Boretilsyn Prøvekvalitet og udtagning af jordprøver fra boringer

Transkript

1 Gør tanke til handling VIA University College Boretilsyn Prøvekvalitet og udtagning af jordprøver fra boringer Jette Sørensen 28. november 2014

2 Prøvekvalitet Prøvekvaliteten for jordprøver fra boringer afhænger af en række faktorer: Boremetode Mejseltype Tryk og flow af boremudder Sedimentfang Prøveudtagning Prøveoplægning Prøvehåndtering

3 Boremetoder Tørboring Skylleboring Trykluftboring Boremetode Slagboring Rotationsboring Direkte skylning Omvendt skylning Lufthæveboring DTH boring (bruges i hårde aflejringer) Prøvetagning Løsboret materiale bringes op til terræn med boreværktøjet. Kan tilsættes vand Løsboret materiale bringes op til terræn som cuttings og opslemmet materiale i boremudder Løsboret materiale bringes op til terræn som små cuttings og opslemmet materiale ved hjælp af trykluft Kerneprøvetagning kan foretages i forbindelse med forskellige boremetoder

4 Tørboring slagboring (sandspand) Sammenblanding af prøvemateriale for det gennemborede interval Kohæsive sedimenter kommer op i cuttings Dårlig fastlæggelse af laggrænser Svært at styre prøveinterval og niveau Sortering af materiale i spanden Anvendes ikke boremudder, men kun vand derfor velegnet til sedimentkemiske analyser

5 Tørboring rotationsboring (snegl) Borestammen trækkes op, når der er boret et stykke svarende til sneglens længde Kohæsive sedimenter Bringes let op til terræn Kun let forstyrrede (vrid og tryk) Ret præcis fastlæggelse af laggrænser Løse aflejringer falder let af sneglen, særligt under grundvandsspejlet Bedst prøvekvalitet ved brug af forerør Anvendes ikke boremudder velegnet til sedimentkemiske analyser Ikke velegnet til dybe boringer

6 Skylleboringer Skylleboring anvendelse af boremudder (BM) til at stabilisere borevæggen samt bringe det løsborede materiale op til terræn Borestænger skal derfor ikke trækkes op for at udtage løsboret materiale Velegnet til dybe boringer BM tilsat additiver som f.eks. bentonit og CMC for at hæve viskositeten Omvendt skyl og lufthæve: Transport af prøve i borestamme Direkte skyl: Transport af prøve langs borestamme og borehul langsommere transport, stor risiko for sammenblanding af materiale

7 Skylleboring lufthæveboring Prøve transporteres til terræn inde i borestammen i en blanding af BM og luft, der blæses ind over borekronen Sker en sortering af materialet i BM og mulig opblanding fra forskellige dybder Øget transporttid til terræn med dybden Prøven udtages over et interval, typisk 1 m Velegnet til dybe boringer

8 Skylleboring lufthæveboring Opslemmede og sorterede prøver fra grovklastiske sedimenter (grovsilt, sand og grus) Tab af finkornet materiale til boremudder Kohæsive sedimenter fås ofte op i større cuttings, særligt ved brug af vingemejsel eller grov rullemejsel Noget usikker prøvetagningsdybde

9 Mejseltyper, skylleboringer Vingemejsel Fås med og uden tænder Bedste prøvekvalitet ved vinger uden tænder, men de kan vanskeliggøre borearbejdet væsentligt, så der må skiftes mejsel Giver gode, men ofte også lidt små cuttings Risiko for sammenpresning af cuttings til store klumper

10 Mejseltyper, skylleboringer Rullemejsel Skal have store tænder og stor afstand mellem dem Giver i så fald gode cuttings Risiko for sammenpresning af cuttings Mejslen godkendes af boretilsyn på boringer, hvor prøvekvaliteten er vigtig Brug af rullemejsel ofte nødvendig i f.eks. lag af moræneler

11 Mejseltyper og prøvekvalitet Snegleboring Lufthæve, vingemejsel Lufthæve, rullemejsel, små tænder og tætsiddende hjul

12 Næsten samme moræneler - to helt forskellige prøver Forskel i prøvekvalitet ikke altid et resultat af brug af forskellige mejsler MORÆNELER, sv. siltet, sandet, sv. gruset, enk. sten, gråbrunt, (10yr, 5/2), kalkholdig, MORÆNELER, siltet, sandet, sv. gruset, enk. sten, gråbrunt, (10yr, 5/2), kalkholdig

