دانلود مقاله تونل آبرسانی

چکیده : طرح مطالعاتی تونل بلند مدت آبرسانی به شهر شیراز با طول بیش از km 25 برای تامین بخشی از آب شهر شیراز و انتقال آب از سد درود زن به شهر شیراز می باشد برای مطالعه اولیه این تونل 9 گمانه در حد فاصل کیلومتر 15 ، 25 آن پیش بینی شده که به شرح مفصل در مورد آنها پرداخته خواهد شد .

کارفرمای این پروژه شرکت آب منطقه ای فارس و پیمانکار آن شرکت زمین فن آوران بوده که نظارت آن نیز بر عهده شرکت مهندسین مشاور تهران بوستن می باشد.

مقدمه حفاری در کل به معنی نفوذ در سنگ است نفوذ درسنگ گاهی به منظور خردکردن آنها انجام می گیرد در کلیه معادن حفاری امری اجتناب ناپذیر است حفاری اکتشافی ممکن است به منظور کشف و پی برد ن به وجود کانی یا ماده معدنی و یا به منظور پی بردن به شرایط کیفی سنگها باشد .امروزه بیش از 95% حفاری هابه روش مکانیکی وباماشینهای ضربه ای ،چرخشی وماشینهای ضربه ای چرخشی انجام می گیرد چالها معمولاً عمق کمی دارند اما چاه ها اکتشافی دارای عمق بیشتری است به طورکلی تاریخچه حفاری مهم است اما پس از سالهای 1940-1920 برای اولین بار مته هایی از جنس کربورتنگستن در آلمان به کار رفت بین سالهای 1966-1940 مته های ساخته شده از جنس کربورتنگستن در حفاری بسیارمتداول و رایج شد .

بین سالهای 1975-1970 ماشین های حفاری هیدرو لیکی به صنعت معرفی شد که در این ماشین بر خلاف ماشین های حفاری ضربه ای از روغن تحت فشار به جای فشار هوا در حفاری استفاده میشود .

هم اکنون نیز عملیات حفاری بوسیله لیزرهای گوناگون در کشورهای مختلف در دست بررسی است .

حفار ی در حد وسیعی در عملیات شناسایی و اکتشاف منابع زیرزمینی به کار میرود این تکنیک در بررسی های هیدروژئولوژی و بررسی های زمین شناسی نیز کابرد دارد .چاه یا گمانه حفره ای استوانه ای شکل است که در زمین ایجاد میگردد قطر گمانه ها از 16 تا 1500 میلیمتر تغییر می کند در بعضی موارد چاه های معدنی با قطره 1.5تا8.

متر نیز ایجاد می شوند .

هر گمانه دارای اجزای مختلفی است که عبارتنداز : 1- دهانه یا سر چاه که شروع چاه است یا به عبارت دیگر محل تقاطع گمانه با سطح زمین است و یا در حفاری زیر زمینی محل تقاطع گمانه با سطحی از فضای معدن زیرزمینی است .

2- ته چاه که در واقع کف گمانه است که در آن در اثر اصابت ابزار حفاری وخردشدن خاک یا سنگ حفاری پیشرفت می کند .

3- ستون چاه یا حجم استوانه ای شکل چاه 4-دیواره چاه که سطوح جانبی ستون چاه است .

گمانه را می توان طوری حفر کرد که تمام مقطع کف چاه بریده شود ( حفاری غیر مغزه گیری و یا می توان برش را در یک فضای حلقوی انجام داد.( حفاری مغزه گیری ) در حالت دوم یک ستون سنگی از زمین به نام مغزه بدست می آید .

از حفاری غیرمغزه گیری برای حفر چاههای بهره برداری و همچنین چال های آتشباری و...

استفاده میشود اما از حفاری مغزه گیر ی برای مطالعات زمین شناسی وژئوتکنیکی استفاده میشود.

انواع چاههای مورد حفاری برای اهداف زیر حفر می شوند : 1- پی جویی و اکتشاف 2- بهره برداری 3- عملیات کمکی که براین اساس آنها را به سه گروه زیر تقسیم می کنند : الف) چاههای اکتشافی ب) استخراجی پ)تکنیکی .

کلیات هدف از اجرای طرح بلند مدت آب آشامیدنی شهر شیراز تأمین بخشی ازآب شهر شیراز از طریق لوله گذاری و تونل آب از سد درودزن تا شهر شیراز می باشد.

برای رسیدن به این هدف ووجود کوهی به نام کوه ملوس جان بر سر راه این طرح ، احداث تونل امری اجتناب ناپذیر است.

همانطور که می دانیم احداث تونل مطالعات ژئوتکنیکی بسیاری را می طلبد که در این جا به بحث مختصر در مورد آن می پردازیم .

