این روش برای حفر سوراخهای با قطر زیاد(تا۱۰سانتی متر)برای کسب نمونه های دست خورده وبررسی لایه ها درخاکهای دارای چسبندگی که گمانه نیاز به حایل ندارد،مورد استفاده قرار می گیرد.دراین حفاری با چرخاندن اوگردارای قطرزیاد خاک بریده شده وگمانه حفر می شودو روشی سریع بوده وبررسی شرایط خاک درزیر زمین از نزدیک را امکان پذیر می سازد.عمق حفاری توسط سطح ایستابی وشرایط سنگ محدود می شود.برای خاکهای بدون چسبندگی،رس های نرم وخاکهای آلی مناسب نیست.نمونه ها دست خورده است(۱۲).

( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

۳-۲-۷-حفاری ضربه ای
تنها درحفاری چاه های آب بکار می رود.نمونه های شسته شده توسط گل کش خارج می شود،عمق تاسنگ بستر را مشخص می کند.دستگاه های حفاری ضربه ای دستگاه های ساده ای هستندکه برای پژوهش های آب یابی بسیارمناسب هستند.ازاین دستگاه ها بیشتربرای چاههایی که درداخل سنگهای مقاوم حفر می شود،استفاده می کنند.اصول کار حفاری ضربه ای خورد کردن سنگ هاست که این عمل به وسیله مته ای به نام مته حفاری یا ترپان انجام می گیرد.مته ها بطورمنظم ازارتفاع ثابتی روی سنگ فرود می آیند.دستگاه مجهز به یک خرک چهار قطبی ویا یک دکل است که مته های حفاری بوسیله یک قرقره برگشت روی آن آویزان می گردند.این مته ها دارای حرکت رفت وآمدی می باشندوبه منظوراجرای مانورهای پایین وبالا رفتن،ازدستگاه رفت وبرگشت جدا گردیده وبه یک وسیله ای به نام چرخ قرقره که برای جاگذاری لوله ها نیز بکار می رود،مربوط می باشند.خرک های جداشونده،چوبی ویا فلزی هستند.پایه ها روی دالهای سیمانی که قبل ازمونتاژ دستگاه تهیه می شوند،قرارمی گیرند.روش حفاری به این صورت است که سرمته سنگین بالا آورده شده ورها می شود تا مواد شکسته شده ویک مخلوطی ازخورده هاوآب ایجاد شودکه توسط گل کش باپمپ های ماسه کش خارج می شود.دیواره چاه توسط لوله جدار،پابرجا نگاه داشته می شود،این روش روشی نسبتا اقتصادی جهت تعبیه گمانه های باقطر زیاد (تا۶۰سانتی متر)درانواع مواد است.درخاکهای قوی وسنگ به کندی انجام می شود.اغتشاشات اطراف سرمته که ناشی از ضربات پر انرژی سرمته است،به شدت بر مقادیرSPT تاثیر می گذارد،مغزه گیری ونمونه UD سنگ امکان پذیر نیست(۱۲).
۳-۲-۸-مته چکشی
برای حفر چاه آّب وچاه های اکتشافی در داخل قطعه سنگ ها مناسب است.این روش مشابه حفاری ضربه ای است.مزیت این روش نفوذ نسبتا سریع درقطع سنگ ها وقلوه سنگ ها است.پیشروی به مراتب سریعتر از روش حفاری ضربه ای است(۱۲).
۳-۲-۹-مته ضربه ای بادی
این روش برای حفر گمانه برای آتشباری،دوغاب زنی ومهارسنگ است.روش سریع برای حفرچال های باقطرکم درسنگ سخت است.بهترین کاربرد را درسنگ های سخت توده ای دارد.نمونه ها منحصر به ذرات وترانشه های کوچک است.برای نمونه گیری به کار نمی رود.درسنگ های سست دارای شکستگی با لایه های رس یا شیل مرطوب ممکن است تمام لوله حفاری درسوراخ باقی بماند.روش حفاری به این صورت است که ضربات وچرخیدن سرمته،سنگ را خورد می کندوترانشه ها توسط فشار هوا خارج می شود(۱۲).
