Зондирование торфяной залежи

Основной задачей производства работ по зондированию является определение глубин залегания торфа в пределах распространения торфяного месторождения.

Наряду с этим при зондировании определяется:

а) мощность очесного слоя или минерального наноса;

б) наличие, глубины залегания и мощность минеральных, водных и других прослоек в залежи торфа;

в) наличие в залежи пней и крупных древесных остатков и глубина их залегания;

г) мощность донных отложений сапропеля, мергеля и других озерных отложений;

д) характер минерального дна торфяного месторождения.

По результатам зондирования устанавливаются глубины торфяной залежи, границы торфяного месторождения и запасы торфа по торфяному месторождению и его участкам.



Зондировочный бур (фиг. 9—3) применяется преимущественно для измерения глубины залежи торфа и состоит из челнока, штанг и ручки.

Рабочей частью бура является челнок, который состоит, из двух полых цилиндров, входящих один в другой. Поверхность внутреннего цилиндра срезана так, что образует камеру, предназначенную для заполнения торфом. Стенка наружного цилиндра надрезана и отогнута под углом 45° к поверхности, отточена и представляет собою нож для захвата торфа в челнок.

В открытом состоянии прорези в обоих цилиндрах совпадают; в закрытом — прорезь внутреннего цилиндра прикрывается стенкой наружного цилиндра.

Внутренний цилиндр наглухо скреплен со штангой, а наружный цилиндр свободно вращается вокруг внутреннего на неполный оборот. Вращение внешнего цилиндра ограничивается упорами, укрепленными на стенке внутреннего цилиндра.

В зависимости от длины челнока, различают два типа зондировочного бура: большой и малый.

Основные данные о зондировочных бурах представлены в табл. 9—1.

Буры изготавливаются из тонкостенных 1,0—1,5 мм, цельнотянутых стальных трубок.

Недостатком конструкции зондировочного бура является то, что при отборе проб он нарушает структуру торфа. Поэтому зондировочные буры малого и большого типа должны применяться только для зондирования залежи.

Для обеспечения нормальной работы зондировочный бур должен удовлетворять следующим основным требованиям: а) внешний цилиндр челнока бура должен иметь свободное вращение в пределах прорезей, плотно закрывать внутреннюю камеру и иметь правильно отогнутый нож; б) штанги бура должны легко и прочно соединяться между собой; в) ручка бура должна свободно присоединяться к каждой штанге бура.

При зондировании необходимо соблюдать следующие условия; а) следить, чтобы челнок бура при опускании его в залежь был чистым и плотно закрытым; б) при наращивании штанг, крепление их ниппелем необходимо производить до выхода конца ниппеля «заподлицо» с противоположной стенкой штанги; в) бур с пикета на пикет следует переносить в разобранном виде — по две штанги.

Бур Инсторфа первой модели (фиг. 9—4) состоит из: ложки, держателя, сердечника и копья.

Ложка представляет собой полуцилиндр 1, с приваренными к нему по концам двумя усеченными полуконусами 5 и 6, переходящими в вершинах в пустотелые цилиндры-втулки. Внутри ложки 1 находится сердечник 3, состоящий из плоского стержня с тонким гребнем, наружные очертания которого выполнены по внутреннему габариту ложки 1. По концам стержня заточены шейки, которые при сборке заходят во втулки полуконусов 5 и 6, На нижнюю шейку сердечника насажен держатель 2, в котором укреплено копье 4.

Во втулку верхнего полуконуса, кроме шейки сердечника, вставляется и удерживается на заклепках штанга 7, в шейку которой ввернут ниппель 8, для соединения с добавочной штангой 9.

Ложка бура легко вращается на 180° вокруг сердечника, сердечник же после поворота плотно прилегает к ложке.

Для работы на различных глубинах к штанге бура 7 присоединяются добавочные штанги 9. В каждом комплекте должно быть шесть штанг рабочих и четыре запасных. Для поворота бура в залежи служит рукоятка 10. Соединение штанг между собой и с рукояткой производится посредством ниппелей 8, ввинченных в отверстия, находящиеся на головках штанг. Свинчивание штанг производится посредством специального ключа.

Длина рабочей части бура — ложки — 275 мм, емкость — 150 см3 и вес около 2,6 кг; длина штанги — 100 см, вес около 0,4 кг.