فصل اول: مطالعات کلی 1-1-مطالعات ژئوتکنیکی 2-1-ناحیه مورد بررسی و راههای دسترسی 3-1-مختصری از زمین شناسی مسیر 1-1-مطالعات ژئوتکنیکی برای مطالعه و بررسی ژئوتکنیکی مسیر تونل انتقال آب ، حفاری10گمانه اکتشافی که موقعیت آنها روی نقشه نشان داده شده پیش بینی شده است .

عملیات ژئوتکنیک و بررسی نتایج آن بطور خلاصه بشرح زیر است : 1- اقدامات لازم جهت انتقال کلیه دستگاهها، تجهیزات و نیروی انسانی به محل گمانه ها .

2- حفاری گمانه ها به همراه مغزه گیری و تهیه نمونه های سنگ و خاک به تعداد لازم .

3- انجام آزمایشهای صحرایی در این گمانه ها طبق مشخصات فنی و استاندارد ها .

4- انجام آزمایشهای آزمایشگاهی برروی نمونه های بدست آمده از گمانه ها مطابق استانداردها.

5-تهیه گزارش ها برای کلیه مراحل فوق و انجام خدمات مهندسی ژئوتکنیک .

2-1-ناحیه مورد بررسی و راههای دسترسی: کوه ملوس جان در فاصله حدود 80 کیلومتری شمال باختری شهر شیراز واقع شده و جاده اصلی شیراز – سپیدان از جنوب آن می گذرد.

نزدیکترین شهرها به این ناحیه عبارتند از : دو کوهک ، گویم و شهرک در دست توسعه صدرا در جنوب کوه و روستای ملوس جان در شمال آن .جاده آسفالتی گویم به تنگ خیاره و دشت بیضا از قسمت باختر ی، شمال باختری کوه ملوس جان می گذرد و اصلی ترین راهی است که دو سوی کوه را به یکدیگر پیوند داده است .

برای بهره گیر ی از سنگ آهک روشن رنگ سازند جهرم ، چند معدن سنگ ساختمانی در دامنه جنوبی و بام کوه ملوس جان بوجود آورده اند که برخی از آنها همچنان فعال می باشند راههای خاکی این معدن ها برای رسیدن به کوریدور در برگیرنده گزینه های مورد نظر بسیار سود بخش می باشند.

درقسمت تپه ماهوری جنوب کوه تا دشت گویم ، شهرک سازی (صدرا ) در دست توسعه است و خیابان کشی و جدول بندیهای انجام شده و جاده خاکی موجود از شهرک صدرا تا خروجی ادامه دارد و جهت دسترسی به محور تونل سود مند است .

3-1-مختصری از زمین شناسی مسیر: تونل پیشنهادی از درون کوه ملوس جان می گذرد که در شمال شهرک صدرا و در فاصله حدود 80 کیلومتری شمال باختری شهر شیراز قرار دارد.

کوه ملوس جان به صورت یک تا قدیس بی قرینه و در راستای اصلی زاگرس یعنی شمال باختری یه جنوب خاوری می باشد که دامنه های شمال خاوری آن پر شیب تر از دامنه های جنوب باختر ی آن است .

بام کوه ملوس جان کم و بیش هموارو گسله سراسری آنرا بریده و در بخش جنوب خاوری یک زون خردشدگی بوجود آورده است .

در دو سوی کوه ملوس جان دودشت آبرفتی به نامهای دشت ملوس جان در شمال و دشت گویم در جنوب تشکیل شده اند.

کوه ملوس جان و پیرامون آن در استان ساختاری – رسوبی زاگرس چین خورده قرار دارد و واحدهای سنگچینه ای زاگرس را می توان در این ناحیه نیزدید.

بخش اصلی کوه ملوس جان از سازندهای جهرم و آسماری تشکیل شده ولی سازندهای ساچون و پایده نیز در این منطقه وجود دارد که در تراز تونل به احتمال خیلی زیاد سازندهای ساچون و پایده دیده نمیشود پلان زمین شناسی (نقشه شماره 1) .

فصل دوم: واحدهای سنگچینه ای منطقه 1-2-سازند پایده 2-2- سازنده ساچون 3-2- سازند جهرم 4-2- سازند آسماری 5-2- نهشته های کواترنر واحدهای سنگچینه ای منطقه: به طور کلی واحدهای سنگی منطقه را می توان به صورت زیر بخش بندی نمود: 1-2- سازند پایده: بخش بالایی سازنده پایده از جنس سنگ آهک می باشد که در خاوری ترین بخش کوه ملوس جان در دومین چکاد ناحیه برونزد دارد .

این سنگ آهک خاکستر رنگ و ضخیم لایه می باشد که پدیده های انحلالی در آن تسیار مشخص اند .