۳-۳-تأثیر عوامل زمین‌شناسی و تکتونیکی در حفاری
شناخت مشخصات ساختمان ظاهری لایه‌ها و سنگها می‌تواند کمک بزرگی در موفقیت اجرا پروژه‌های باشد. در اینجا به آن دسته از خصوصیات ساختمانی و زمین‌شناسی مرتبط با حفاری اشاره می‌گردد(۹).
- شیب و امتداد لایه‌ها
اکثر مواد رسوبی در محیط‌های آبی و یا خشکی دارای لایه‌بندی بوده که بعداً تحت تاثیر نیروهای تکتونیکی وارده دچار چین‌خوردگی می‌گردند. سطوح لایه‌ها بخش ضعیف آن می‌باشد و لایه‌های کم ضخامت به علت خردشدگی، راحت‌تر حفاری می‌گردند. لایه‌های ضخیم دارای یکنواختی بیشتری بوده و خردشدگی کمتری دارند بهمین دلیل حفاری آنها در مدت زمان بیشتری صورت می‌گیرد. تغییر وضعیت لایه‌ها ممکن است سبب انحراف چاه خصوصاً در روش‌های حفاری ضربه‌ای کابلی گردد. استفاده از استابلیزر در حفاری‌های دورانی از انحراف چاه جلوگیری می کند. حفاری در لایه‌های متناوب ضخیم و کم ضخامت چین خورده به علت امکان وجود شکستگی، خطر انحراف چاه و گیرافتادن مته ولوازم حفاری را افزایش می‌دهد.شیب بزرگترین زاویه بین سطح لایه با افق است و امتداد عمود بر شیب می‌باشد،شیب وامتدادلایه هادرپی سد حوضیان دارای زاویه کمتراز۴۵درجه وبه سمت بالادست است.(۹و۲).
- چین‌خوردگی
در نواحی چین‌خورده و در محل طاقدیس‌ها خصوصاً در محدوده محور آنهابه علت وجود بازشدگی و شکستگی و در نتیجه خردشدگی، عملیات حفاری مشکل آفرین است.همچنین در محل ناودیس‌ها نیز به علت تمایل لایه‌ها به لغزش روی یکدیگر و وجود قطعات خرد شده، حفاری مشکلات خاص خود را دارد. بطور کلی در مناطق چین خورده می‌باید اصول فنی و دقت در حفاری برای جلوگیری از انحراف چاه، ریزش و گیرافتادن ابزار و فرار سیال حفاری رعایت گردد(۹).
- گسل‌ها
گسل‌ها محل جدا شدن لایه‌ها و جابه‌جایی آنها در امتداد یک سطح می‌باشد. سنگها در مجاورت سطح گسل معمولاً خردشده و ضعیف می‌باشند و بعضاً ممکن است محل جریان آب بوده و خرده سنگهای اطراف را بتدریج وارد چاه نماید که در اینصورت باید مراقب ریزش و گیرافتادن لوازم بود.گاهی ممکن است در اثر گسل و جابجائی، دو لایه با جنس و سختی متفاوت روی هم قرار گرفته باشند. بطور کلی برای حفاری در سازندهای گسله و یا دارای درز و شکاف، روش حفاری دورانی با بهره گرفتن از گل بنتونیت برای جلوگیری از ریزش سنگها و فرار گل اولویت دارد. حفاری با سیستم ضربه‌ای – دورانی در این قبیل مناطق خطر گیرافتادن چکش و مته مربوطه را به دنبال خواهد داشت(۹).
- هوازدگی و فرسایش
تغییرات درجه حرارت و میزان رطوبت و بطور کلی عوامل جوی باعث فرسایش سنگها و کاهش مقاومت فشاری و سختی آنها می‌گردد. البته عمق نفوذی این پدیده چندان زیاد نمی‌تواند باشد. در زمان تصمیم گیری برای عقد قرارداد در مناطق کوهستانی و ناهموار، مطالعه وضعیت سلامت سنگها و تشخیص تاثیرات تکتونیکی بر آنها برای ارائه پیشنهاد قیمت بسیار مهم است. گاه ممکن است سنگهای بظاهر خرد شده و فرسایش یافته سطحی در عمق به سنگهای سالم و سخت با حفاری مشکل تبدیل شوند. این مسئله در مورد سنگهای آذرین بشدت صدق می‌کند.بطور کلی در انتخاب سیستم حفاری عوامل ذیل را باید در نظر گرفت:
نوع و جنس زمین، قطر و عمق چاه، برآورد اقتصادی، نوع و مدت زمان اجرا پروژه(۹).