Бур Инеторфа первой модели служит для отбора проб торфа с ненарушенной структурой и применяется: а) при определении влажности и объемного веса торфа в залежи, б) при изучении строения (стратиграфии) залежи. При работе бур Инсторфа в закрытом состоянии погружается в залежь до глубины на 30 см выше той, с которой должна быть отобрана проба торфа. По мере погружения бура навинчиваются дополнительные штанги, но не более чем две сразу. Поворотом ручки на 180° почасовой стрелке, бур открывается и опускается дальше до глубины, с которой необходимо взять пробу. Поворотом ручки на 180° в обратную сторону (против часовой стрелки), бур закрывается, причем ложка, описывая поворот, плотно прилегает режущим краем к гребню сердечника и вырезает из залежи образец торфа, не нарушая его структуры. Заполненный торфом бур извлекается из залежи. Если глубина бурения была значительна, штанги, по мере извлечения из залежи, отвинчиваются с тем, чтобы над поверхностью находилось не более 2—3 штанг. После тщательной очистки внешней стороны челнока, бур открывается поворотом ручки с упором копья во что-либо твердое и проба торфа снимается при помощи лопатки.

Бур Инсторфа второй модели состоит также из ложки (челнока) и сердечника, который снабжен не копьем, а боковым крылом, которое препятствует вращению сердечника в залежи (фиг. 9—5).

Бур Гикторфа (фиг. 9—6) имеет сходство с конструкцией бура Инсторфа второй модели. Разница заключается в длине и объеме челноков.

В таблице 9—2 приводятся основные Данные по бурам Инсторфа и Гикторфа.

Приемы работы с буром Инсторфа второй модели и с буром Гикторфа те же, что и с буром Инсторфа первой модели.

Бур ИТАН-1 (конструкции А. В. Тишкович) состоит из трех основных частей: челнока с обсадной трубой, пластинчатого ножа и штанг (фиг. 9—7).

Челнок бура имеет форму желоба и оканчивается клинообразным заостренным наконечником 4. К наконечнику крепится желонка 5, которая в верхней части оканчивается тальником 6, с обсадной трубой 7. Наконечник служит для вырезывания из залежи образца торфа.

C внешней стороны наконечника крепится обойма 8 для уменьшения силы трения челнока о залежь. Желонка служит для набора вырезываемого образца торфа и соединяет все части бура. Между тальником и желонкой имеется выходное окно. Снизу окна, по наружной стороне тальника, крепится вторая обойма 10, обеспечивающая выход из колонки излишнего торфа.

Тыльник жестко соединяется с обсадной трубой, имеющей продольный вырез. По обсадной трубе нанесена шкала делений через 10 см, с началом отсчетов от нулевой отметки уголка. На шкале имеются два указателя, на одном из которых — нижнем, стоит отметка 0,5 м 23, на верхнем — 1,0 м 24. Обсадная труба служит для придания устойчивости штанге управления 13.

Пластинчатый нож состоит из лезвия 14, соединителя 15 и черенка 16. Служит он для подрезания образца и отделения его от залежи. Пластинчатый нож при движении удерживается и направляется с помощью двух продольных скоб 19, работающих на уголках челнока.

К верхней части черенка ножа посредством выступа крепится втулка 11, соединяющая его со штангами. Первая штанга — штанга управления 13, оканчивается стержнем с упорным выступом 12, при помощи которого попеременно приводится в работу челнок и пластинчатый нож.

На штанге управления имеется шкала, являющаяся продолжением шкалы обсадной трубы в раскрытом положении бура. Вторая штанга — штанга дополнения, несколько короче последующих полутораметровых штанг. Она дополняет бур с обсадной трубой до трех метров.

Штанги соединяются посредством специальных муфт. Для этого концы штанг имеют два радиальных выреза и выступа. Соединение штанг обеспечивается после поворота муфты посредством зацепления накладок штанг с ее кольцевыми выступами.

Ограничение вращения муфты на штанге и закрепление ее, достигается фиксатором 27.

Челнок бура ИТАН-1 в поперечном сечении имеет ширину 50 мм, а высоту 35 мм; рабочая длина челнока — 1 м; рабочий объем челнока — 1480 см; длина каждой штанги — 1,5 м, диаметр — 200 мм. Челнок и пластинчатый черенок ножа, изготовляются из дюралюминия, все остальные части из стали.

Вес бура, при изготовлении челнока и пластинчатого ножа из дюралюминия, равен 6,5 кг. Вес полутораметровой штанги с муфтой — 1,5 кг.

Подъемозаглубитель — ручка (фиг. 9—8). представляет собою две шарнирно соединенные губки 1, образующие своей внутренней поверхностью форму штанг. К наружным сторонам губок привариваются две коротких штанги 4 подъемозаглубителя.