این سنگ آهک به صورت یک تاقدیس گسلیده در آمده و کهن ترین واحد سنگچینه ای منطقه به حساب می آید و چون در بخش محوری تاقدیس جای دارد که در راستای گسله سراسری بریده شده قاعده آن دیده نمی شود .

این سنگ آهک در نزدیکی دشتهای ملوس جان وگویم قرارنمی گیرد .

ودر زیر زمین نیز تا ژرفای زیاد ( بیشتر از چند صد متر ) قابل دستیابی نیست .

بخش بالایی سازنده پایده از جنس سنگ آهک می باشد که در خاوری ترین بخش کوه ملوس جان در دومین چکاد ناحیه برونزد دارد .

2-2- سازنده ساچون : برونزدهای فورش سنگی با میان لایه های ماسه سنگی و کنگلومرایی در هر دو سوی برجستگی سنگ آهک پایده تا نزدیک مرزدشت ملوس جان دیده می شود که رنگ عمومی آنها به سبز تا خاکستر ی گرایش دارد .

سنگدانه های نیمه گرد تا گرد از جنس چرت در لایه های کنگلومرایی فراوانند .

در میان لایه سازند ساچون( حدود 100 متر از قاعده ) یک بخش سنگ آهک روشن رنگ وجود دارد که ریزدانه و بدون نشانه انحلالی و دارای لایه بندی خوب می باشد .

3-2- سازند جهرم: این واحد مشخص ترین و مهمترین واحد سنگچینه ای کوه ملوس جان به حساب می آید که به طور هم شیب روی سازند ساچون قرار دارد .

به طور کلی این سازند از لایه های سنگ آهک ،مارن و سنگ آهک مارنی بوجود آمده و می توان از نظر سنگ رخساره ای آنرا به دو بخش تقسیم نمود.

1- بخش پائینی سازند جهرم از لایه های ضخیم سنگ آهک خاکستر ی روشن با توان کارستی شدن کم وبیش خوب بوجود آمده است .

این رخساره را می توان در دامنه شمالی کوه ملوس جان به درازای حدود 5 کیلومتر دید برخی لایه های آن دولومیتی و کمی روشن تر ند که به صورت نوارهایی دیده می شوند .

2- بخش میانی سازندجهرم از تناوب لایه های سنگ آهک مارنی و مارن به ضخامت حدود 400 متر برروی سنگ آهک بخش پائینی سازند تشکیل شده اند.

ضخامت لایه های آن چندان زیاد نیست و از0.3 تا 0.6 متر تجاوز نمی کند حدود 70 درصد بخش میانی سازند جهرم از لایه های مارن و سنگ آهک مارنی تشکیل شده که لایه های سنگ آهکی آن دارای فسیل نومولیت اند .

بخشهایی از این واحد در بام کوه ملوس جان برای کارهای ساختمانی بهره برداری می گردد .

بر روی بخش میانی سازند جهرم و بر روی لایه سنگ آهک ، همچنان لایه های سنگ آهک و سنگ آهک مارنی وجود دارد اما لایه های مارنی خیلی کمتراند.

دوواحد لیتولوژی در این بخش از سازند جهرم مشخص ترند که یکی از آنها سنگ آهک نومولیت دار با لایه هایی به ضخامت متوسط حدود 0.4 متر و توان انحلالی کم و دیگری سنگ آهک خاکستری نازک لایه می باشد.

4-2- سازند آسماری: در این منطقه برروی سازندجهرم یک واحد مشخص آواری و نیمه ژرف دریایی وجوددارد که به طور کلی از لایه های ماسه سنگی – کنگلومرایی با میان لایه های سنگ آهک ماسه ای و سنگ آهک تشکیل شده و برروی آن سازند آسماری دیده می شود .

این واحد در دامنه جنوبی کوه ملوس جان در زیر نهشته های درشت دانه آبرفتی قرار گرفته است .

کنگلومرای این واحد به طور بسیار مشخص از سنگدانه ها ی گردشده سیلیسی (چرت )تشکیل شده که در سیمان ماسه ای – فورش سنگی به یکدیگر جوش خورده اند .

برروی این واحد آواری – نیمه ژرف دریایی که در هر دو دامنه کوه ملوس جان برونزد دارد سنگ آهک سازندآسماری وجود دارد .

سنگ آهک آسماری در روی کوه ملوس جان به ویژه در کوهک ها وتپه های دشتهای ملوس جان و گویم دیده می شود .

این ستگ آهک ضخیم لایه به رنگ کرم وبژ و دارای توان کارستی شدن است با توجه به شواهد موجود به نظر می رسد که حفره های انحلالی در بخش پائینی سازند آسماری بیشترپیشرفت نموده و مشخص تر است .

5-2- نهشته های کواترنر: درپادامنه باختری کوه ملوس جان به سوی دشت گویم نواری از نهشته آبرفتی کهن وجود دارد که آبراهه های کوه ملوس جان این نوار را به صورت ناهمواریها و تپه هایی در آورده است .