۳-۴- عملیات تزریق درسدمخزنی حوضیان
هدف ازتزریق پرنمودن درزه هاوشکاف هاوحفره های ایجاد شده در روباره ها وسنگ ها ازطریق حفاری وتزریق بافشار جهت آب بندی پی است.چون حدودعملیات تزریق پرده آب بند تقریبی بوده،بنابراین هرقسمت ازعملیات حفاری وتزریق رابرحسب شرایط طرح،افزایش یا کاهش می دهند.عملیات آب بندی پی شامل حفاری وتزریق به منظور اجرای پرده آب بنددرروبارهاوسنگ ها است.پرده آب بندنفوذپذیری رابطورقابل ملاحظه ای کاهش می دهدوبرای اینکه بتواندروی شبکه خطوط پتانسیل وجریان،زه موثرباشدبایدبه اندازه کافی عریض طراحی شود.انتهای آن ترجیحا بایدبه لایه های بانفوذپذیری کمتربرسدتابتواندجریان وشیب زه خروجی را شدیداکاهش دهد.دیواره آب بند درسنگهای ضعیف یا رسوبات آبرفتی اجرا می شود(۲۰و۵).
۳-۴-۱- تعاریف و اصلاحات
-آزمایش آب تحت فشار: این آزمایش شامل تزریق آب تحت فشار در یک قطعه از گمانه و به منظور تعیین آب خوری سنگ است.
-آزمایش لوژن: آزمایش اندازه‌گیری آب خوری در سنگ است. میزان آب خوری در سنگ با واحد لوژن (lu) بیان می‌شود.
-آزمایش لوفران: آزمایش تعیین نفوذپذیری در روباره‌ها و مصالح آبرفتی است. نفوذپذیری خاک‌ها و رسوبات آبرفتی به وسیله ضریب دارسی برحسب سانتی‌متر برثانیه بیان می‌شود.
-تزریق آب‌بندی: نوعی از تزریق است که به منظور بستن درز و شکاف سنگ و حفره‌های درون روباره‌ها و مصالح آبرفتی برای ایجاد یک پرده‌آب بند مناسب پیشنهاد می‌شود.
-تزریق آزمایشی: هدف از این آزمایش تعیین روش حفاری، تعیین نفوذپذیری، بررسی تجهیزات در ارتباط با انجام تزریق پرده آب‌بند، بررسی روش‌های مختلف تزریق، انتخاب فشار و کیفیت مخلوط تزریق است. محل آزمایش تزریق می‌تواند بر روی خط پرده تزریق یا در قسمتی از محل سازه‌های دیگر و یا محلی کاملاً جدا از محل سازه‌ها باشد.
-حفاری با نمونه‌گیری: شامل حفاری دورانی توأم با نمونه‌گیری توسط نمونه‌گیر یک جداره یا دوجداره است.
-حفاری مجدد: شامل حفاری مجدد قطعه‌ای از گمانه است که قبلاً تزریق شده باشد.
-دوغاب تزریق: ترکیبی از آب و موادی چون سیمان، سیمان و خاک، ماسه یا مواد شیمیایی است که با نسبت‌های کنترل شده به درون درز و شکاف سنگ‌ها و یا به درون حفره‌های روباره آبرفتی از طریق گمانه‌های حفاری پمپ می‌شود(۵و۲).
-شستشو: شامل عملیاتی است که مصالح باقیمانده در انتهای گمانه و یا مصالحی که از دیواره‌های گمانه به داخل آن ریزش نموده را با تزریق آب خارج می کند(۵و۲).
-شستشو برای تزریق: شامل شستشو و تمیز کردن گمانه قبل از شروع تزریق است(۵و۲).
-قطعه: قسمتی از طول کلی یک گمانه است که در آن آزمایش فشار آب انجام گرفته و یا در آن عمل تزریق انجام می‌شود.طول مقطع حداکثر ۵ متر است(۵و۲).
-گمانه‌های اولیه: شامل اولین سری گمانه‌های تزریق است که بیشترین فاصله را از یکدیگر دارند (در امتداد خط پرده تزریق)(۵و۲).