Отбор проб буром производится по принципу попеременного вертикального вырезывания образца из залежи. Бур перед погружением в залежь открывается; для этого, поворотом штанги на 90° против часовой стрелки, необходимо открепить нож и отвести его в верхнее крайнее положение.

Первое погружение производится на глубину 1 м. По достижении этой глубины, штанги поворачиваются по часовой стрелке, открепляя тем самым нож. Затем пластинчатый нож досылается до отказа вниз, и штанги снова поворачиваются по часовой стрелке.

Бур ИТАН-1 специально приспособлен для стратиграфического бурения и отбора проб торфа.



Зондирование торфяной залежи ведется на пикетных точках. Для зондирования на пикете выбирается наиболее характерное для данного участка место, отстоящее не более 1 м от пикета.

При зондировании, бур с плотно закрытым челноком опускается в залежь вертикально. После того, как первая штанга с челноком, не встретив препятствия, погрузилась в залежь до рукоятки, бур слегка приподнимается, рукоятка отвинчивается, и к буру присоединяется вторая штанга, на конце которой вновь укрепляется рукоятка. Зондирование буром без рукоятки не допускается. После присоединения второй штанги, бур при небольшом нажатии на рукоятку и при легком постоянном повороте вправо, во избежание произвольного открытия камеры челнока, равномерно погружается в залежь до тех пор, пока не натолкнется на то или иное препятствие.

Зондирование залежи на каждом пикете должно проводиться на полную ее глубину, т. е. от поверхности до минерального дна. Когда бур достиг минерального дна, то, слегка нажимая, ввинчивают его в дно несколькими поворотами слева направо. После этого поворотом против часовой стрелки открывают челнок бура и несколькими оборотами, в том же направлении, набирают в челнок торф с таким расчетом, чтобы в нижнюю часть челнока попал грунт, а в верхнюю — торф. Затем снова, тремя — пятью оборотами по часовой стрелке, челнок закрывают, определяют глубину, на которую опущен бур, после чего извлекают его из залежи. По мере извлечения бура, во избежание изгибов штанг, они отвинчиваются по одной или секциями по две.

После извлечения бура челнок очищают снаружи, открывают и отмечают какую длину челнока занимает грунт. Вычитая из общей глубины погружения бура величину, занятую в челноке грунтом, определяют глубину торфа, которая и записывается в журнал зондирования.

Если при извлечении бура окажется, что челнок не захватил грунт и он весь заполнен торфом, а на винте нет ощутимых частиц грунта, или же челнок оказался полностью заполненным только грунтом, то требуется повторить зондирование, Повторное погружение бура должно производиться в новом месте на расстоянии 10—20 см от первого.

В случае, если при зондировании будут обнаружены придонные отложения — сапропель, мергель и др., то определяется глубина их залегания и мощность слоя.

Одновременно с определением глубин торфяного пласта, при зондировании определяется толщина очесного слоя или минерального наноса, а также мощность и глубина залегания минеральных и водных прослоек и погребенных древесных пней.

Очесный слой представляет собою живой слой мха или травяной растительности — отмершей, но не перегнившей. Очес легко отделяется рукой от верхних слоев торфяной залежи.

На верховых и смешанного типа торфяных месторождениях очесный слой достигает 15—25 см, на низинных и переходных — 10—15 см. Определение глубины очесного слоя производится на всех пунктах зондирования путем непосредственного измерения.

Толщина очесного слоя должна входить в общую глубину залежи торфа и, кроме того, в журнале зондирования отмечается отдельно.

Минеральный нанос встречается на торфяных месторождениях преимущественно пойменных. Глубина наносов иногда превышает глубину погребенной под ними залежи торфа. Использование таких погребенных залежей торфа часто находится в прямой зависимости от характера и глубины поверхностного минерального наносного слоя. Поэтому при изысканиях важно отмечать его глубину и границы распространения.

Определение глубины наносного слоя производится одновременно с зондированием залежи торфа на всех пунктах.

На участках с минеральным наносом в местах зондирования роется шурф до поверхности торфяной залежи. По шурфу определяется глубина наносного слоя. В случае если глубина минерального наноса не превышает 10 см, допускается прохождение его буром с отметкой глубины в журнале.