این آبرفتها به طور کلی ریز دانه و از جنس فورش ورس اند .

نهشته های آبرفتی درشت دانه در پادامنه شمالی کوه ملوس جان وجود دارد.

فصل سوم: ساختار زمین شناسی منطقه 1-3-گسله ملوس جان 2-3- گسله سراسری بخش محوری کوه ملوس جان 3-3- گسله های جنوب کوه ملوس جان ساختار زمین شناسی منطقه عنصر های اصلی تکتونیکی منطقه شامل تاقدیس هایی هستند که یا سالم و مشخص مانده و یا مانند کوه ملوس جان به صورت تاقدس گسلیده اند که نمود تاقدیسی دارند و یا نیمه ای از تاقدیس بریده شده اند .

تاودیس ها نیز در میان کوههای تاقدیسی تشکیل گردیده اند که به صورت دشت های درون کوهساری در آمده اند .

رویدادهای تکتونیکی شکل دهنده این چین ها همان رویداد کوهزایی پایان زمان نئوژن بوده که فاز پایان کوهزایی آلپ به حساب می آید .

گسله ها نیز در چهره سازی منطقه اثر مهمی داشته اندو روند گسله های مهم منطقه نیز مانند روند کوههای تاقدیسی در روندعمومی زاگرس قرار دارند .

مهمترین گسله های منطقه را می توان به صورت زیر دانست ( پلان زمین شناسی (نقشه شماره1)) 1-3- گسله ملوس جان: این گسله در راستای کم و بیش خاوری – باختر ی در بیش از 11 کیلومتر در دشت شمال کوه ملوس جان قابل پیگیری می باشد .

2-3- گسله سراسری بخش محوری کوه ملوس جان: یک گسله سراسری در بخش محوری کوه ملوس جان بوجود آمده که کهن ترین سنگهای گستره مورد بررسی مانند سنگ آهک پایده ، سازند ساچون در راستای آن پدیدار شده اند .

این گسله بیش از 11 کیلومتر درازا دارد و زون خرد شده بسیار مسخصی در دو محل در راستای آن بوجود آمده که یکی از آنها بیش از 1.5 کیلومتر دازا و 100 تا 150 متر پهنا و دیگری حدود 1 کیلومتر درازا و حدود 80 تا 100 متر پهنا دارد.

3-3- گسله های جنوب کوه ملوس جان: در نوار تپه ماهوری دشت گویم ودر پادامنه دامنه شمالی کوه شهرک صدرا سه گسله سراسری وجود دارد .

گسله گویم شمالی که در درازای حدود 8 کیلومتر قابل پیگیری می باشد از پادامنه کوه شمال شهرک صدرا می گذرد .

گسله گویم جنوبی نیز از پادامنه کوه شهرک صدرا گذشته و از گسله گویم شمالی مهمتر و دراز تر می باشد .

گسله های دوکوهک قصر قمشه که به صورت دو گسله موازی اند باعث بالا آمدن سنگ آهک آسماری دردشت گویم شده اند .

شکل (1).

شکل(1): شمای کلی کارگاه فصل چهارم : حفاری 1-4-سیکل حفاری چاه اکتشافی 2-4-دستگاههای حفاری( drilling rigs) 3-4-کربارل سینگل 4-4-کربارل دوبل 5-4-فنر مغزه گیر (core lifter) 6-4- Casing یا لوله جداری 7-4-سرمته 8-4-رادها 9-4-پکر 10-4-سرمته جداری ( casing bit) 11-4-کفشک جداری (casing shoe) 12-4-سیال حفاری ( drilling fluid) در حفاری الماسی 13-4-پمپ گل یاآب (mud or water pump) 14-4-لوله مشبک 15-4-نمونه گیر SPT 16-4- مخروط CPT 17-4-سطل پکر 18-4-چکش SPT 19-4-حفاری گمانه ها و نمونه گیری 1-4-سیکل حفاری چاه اکتشافی شامل مراحل زیر است: 1- انتقال دکل حفاری به محل حفر چاه 2-سوار کردن دکل حفاری 3-عملیات حفاری عملیات حفاری خود شامل مغزه گیری، casing گذاری ،انتقال ذرات خرد شد ه سنگ ، عملیات راندن و کشیدن رادها برای تعویض سرمته می باشد 4- محافظت از دیواره چاه در برابر ریزش 5- انجام آزمایشات بر جا 6- سیمان کاری چاه 7- برطرف کردن موانع مزاحم در چاه ( عملیات مانده یابی ) 8- بیرون کشیدن رشته لوله جداری 9- جمع کردن دکل و انتقال به محل دیگر .

