DE2354891A1

DE2354891A1 - Verfahren und vorrichtungen zur entnahme von bodenproben

Info

Publication number: DE2354891A1
Application number: DE19722354891
Authority: DE
Inventors: Mendes Da Rocha Manuel Coelho
Original assignee: NAC DE ENGENHARIA CIVIL LAB
Current assignee: NAC DE ENGENHARIA CIVIL LAB
Priority date: 1969-07-24
Filing date: 1972-11-02
Publication date: 1974-07-18
Also published as: IL34926A; YU31760B; FI52616B; BE748867A; ZA702943B; GB1255128A; US3631934A; JPS506501A; FI52616C; ES379452A1; YU98870A; CH519633A; FR2213406B2; FR2056161A5; FR2213406A2; NO129815B; JPS4924707B1; SE356777B; GB1447442A; JPS5326201B2

Description

Laboratorio Nacional de Engenharia Civil in Lissabon/Portugal.

Verfahren und Vorrichtungen zur Entnahme von Bodenproben.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Entnahme von Bodenproben unverfestigter Gesteinsformationen, bei dem mit Hilfe von Bohrungen unter der Oberfläche gelegene Materialmengen geschürft werden, nach Patent 2 033 ^77* sowie auf hierfür geeignete Vorrichtungen.

Die Erfindung befaßt sich mit der Entnahme von Bodenproben, insbesondere von ungestörten Bodenproben, die für die zu untersuchenden Bodenzonen repräsentativ sind.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und von Vorrichtungen zur ungestörten und orientierten Entnahme derartiger Bodenproben.

Die Erfindung bezweckt weiterhin,· Bodenproben, in 'der Art beständiger· Bohrkerne ohne Störung der Bodenschichten, Klüfte, Brüche und der darin enthaltenen Füllungsmaterialien zu entnehmen.

Die Erfindung soll weiterhin ein Verfahren und Mitte.' für die Erreichung der beschriebenen Zwecke zu schaffen,· die leicht anwendbar sind und die durch die üblichen Probenahmetechniken erhaltenen Auskünfte ergänzen.

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Erfindungsgemäß wird eine vollständige Bodeprobe erhalten, in dem man in den Boden von der Oberfläche her oder von der Sohle einer Bohrung, deren Durchmesser geringer als der Durchmesser einer ersten Bohrung ist her ein Bindemittel einpreßt und aus dem Bodenbereich des Einpressens einen Bohrkern entnimmt. Der Bodenbereich des Einpressens kann, falls das Bindemittel nicht ausreicht, um die Steifigkeit der zu entnehmenden Probe zu gewährleisten, durch einen Kern armiert worden sein.

Das Verfahren kann längs eines ganzen Bohrloches oder nur in bestimmten Zonen, in denen die Bodenbedingungen es angeraten .erscheinen lassen, angewandt werden.

Nach der Erfindung erlaubt das Verfären die Gewinnung von ungestörten Bodenproben. Es beinhaltet die Bohrung eines normalen Bohrloches bis zu der zu untersuchenden Bodenzone und (falls es nötig wird) von der Sohle dieses Bohrlochs ausgehend die Bohrung eines weiteren, zu dem ersten koaxialen und einen geringeren Durchmesser aufweisenden Bohrloches, dessen Länge gleich der Länge der zu untersuchenden ungestörten Bodenprobe ist. Das Verfahren beinhaltet auch die Einpressung des Bindemittels in den Bodenberdch, der den Bohrkern liefern soll, die Armierung dieses Bereichs (falls es nötig ist) · durch einen Kern und das Herausziehen einer ungestörten Bodenprobe, nach dem das Bindemittel abgebunden ist.

Ferner umfaßt diejjSrfindung die Geräte zur Gewinnung der ungestörten Bodenproben in Gestalt der Mittel zum Vortrieb eines weiteren Bohrlochs geringeren Durchmessers in der Verlängerung eines normalen Bohrlochs, koaxial zur ersten Bohrung und in einej&änge, die der Länge der zu entnehmenden Bodenprobe gleich ist. Die Erfindung umfaßt auch die Mittel für die-Einpressung des Bindemittels sowie Mittel für die orientierte -Einbringung des gegebenenfalls vorhandenen Kerns in das Bohrloch geringeren Durchmessers, sofern auch dieses vorliegt.