-گمانه‌های سری دوم و سوم … : شامل گمانه‌هایی است که بین هر دو گمانه سری‌های قبلی حفر و تزریق می‌شود. این روش به نام روش نیمه کردن معروف است(۵و۲).
-لوژن: واحدی است قراردادی و عبارت است از عبور یک لیتر آب در یک دقیقه از طول یک متر گمانه (با قطر بین ۶۶ تا ۱۳۳ میلیمتر) در فشار یک مگا پاسکال، پی با آب‌خوری یک لوژن تقریباً آب‌بند است و به تزریق و پرده آب بند نیاز ندارد. پی با آب خوری بیش از ۳ واحد مستلزم تزریق سیمان برای آب‌بندی است(۵).
۳-۴-۲- تزریق تماسی و تحکیمی
«تزریق تماسی » عبارت است از فرایند پر نمودن شکاف بین سازه و شالوده آن . این شکاف می‌تواند در سطح شالوده یک سد بتنی وزنی یا یک سد قوسی و یا بین پوشش بتنی تونل و سنگهای در برگیرنده آن باشد . هدف از انجام این تزریق برداشتن فاصله بین سازه بتنی و سنگها ی اطراف آن می باشد . به نحوی که این دو بتوانند به صورت یک واحد ساختمانی عمل نمایند . در تزریق تماسی تنها درزه ها مد نظر هستند که در ضخامتی از سنگ بین۵ /۰ تا یک متر وجود دارند(۳).
در« تزریق تحکیمی » ضخامت بیشتری از منطقه سنگی نسبت به تزریق تماسی مورد توجه می باشد که این منطقه سنگی در زیر شالوده سازه های بتنی بزرگ یا اطراف پوشش تونل و یا گود برداریهای وسیع زیرزمینی واقع باشد . هدف از تزریق تحکیمی بهبود بخشیدن و یکنواخت نمودن خواص دگر‌شکلی سنگهایی است که در زیر شالوده واقع بوده و بر اثر انفجارهایی که به منظور گود برداری انجام شده سست گردیده است . عمق تزریق تحکیمی به خواص سنگ ، ابعاد سازه و فشاری که به وسیله سازه به آن وارد می‌شود ، بستگی دارد(۴).
- تزریق تماسی
محدوده عرض درز و شکافهایی که در تزریق تماسی مورد تزریق واقع می شود در حدود چند دهم میلیمتر تا ۱۰ سانتیمتر و یا بیشتر است . از این رو می توان برای تزریق از سوسپانسیون غلیظ سیمان استفاده نمود که ترجیحاً به صورت مخلوط پایدار بوده و هنگام گیرش آب خود را از دست نداد و به این ترتیب آب و سیمان از هم تفکیک نمی شود. گمانه‌های تزریق را به عمق ۵ / ۰ تا یک متر در سنگ در شبکه ای با فاصله های مساوی ۵ /۱ تا ۳ متر حفر می‌نمایند(۳) . فاصله صحیح گمانه‌ها را می توان با انجام تزریقهای آزمایشی تعیین نمود‌. برای تزریق در محل تماس پوشش بتنی تونل با دیواره ، همان الگوی فاصله های مساوی در شبکه گمانه‌ها مناسب می‌باشد‌. بهتر است که سازماندهی کار به صورت پیوسته و ۲۴ ساعته باشد . فشار تزریق در تزریق تماسی به نوع سنگ و فشار روبار شالوده دارد فشار تزریق را باید در شروع کار با انجام تزریق آزمایشی سنجید، فشار بین ۲ تا ۱۰ اتمسفر کافی خواهد بود . فشار بیشتر سبب تحکیم بیشتر و مقاومت زیادتر ماده تزریق می‌شود(۵).