لوازم مورد نیاز در حفاری 2-4-دستگاههای حفاری( drilling rigs) ماشین هایی که اغلب در حفاری گمانه های اکتشاف معدن به کار می روند ظرفیت عمقی از 200 تا 1500 متر دارند که بستگی به اندازه ماشین و قطرچاه مورد حفاری دارد .

ماشین های بزرگتر با ظرفیت عمیقی 3000 متر و بیشتر نیز قابل دسترسند ولی چاههایی با این عمیق در اکتشاف معدن کمتر معمولند عمیق ترین چاهی که تا کنون با استفاده از روش حفاری الماسی در دنیا حفر شده در آفریقای جنوبی واقع است و4572.6 متر عمق دارد شکل(2).

شکل(2): دستگاه حفاری 3-4-کربارل سینگل لوله ای استوانه ای است که در حفاری در آبرفت بکارمی رود و مغزه داخل آن قرار می گیرد سرمنه مورد استفاده در این کربارل ها سرمته فولادی است .لازم به ذکر است جهت جلوگیری از گیر افتادن نمونه گیر سینگل معمولاً طول ران را کوتاه می کنند( معمولاً 10 تا 20cm ) 4-4-کربارل دوبل لوله استوانه ای دو جداره است که از جداره خارجی سیال حفاری به سرمته منتقل می شود و در داخل جداره داخلی مغزه قرار می گیرد سر این نوع کربال لوله الحاقی فنر و سرمته الماسی بسته می شود و در حفاری سنگ سخت به کار میرود.لازم به ذکر است جهت جلوگیری از سوختن الماس های سرمته همواره باید حداقل دبی 40 لیتر آب در دقیقه از سرمته عبور کند.

درلایه های مارنی و ضعیف که دبی زیاد آب باعث شستن لایه می گردد از سرمتهای فولادی کربال استفاده می کنند و دبی آب را کمتر می کنند( حدود 20 لیتر ) اگر بازهم نمونه شسته شد از کربال سینگل استفاده می شود و به روش خشک کار می شود.همچنین آچار کربارل برای جلوگیری از پخ شدن کربارل مورد استفاده قرار می گیردشکل(3).

شکل(3): کربارل دوبل همراه با آچار کربارل در حال باز کردن سرمته 5-4-فنر مغزه گیر (core lifter) این قطعه جهت ممانعت از خروج مغزه از کربارل در قسمت بالای سرمته قرار میگیرد این قطعه یک طوقه فولادی است به طول cm7 که قطرهای مختلفی دارد .

سطح داخلی آن کمی حالت مخروطی ناقص دارد که تفاوت قاعده بالا و پایین آن زیاد نیست .

سطح قسمتهای تسمه ای آجدار است .

قاعده بزرگتر مخروط به سمت بالا قرار میگیرد.

core lifter اجازه می دهد که مغزه وارد آن شود چون فنری و مخروطی است کمی به طرف داخل بسته می شود و جلو خروج کر را می گیرد .

6-4- Casing یا لوله جداری لوله استوانه ای در اندازه های مختلف که برای جلوگیری از ریزش دیواره گمانه در داخل گمانه کار گذاشته می شود.

7-4-سرمته به دو نوع فولا د ی و الماسی تقسیم می شود سرمته فولادی مخصوص کربارل دوبل برای حفاری در سنگهای سست و آبرفت هابه کار می رود و سرمته های الماسی برای حفاری در سنگهای سخت به کار می رود ضمناً سرمته های الماسی به ضربه حساس بوده ودر صورت واردآمدن ضربه می شکند نوعی دیگر از سرمته های قولادی جهت کیسینک و کربارل سینگل استفاده می شود شکل(4).

شکل(4): سرمته فولادی 8-4-رادها لوله هایی هستند که پشت سرمته بسته می شود و دارای دو نوع روسی و متریک هستند تفاوت آنها این است که رادهای روسی مقاوم تر بوده و همچنین رابطه هایی که این رادها را به هم متصل می کنندبر دو نوع بوده رابط های متریک که دارای دو سر نری بارزوه درشت بوده و برای اتصال رادهای متریک مورد استفاده قرار می گیرد و رابط های روسی که دارای دو نوع بوده 1- دو سرمادگی 2- یک سرنر ی و یک سرمادگی در دو سرمادگی یک طرف دارای رزوه ریز و طرف دیگر دارای رزوه درشت می باشد ودریک سر نری و یک سر مادگی سر نری دارای رزوه درشت و سرمادگی دارای رزوه ریزمی باشد .

همچنین دو نوع تبدیل وجود دارد که در هر دو یک سر نری و دیگری مادگی می باشد با این تفاوت که یک سر آن متریک وسر دیگر آن روسی است لازم به ذکر است رادها از لحاظ رزوه کلاً بر دو نوعند یکی راست گرد که در جهت ساعتگرد سفت می شود و دیگری چپ گرد که در جهت پاد ساعتگرد سفت می شود.