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Fig. 1 ist eine Ansicht, d'ie ein in den Boden eingebrachtes Bohrloch zeigt;

Fig. 1 bis 6 sind Ansichten", die die verschiedenen Schritte für die Erhaltung einer Bodenprobe zeigen;

Fig. 7 ist eine Ansicht, die die Vorrichtung für den. Vortrieb des zweiten Bohrlochs in der Verlängerung des ersten Bohrlochs zeigt;

Fig. 8 ist eine Ansicht, die die Vorrichtung für die Einbringung des Kerns, mit einer bestimmten Orientierung in das Bohrloch geringeren Durchmessers zeigt.

Die Erfindung betrifft die Entnahme vollständiger Bodenproben, d.h. die Gewinnung von Bodenproben,die vollständig repräsentativ für die zu untersuchenden Böden sind, durch Vorrichtungen, die orientierte Bodenproben schneiden und herausziehen, ohne die verschiedenen Bodenschichten, Klüfte,- Verwerfungen, Brüche usw. sowie die darin enthaltenen Materialien zu stören.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, wird in den Boden ein Bohrloch H bis in eine Tiefe vorgetrieben, aus der die vollständige Bodenprobe entnommen werden soll. Das Bohrloch H kann senkrecht oder nicht senkrecht sein, und sein Durchmesser entspricht dem für die zu entnehmende Probe gewünschten Durchmesser. · > . .

Falls es nötig ist, wird ein weiteres Bohrloch h von der Sohle des Bohrloches H ausgehend niedergebracht, wie es aus Fig. 2.ersichtlich ist. Das Bohrloch h ist zu dem Bohrloch H koaxial und hat eine Länge, die gleich ■ der für die zu entnehmende Bodenprobe gewünschten Länge ist. -'■ ■

Das Bindemittel wird, direkt oder durch das Bohrloch, in den Bodenbereieh eingepreßt, aus dem die Bodenprobe gezogen werden soll» Das Bindemittel dringt in das Bohrloch h und in die Bodenrisse hinein und treibt die darin enthaltene Luft und das Wasser heraus.. Das Bindemittel kann farbig sein,, um die Identifizierung der Verwerfungen, Brüche, Klüfte usw. zu erleichtern.

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Das Bindemittel .wird so gewählt, daß es eine gute Haftfestigkeit mit dem Boden und mit dem Kern (wenn diese] angewendet wird) besitzt bzw. das feste Element^bildet, falls zwar das Bohrloch h niedergebracht, der Kern·2 aber nicht angewendet wird.

Die Abbinduhgszeit des Bindemittels ist regelbar, in dem die Komponenten des Bindemittels bzw. ihre Verhältnisse geändert werden.

Die Einbringung des Kernes 2 wird durchgeführt, während das Bindemittel noch nicht abgebunden ist. Die Einbringung erfolgt bis an die Sohle des Bohrloches h- und hat die Verdrängung des Bindemittels in die in der Nähe des Bohrloches liegenden Bodenrisse zur Folge. Wenn der Kern 2 nicht angewendet wird, wird das Bindemittel so eingepreßt, daß es in die Bodenrisse eindringt.

Die Abbindung des Bindemittels ruft die Kohäsion des Bereichs hervor, aus dem die Bodenprobe herausgezogen wird, und auch die Bindung dieses Bereichs an das zentrale feste Element, das aus dem Kern oder aus dem abgebundenen Bindemittel bestehen kann.

Nach dem das Bindemittel abgebunden ist und sich die vollständige Bodenprobe gebildet hat, wird das Bohrloch H verlängert, wie es in Fig. 5 ersichtlich ist.

Die vollständige Bodenprobe ist durch den verbundenen Boden und durch ein zentrales festes Element zusammengesetzt, das aus dem Bindemittel selbs.t oder gegebenenfalls aus einem Kern aus Metall, Kunststoff oder einem anderen zweckmäßigen Material besteht (s. Fig. 6).