- تزریق تحکیمی
چون هدف اصلی از تزریق تحکیمی ، کاهش تغییرشکل پذیری سنگ است‌، باید کلیه درزه‌ها، شکافها و حفره های موجود با ماده تزریق دارای مقاومت و فشار بالا، پر شود . در اکثر موارد ضروری است که مواد داخل درزه ها تخلیه و تمیز گردد . هنگامی که تزریق تحکیمی در زیر شالوده ها انجام میشود، فشار تزریق با فشار کم روبار محدود می‌شود‌. بنابراین برای افزایش روانی و نفوذپذیری یک سوسپانسیون سیمان با درصد آب کم ، به مواد مضاف احتیاج می باشد . برای این منظور می توان از مواد افزودنی مورد استفاده در بتن حجیم بهره گرفت. گمانه های تزریق در شبکه ای با فواصل مساوی و به صورتی که در مورد تزریق تماسی ذکر گردید حفر می‌شود. معمولاً عمق گمانه ها را بیشتر در نظر می‌گیرند. هنگام تزریق مقاطع عمیقتر با اعمال فشار بیشتر، بهتر است که گمانه ها از بالا به پایین تزریق شود تا لایه های بالایی را آب بند نموده و مانع نشت ماده تزریق به سطح زمین گردد .فشار تزریق به سیستم درز و شکاف سنگ بستگی دارد . فشار تزریق باید حتی‌الامکان زیاد باشد تا سوسپانسیون تزریقی به خوبی تحکیم یابد . از طرف دیگر فشار تزریق توسط عواملی مانند فشار روبار، امکان نشت سطحی و بالا آمدن سطح گودبرداری شده به علت شکست هیدرولیکی ، محدود می گردد‌. برای کنترل بالا آمدن سطح زمین، نقاط نشانه ً انگپایه َ برای پیمایش ژئودتیک نصب می‌شود و یا از دیگر سیستمهای هشدار دهنده نوری و صوتی می توان استفاده نمود . هنگامی که بالا آمدن سطحی شروع شد، باید فشار را کاهش داد .
برای تزریق منطقه بالاتر سنگها که در اثر انفجار سست شده اند باید از سوسپانسیونهای تزریق و فشار تزریق نسبتاً کم استفاده نمود . برای انجام تحکیم در چینه های سنگی عمیقتر و دست نخورده، استفاده از سوسپانسیونهای با نفوذپذیری زیاد و همچنین فشار تزریق بالا ضروری می باشد قبل از انجام عملیات تزریق باید درز و شکافها ی پر شده با مواد سست را شستشو نموده و تمیز نمایند، زیرا سوسپانسیون سیمان نمی تواند در پر شدگی سست درزه ها نفوذ نماید و تأ ثیر آن روی تغییر‌شکل‌پذیری به صورت موضعی است . قبل از عملیات باید مواد سست پرکننده را شستشو داده و تمیز نمود و این کار با تزریق متناوب دومین گمانه از یک سری و شستشوی دیگر گمانه‌ها با هوا یا آب تحت فشار انجام پذیر است‌. ابتدا یک سری از گمانه‌ها، مورد تزریق واقع می شوند و این کار ادامه می یابد تا آب زلال به گمانه‌های مجاور رسوخ نماید سپس توالی شستشو معکوس می شود . تلاطم زیاد آب موجب خالی شدن درز و شکافها از مواد سست می گردد . در صورت ضرورت می توان پس از گذشت زمانی اندک، این روش را تکرار نمود . هنگامی که کار شستشوی یک قطعه ۳ تا ۵ متری گمانه‌های یک سری خاتمه پذیرفت، گمانه‌های دوم به خط تزریق متصل شده و عملیات ادامه داده می شود تا آمیزه به تدریج در دیگر گمانه ها ظاهر شود، سپس این گمانه ها به خط تزریق متصل و عملیات ادامه می یابد . تزریق در هر چاه موقعی تلقی می گردد که معیار اشباع پیش بینی شده در طراحی ( فشار و دبی ) حاصل شده باشد . این فرایند در قطعه بعدی و عمیقتر گمانه‌ها با شستشو و تزریق تکرار می شود تا اینکه در عمق مورد نظر کلیه گمانه‌ها عملیات انجام گردد . پس از آن یک دسته چاه دیگر به همین روش تزریق می گردد تا تمامی حجم سنگ پیش بینی شده در طرح، تحکیم یابد.سیستم تزریق مشابه روشی است که قبلاً و در مورد تزریق تحکیمی شالوده سازه ها شرح آن گذشت. تزریق در قطعات ۳ تا ۵ متری و به صورت پیوسته مانند آنچه در تزریق تماسی ذکر شد انجام می گردد.درسدحوضیان ازاین روش درقطعات۵متری استفاده شده است(۵) .
۳-۴-۳- روش های تزریق
-روش بالابه پایین: زمانی که عمق گمانه های حفاری شده تاحدود۳مترباشدازاین روش استفاده می شود(۵).