شکل(5):رابط دو سر نری شکل(6):رابط یک سر نری و رابط دو سر مادگی شکل(7):راد روسی با رابط شکل(8):راد روسی 9-4-پکر وسیله ای است که برای انسداد قسمتی از گمانه به کار میرود دارای دو نوع است پکر مکانیکی شکل(9) و پنوماتیک.

پکر مکانیکی از دو قسمت لاستیکی و یک لوله در میان تشکیل شده که بوسیله فشار دستگاه باعث پک کردن گمانه می شود و پکرپنوماتیک حاوی تیوپی است که بوسیله فشار آب وارده به داخل آن باعث پک کردن گمانه می گردد .

پکر پنوماتیک بر دو نوع است: 1 – سینگل پکر پنوماتیک 2 - دوبل پکر پنوماتیک شکل(9):پکر مکانیکی 10-4-سرمته جداری ( casing bit) یک ابزار الماسی است که به ته لوله جداری پیچ می شود و به عنوان یک سرمته کرگیری استفاده می شود .

مثلاً درهنگام شروع حفاری و یا در حفاری زاویه ای ( angle drilling) می توان از لوله جداری به عنوان یک کربارل یک جداره ( single tube core barrel)استفاده کرد.

در چنین مواردی به انتهای لوله جداری سرمته جداری بسته میشود قطر داخلی سرمته جداری از قطر داخلی لوله جداری کمتر است ( در سطح داخلی تاج سرمته جداری دانه های الماسی نشانده شده است ) لذا کربارل نمیتواند از داخل آن عبور کند .

سرمته جداری اساساً برای پایین راندن رشته لوله جداری به کار میرود .

در این عمل وقتی به عمق مناسبی رسیدند ، رشته لوله جداری بیرون آورده می شود و به جای سرمته جداری کفشک جداری بسته می شود و سپس رشته لوله جداری در داخل چاه پایین برده می شود و در جای خودش قرار می گیرد.

11-4-کفشک جداری (casing shoe) این ابزار الماسی به ته رشته لوله جداری پیچ میشود و عمدتا به عنوان یک محافظ رزوه ها(thread protector) در هنگام پایین بردن لوله جداری در روباره استفاده میشود در سطح داخلی تاج کفشک جداری دانه های الماس نشانده شده است لذا قطر داخلی آن (ID) با قطره داخلی لوله جداری یکی است (flush) و اجازه عبور کربارل را از خودمی دهد .

به طور کلی اگر از ابتدا بدانیم که سرمته جداری نمی خواهیم می توان فقط از کفشک جداری استفاده کرد و در مواقعی که پیش بینی می شود نیاز به کندن جداره چاه است ( و یا سایر موارد)باید از سرمته جداری استفاده کنیم.

12-4-سیال حفاری ( drilling fluid) در حفاری الماسی آب معمول ترین سیال مورد استفاده است ولی در هنگام حفاری روباره یا سنگهای سست یا ترد ( softor friable) فرسایش دهنده است در چنین مواردی از گل حفاری که متشکل از مخلوط آب و بنتونیت است استفاده می شود این گل دو کار انجام می دهد : اولاً روی جداره چاه اندودی از رس باقی می گذارد و حفرات و شکستگیهای کوچک را پر می کند .

ثانیاً بنتونیت چگالی و گرانروی سیال حفاری را بالا می برد که به انتقال کنده های حفاری (cuttings) کمک می کند .

در بعضی موارد میتوان چگالی گل حفاری را با افزودن پودر باریت افزایش داد برای حفاری سنگهای خیلی نرم یا سنگهای ترد مانند گل های خیس یا لایه های زغالسنگ هوا به عنوان سیال حفاری به کار میرود .

در این موارد سرمته های تخلیه از ته (bottom discharge) به کار میرود تا بازیابی مغزه عالی بدست آید هوا را فقط می توان درگل ها یا سنگهای خیلی سست به کار برد و اگر به تشکیلات سخت برخورد شود وجود مواد ساینده باعث فرسوده شدن سریع سرمته می شود .

13-4-پمپ گل یاآب (mud or water pump) گل حفاری همیشه باید در تماس با سرمته باشد .

به این منظور پمپاژ گل از حوضچه دوم ( توسط عمل مکش و سپس دهش )توسط پمپ گل انجام می شود .

فشار پمپ توسط یک فشار سنج که روی آن نصب شده مشخص می شود.

هرگاه فشار از حدی بالاتر رفت نشان آن است که گل بخوبی جریان ندارد و به سرمته نمی رسد و لذا فشار سنج حفار را در عملیات حفاری یاری میدهد این فشار سنج دارای یک سوپاپ اطمینان است که اگر فشار از حدی بالاتر رفت سوپاپ خارج شده و مانع رسیدن فشار زیادی به پمپ گل می شود .