Die in-Fig. 7 gezeigte Vorrichtung für die Herstellung des Bohrloches h umfaßt ein Verbindungsteil 7 mittels dessen das Bohrgestänge 3 mit der Schneidvorrich- ' tung verbunden wird, die aus dem Kernrohr 4 und der Bohrkrone 5 besteht. Das Kernrohr 4 und die Bohrkrone 5 haben

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Durchlässe 10, die zur Durchführung des Kühlungs- und Spülwassers und gegebenenfalls des Bindemittels dienen. Zur Gewährleistung der Koaxialität des Bohrlochs h zum Bohrloch H ist ein Führungsstück 6 vorgesehen, welches aus einer Muffe mit einer Querwand 11 besteht, die die Zentrierung und Verschiebung der Bohrkrone 5 gegenüber dem Führungsstück 6 ermöglicht.

Das Führungsstück 6 besitzt einen oberen zentrierenden Teil 12, an dem das Bohrgestänge jJ entlanggleitet und der das Heraufziehen des FührungsStücks nach dem Vortrieb des Bohrlochs h ermöglicht.

Fig'. 8 zeigt die Vorrichtung für die Einbringung desKernes 2 in das im Bohrloch.h enthaltene Bindemittel Die Vorrichtung umfaßt das Bohrgestänge 8, das sich mit dem Kern 2 in einer bestimmten Orientierung verbinden läßt und die Einbringung des Kerns 2 in das Bohrloch unter einem bestimmten Azimut ermöglicht. Das Verbindungsteil 9 verbindet das Bohrgestänge 8 mit dem Kern 2 und setzt den Kern 2 -frei, wenn es sich an der Sohle des Bohrloches H aufsetzt. Auf diese Weise ermöglicht das Verbindungsteil 9 das Heraufziehen des Bohrgestänges 8 und des- Verbindungsteiles 9 vor dem Abbinden des Bindemittels, während es den Kern 2 mit einem bestimmten . Azimut in dem Bohrloch h stehen läßt.

Das Bohrgestänge 8:, das als Muffe ausgebildete Verbindungsteile und der feste Kern 2 können gegebenenfalls Durchlässe IJ aufweisen, die zur Einpressung des Bindemittels dienen»

Das' Führungsstück β in Fig. 7 kann auch mit der Vorrichtung der Fig. 8 angewendet werden, um eine Führung bei der Aufsetzung des Bohrgestänges 8 und der Niederbringung des Kernes 2 in das Bohrloch h zu bilden.

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Claims

Dr.P./er I "η Laborätorio Nacional de Engenharia Civil Patentansprüche.

1. Verfahren zur Entnahme von Bodenproben unVerfestigter Gesteinsformationen, bei dem mit Hilfe von Bohrungen unter der Oberfläche gelegene Materialmengen geschürft werden, nach Patent 2 033 ^77, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung mit einem sich mit den umgebenden Bodenbereichen verbindenden Bindemittel gefüllt und nach dem Abbinden des Bindemittels die durch dieses und die damit.verbundenen Bodenbereiche gebildete Bodenprobe aus der Bohrung gezogen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verlängerung einer ersten Bohrung eine koaxiale Bohrung mit einem kleineren Durchmesser vorgetrieben Und das Bindemittel in diese Bohrung eingebracht wird.

3· Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der zu entnehmenden Bodenprobe eine die azimutale Orientierung im Boden angebende Markierung angebracht wird.

4..Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Abbinden des Bindemittels eine konzentrisch die Bohrung umgebende Hohlbohrung vorgetrieben und der dadurch freigebohrte Bodenbereich als Bodenprobe entnommen wird.

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5. Vorrichtung zur Führung des Bohrgestänges bei der Herstellung der koaxialen Bohrung für das Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung ■ein an der Wand der ersten Bohrung sich abstützendes muffenförmiges Führungsstück (6) umfaßt, welches einen oberen Teil (12) zur Zentrierung des Bohrgestänges (5) und eine Querwandung (11) zur Zentrierung des die Bohrkrone (5) für die Bohrung kleineren Durchmessers tragenden Kernrohrs (4) aufweist.

6ο Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie ein mit dem .Bohrgestänge (8) verbindbares Verbindungsteil (9) umfaßt, welches die Einbringung einer azimutalen_.Markierung in das in die Bohrung eingebrachte, noch nicht abgebundene Bindemittel ermöglicht und von der Markierung trennbar ist.

7* Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch ge-

kennzeichnet; daß die dem Vortreiben der Bohrung kleineren Durchmessers und/oder der Einbringung der Markierung dienenden Mittel Durchlässe zur Einpressung des Bindemittels in die Bohrung aufweisen.

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