Минеральные прослойки чаще всего встречаются в торфяных месторождениях низинного типа в виде иловатых, глинистых или песчаных отложений, залегающих на различных глубинах. Кроме того, в низинных залежах нередко встречаются и другие виды минеральных включений, а именно:

а) известковый мергель или так называемый луговой известняк, состоящий из углекислого кальция СаСО3, по внешнему виду представляющий собой беловатую, иногда сероватую мажущуюся массу. Встречаются также нередко прослойки раковистого известняка, состоящего из обломков раковин пресноводных моллюсков. Луговой мергель и раковистый известняк бурно вскипают при действии 10-процентного раствора соляной кислоты;

б) железная охра, встречающаяся на поверхности месторождения или на небольших глубинах в залежи. По внешнему виду это землистая, желтокоричневого цвета, масса. При действии соляной кислоты не вскипает. На воздухе окраску не изменяет;

в) бурый железняк, отлагающийся в торфяных залежах, часто на больших глубинах, и представляющий собой пористую, губчатую массу;

г) вивианит — фосфорнокислая закись железа, имеющая в свежевынутом из торфяной залежи состоянии серобелый цвет и представляющая илистую мажущуюся массу. При высыхании на воздухе быстро окисляется и принимает синюю окраску. Отложения вивианита обычно располагаются в месторождении ниже уровня грунтовых вод.

д) бераунит — фосфорнокислая окись железа, представляющая собой порошок от ржавобурого до бледножелтого цвета.

При обнаружении минеральных прослоек и включений необходимо производить дополнительные бурения на соседних пикетах и визирках, с целью выявления глубины, границ распространения и характера их залегания.

Минеральные прослойки обычно легко обнаруживаются при зондировании, ввиду их значительной плотности и слышимого скрипа при вращении наконечника бура.

Водные прослойки встречаются в виде водяных мешков, прослоек и линз, представляющих собою небольшие протоки и озерки, скрытые в залежи, а иногда и соединенные между собой.

При зондировании буром водные прослойки обнаруживаются наличием резкого снижения сопротивляемости залежи торфа. Выявление и определение мощности водных прослоек имеет важное значение для решения вопросов, связанных с использованием торфяного месторождения.

Для характеристики прослоек, встретившихся при зондировании, отмечаются глубина их залегания и мощность в метрах или сантиметрах. По вынутому из зоны прослойки образцу определяется ее вид. Если имеется затруднение в определении вида прослойки, то отбирается проба для последующего исследования ее в лаборатории.

Данные по обнаруженным прослойкам (вид, глубина залегания, мощность) заносятся в журнал зондирования.

Пни в залежи торфа определяются предварительно при зондировании по количеству попаданий бура на пень. Попадание бура на пень характеризуется глухим стуком металла по дереву.

Полученные при зондировании данные о попадании на пень отмечаются в журнале зондирования и используются при маршрутной разведке для общей характеристики пнистости торфяной залежи, а при рекогносцировочной и детальной разведках для выявления пнистых участков и последующего распределения мест заложения пробных площадок на пнистость.

Зондирование при наличии мерзлого слоя. В случае зондирования при мерзлом слое, лопатой расчищается снег, пешней или ломом пробивается лунка на всю глубину промерзшего слоя и производится буром зондирование. Глубина промерзшего верхнего слоя залежи отмечается в полевом журнале зондирования.

Зондирование залежей торфа, расположенных в районах распространения вечной мерзлоты, производится только в летний период на глубину оттаявшего слоя залежи. Зондирование на полную глубину производится по разреженной сетке геологическим буром или путем заложения шурфов. Количество шурфов или скважин определяется специальной программой работ.

Зондирование торфяной залежи производится отрядом в составе одного техника и двоих рабочих.

Техник отряда следит за исправностью бура, выбирает точку для зондирования и ведет отсчеты глубин. Рабочие, по указанию техника, производят зондирование, очищают бур, переносят бур с пикета на пикет.

Ответственность за точность, полноту и качество работ по зондированию несет техник отряда, он же ведет и журнал зондирования.

Запись в журнале зондирования ведется по принятой форме (табл. 9—3).

Наверху каждой левой страницы журнала указывается: номер поперечника, начальный пункт, направление зондировочного хода и дата производства работ.

Записи в полевом журнале зондирования производятся простым черным карандашом. Ошибочные записи зачеркиваются, подчистки и подтирки не допускаются.

Правая страница журнала зондирования заполняется абрисом, который ведется при разбивке пикетажа по данному поперечнику. В то время, как на левой странице журнала запись пикетов ведется последовательно сверху вниз по ходу, абрис на правой странице ведется снизу вверх по зондируемому поперечнику. Количество прозондированных пикетов, записи по которым произведены на левой странице, должно соответствовать количеству пикетов, по которым зарисован абрис на правой странице журнала.