پمپ های حفاری باید قابلیت رساندن آب ، گل و یا سیمان ( جهت تزریق ) را داشته باشند .

اندازه پمپ مورد نیاز به اندازه چاه مورد حفر بستگی دارد ولی برای بیشتر نیازهای حفاری اکتشافی پمپ ها باید بتوانند 50 تا 100 لیتر در دقیقه را با فشار 30 تا 50 کیلوگرم بر سانتی متر مربع (kg/cm2) برسانند شکل(10).

شکل(10): پمپ گل یا آب (mud or water pump) 14-4-لوله مشبک لوله های است از جنس آهن گالوانیزه که بر روی آن سوراخهایی ایجاد شده است و پشت پکر پنو ماتیکی بسته می شود و جهت لوژن استفاده می شود .

15-4-نمونه گیر SPT لوله ای استوانه ای دو کفه ای است که در اثر ضربه چکش SPT نمونه آبرفت وارد آن شده و آزمایش SPT بوسیله آن انجام می گیرد.

16-4- مخروط CPT مخروطی فلزی است که در آزمایش CPT کاربردداشته و بوسیله ضربات چکش SPT مقدار نفوذ آن داخل آبرفت اندازه گیری می شود شکل(11).

شکل(11): مخروط CPT 17-4-چکش SPT وسیله ای است که درآزمایشهای CPT وSPT و آزاد سازی رادها در گمانه کاربرددارد وزن آن 63کیلوگرم می باشد .

18-4-سطل پکر وسیله ای که بوسیله آن فشار لازم جهت پک کردن در پکرهای پنوماتیک ایجاد می گردد و حاوی تلمبه ای دستی است که بوسیله آن این کار انجام می گیرد.

19-4-حفاری گمانه ها و نمونه گیری برای شناسایی و مطالعه توده سنگهای مسیر تونل انتقا ل آب 10 گمانه پیش بینی گردیده و بدین ترتیب هدف از ایجاد این گمانه ها دسترسی به اطلاعات زیر سطحی از توده سنگهای مسیر تونل ، تهیه نمونه های لازم برای آزمایش های مختلف و نیز فراهم آوردن شرایط لازم برای انجام آزمایشهای صحرایی است .

حفاری گمانه ها بوسیله دستگاههای حفاری با روش دورانی (rotary ) و همراه با مغزه گیری خواهد بود حفاری در آبرفت بوسیله مته فولادی انجام می شود در سنگهای مرغوبتر مغزه گیری توسط سرمته الماسی و کربارل انجام می گیرد در پشت سرمته فنر و لوله الحاقی متصل و سپس کربارل قرار می گیرد که باعث می شود تا مغزه در داخل کربارل جای گیرد فنر موجود در پشت سرمته ازرها شدن مغزه در هنگان بیرون کشیدن کربارل از چال جلوگیری می کند در تمام مراحل فوق سیال حفاری که در این جا آب است به سرمته رسیده و داغ شدن آن جلوگیری می کند .

همواره باید تمهیداتی به کار برده شود که حداکثر بازگشت مغزه ( core recovery ) امکان پذیر باشند ( بیش از 90%) به این منظور باید فشار دستگاه حفاری و آب حفاری بویژه در نواحی سنگهای ضعیف به حداقل ممکن کاهش یابد.

خارج نمودن مغزه هااز مغزه گیر بایستی با احتیاط صورت گیرد و سعی شود که از دستخوردگی مغزه ها جلوگیری و وضعیت طبیعی آن تاحد امکان حفظ شود پس از خازج شدن مغزه ها آن ها زا در جعبه های چوبی مخصوص قرار می دهند برروی قسمت داخلی درب جعبه اطلاعاتی درج می گردد که عبارتند از : شماره ران، عمق ران،RQD، Core recavery(مقدار مغزه بازیافتی).

شکل (12).

شکل(12): جعبه نمونه Core recovery)) C.R :در صد مغزه باز یافتی در طول یک ران می باشد و از طریق فرمول زیر بدست می آید .

RQD: شاخص کیفیت سنگ است و از فرمول زیر محاسبه می گردد.

که l(c) طول نمونه گرفته شده و l(r) طول ران می باشد فصل پنجم : عملیات های جانبی درحفاری گمانه ها 1-5-سیمان کاری (cementing) درحفاری مغزه گیری 2-5-عملیات fishing 3-5-پیزومتر کردن گمانه 5-1-سیمان کاری (cementing) درحفاری مغزه گیری اگر بازمین بد داری حفرات و مواد حفره ای شونده و ریزشی سرو کارداشته باشیم ممکن است برای پایدار کردن چاه نیاز به سیمان کاری باشد تاادامه حفاری میسر شود .

