حفاری شستشویی
• حفاری دورانی
• حفاری ضربه ای
• حفاری چکشی

شکل۵- گمانه

نکته:

در کشور ما با توجه یه قدمت تجربه در حفاری قنات ها و چاه ها، انتخاب روش حفر چاهک یا چاه در پروژه های کوچک شهری و حتی بزرگ بسته به نیاز، برای انجام آزمایش های مکانیک خاک می تواند روشی مناسب و کم خرج  محسوب شود. البته باید به نیاز های پروژه، سطح آب زیر زمینی منطقه، راه های دسترسی، مهارت نیروهای اجرایی هم در انتخاب روش مناسب توجه کرد. همچنین همانطور که در شکل های بالا مشاهده می شود، گمانه زنی به ماشین و دستگاه و همچنین مهارت بیشتری نیاز دارد پس باید به مسیر های دسترسی ماشین آلات و نیروهای متخصص آن شهر هم توجه کرد.

6.جمع بندی

به عنوان جمع بندی باید ذکر کرد که اولا  انتخاب روش حفاري تابع جنس لايه هاي زمـين و همچنـين اهـداف حفـاري مـي باشـد. هـر يـك از روشهاي ذکر شده به لحاظ قابليت حفاري در عمق، امكان نمونه گيـري و انجـام آزمـايشهـاي برجـا و همچنين دقت و سرعت حفاري از مشخصات ويژه اي برخوردار هستند و لازم اسـت در انتخـاب روش حفاري ملاحظات و مشخصات مذكور مورد توجه واقع شود.

 

 

منبع:

کتاب کاوش های صحرایی در مهندسی ژئوتکنیک (دکتر علی قنبری)