برای سیمان کاری، سیمان خالص و آب به چاه پمپ می شود تا جایی که قسمت نامطلوب در چاه کاملاً پر شود اگر از سیمان زود گیر (quick drying cement) استفاده شود می توان قسمت سیمان شده را چندساعت بعد از سیمان کاری مجدداً حفاری کرد.

ولی اگر سیمان معمولی به کار رود لازم است 24 تا 48 ساعت بگذرد تا سیمان سخت شود .

خشک شدن سیمان را می توان با افزودن کلرید کلسیم به مخلوط آب و سیمان تسریع کرد اگر سیمان کاری خوب انجام شده باشد بازیابی مغزه در سیمان باید 100 درصد باشد البته گرچه قسمتهای سیمان کاری شده اغلب با سرمته های غیر مغزه گیری( non- coring bit) حفاری مجدد می شوند.

2-5-عملیات fishing در هنگام حفاری در صورتیکه رشته حفاری در داخل چاه بریده شود یا در هنگام قرار دادن لوله جداری (casing) لوله ها بریده شود برای بازیابی لوله ها و سرمته دست به عملیاتی می زنند که fishing نامیده میشود این عملیات به صورتی است که اگر قسمت باقیمانده در چاه قسمت مادگی رشته یا لوازم حفاری باشد ازقلاویزهای هویجی شکل(13)استفاده شده به این صورت که قلاویز هویجی داخل چاه داده شده و درداخل لوازم حفاری قرار می گیرد با کمی فشار و چرخاندن قلاویز لوله جداری به قلاویزپیچ شده و با کشیدن قلاویز به بیرون چاه لوله جداری نیز به همراه آن بیرون می آید و در صورتیکه قسمت باقیمانده در چاه قسمت نری رشته حفاری یا لوله حفاری باشد از قلاویز کاسه ای استفاده می شود به این ترتیب که قلاویز در اطراف راد قرار گرفته و با کمی فشار و چرخش سر راد رزوه شده و به داخل قلاویز پیچ می شود با بیرون کشیدن قلاویزرشته حفاری نیز به بیرون کشیده می شود.به دو نوع راستگرد وچپگرد تقسیم می شود که هر کدام نیز دارای دو نوع هویجی و کاسه ای است و در اندازه های 56،93و112 می باشد.

شکل(13): قلاویزهویجی 3-5-پیزومتر کردن گمانه(تبدیل گمانه به چاه مشاهده ای) پس از رسیدن به عمق نهایی و خاتمه یافتن عملیات ژئوتکنیک در هریک از گمانه ها ابتدا باید گمانه مورد شستشو کامل قرار گیرد و سپس برای حفاظت از گمانه و جلوگیری از ورود آبهای سطحی به داخل آن روی گمانه در سطح زمین یک بلوک بتنی تعبیه شده و روی آن شماره گمانه و رقوم ارتفاعی آن نوشته نوشته شود برای گمانه هایی که فاقد آب زیرزمینی است نصب این بلوک به تنهایی کافی است ولی در گمانه هایی که درآنها به آب زیرزمینی برخورد شده است جهت فراهم نمودن شرایط برای اندازه سطح آب لازم است گمانه به چاه مشاهده ای ( پیزومتر ) تبدیل شود چگونگی ساخت پیزومتر به شرح زیر است : تعدادی از شاخه های لوله پی وی سی (p.v.c) به قطر 50 میلیمتر به یکدیگر متصل می گردد به طوریکه طول نهایی آن معادل عمق گمانه باشد.

قبل از آنکه این لوله وارد گمانه شود.باید برای مشبک کردن آن اقدام نمود.بدین ترتیب که معادل طولی از گما نه که در محدوده آب زیرزمینی قرار دارد از طول لوله) (p.v.c سوراخهایی به قطر حدود 2 میلیمتر ایجاد می شود .

محل این قسمت مشبک در یک طرف لوله است ولی حدود 1 متر انتهایی لوله باید فاقد سوراخ باشد.

سپس لوله پیزومتر راباید بگونه ای وارد گمانه نمود که قسمت مشبک آن در پایین گمانه قرار گیرد .

پس از آن جهت ایجاد یک صافی مناسب ، در فاصله بین لوله ودیوار گمانه شن شسته ریخته می شود.

در دهانه گمانه نیز ابتدا باید یک لوله گالوانیزه به طول حدود 70 سانتی متر به لوله پیزومتر متصل شود ( قطرآن نباید کمتر از قطره لوله پیزومتر باشد) این لوله باید با یک درپوش مناسب در داخل بلوک بتنی پیش گفته قرار گیرد.

در پوش لوله باید بگونه ای باشد که تنها با ابزار خاصی باز شود .

در طی زمان ها ی مورد نظر هفته ای دو بار سطح آب گمانه های پیزومتر شده بوسیله سوند اندازه گیری می گردد و اعدادمربوط به آن ثبت می شود.

شکل(14)