13 Trykluftboring DTH boring Borekronen slår ved hjælp af trykluftstempel materialet løs og opknuser det Cuttings blæses op langs borestammen til en container Hårde bjergarter opknuses kraftigt Bløde og løse bjergarter stærkt omrørte Materialet bringes hurtigt op til terræn prøven derfor repræsentativ for det interval, der bores i Anvendes ikke boremudder Borekronen tilsættes løbende olie kan give lokal forurening af grundvand

14 Kerneprøvetagning Kan ske ved nedsænkning af prøvetagningsudstyr i borestammen eller ved at trække borestammen op og herefter nedsænke prøvetagningsudstyret Prøver udtages typisk i PVC rør, der markeres med dybde, top og bund Kan være svært at prøveoptage i løse sedimenter Stort set intakte prøver Præcis fastlæggelse af laggrænser Prøveinterval og dybde nøjagtigt bestemt Dyrt i forhold til andre boremetoder

15 Boremetoder og mejseltyper Tørboring Boremetode Prøvetagning Formål Slagboring Prøvekvalitet Rotationsboring Cuttings/ opslemmet materiale i sandspand Snegl SA, FVP, FPY SA, GP,FVP Borekrone/ foring - 5A Med forerør 2 Uden forerør 3 Formål GP: Geologi SA: Sedimentkemi FVP: Vanprøver og pejling FPY: Prøvepumpning Fra Geovejledning 1 delvist efter Miljøministeriet 2007 Prøvekvalitet 1: Intakt prøve 2: Omrørt prøve kornfordeling intakt 3: Omrørt prøve, risiko for udvaskning af fine partikler, 4-6: Kraftigt omrørt prøve, udvaskning af fine partikler 7: Kraftig opknusning af prøve eller stærkt omrørt og udvasket for fine partikler A: Gode cuttings fra kohæsive aflejringer (silt og ler) B: Dårlige cuttings fra kohæsive aflejringer (silt og ler)

16 Boremetoder og mejseltyper Formål GP: Geologi Boremetode Prøvetagning Formål Direkte skylning Omvendt skylning Prøvekvalitet Skylleboring Lufthæveboring SA: Sedimentkemi FVP: Vanprøver og pejling Cuttings/ opslemmet materiale i boremudder FVP, FPY FVP, FPY GP, FVP, FPY Borekrone/ foring Vingemejsel Rullemejsel* Vingemejsel Rullemejsel* Vingemejsel Rullemejsel* 6A 6A og 6B 4A 4A og 4B 4A 4A og 4B * Afhængig af typen Prøvekvalitet 1: Intakt prøve 2: Omrørt prøve kornfordeling intakt 3: Omrørt prøve, risiko for udvaskning af fine partikler, 4-6: Kraftigt omrørt prøve, udvaskning af fine partikler 7: Kraftig opknusning af prøve eller stærkt omrørt og udvasket for fine partikler FPY: Prøvepumpning A: Gode cuttings fra kohæsive aflejringer (silt og ler) B: Dårlige cuttings fra kohæsive aflejringer (silt og ler) Fra Geovejledning 1 delvist efter Miljøministeriet 2007

17 Boremetoder og mejseltyper Trykluftboring Boremetode Prøvetagning Formål DTH boring Cuttings/ løst materiale i luftstrøm (GP), FVP, FPY Borekrone/ foring Prøvekvalitet DTH hammer 7 Kerneboring Kerner SA, GP Skærekrone 1 Formål GP: Geologi SA: Sedimentkemi FVP: Vandprøver og pejling FPY: Prøvepumpning Prøvekvalitet 1: Intakt prøve 2: Omrørt prøve kornfordeling intakt 3: Omrørt prøve, risiko for udvaskning af fine partikler, 4-6: Kraftigt omrørt prøve, udvaskning af fine partikler 7: Kraftig opknusning af prøve eller stærkt omrørt og udvasket for fine partikler A: Gode cuttings fra kohæsive aflejringer (silt og ler) B: Dårlige cuttings fra kohæsive aflejringer (silt og ler) Fra Geovejledning 1 delvist efter Miljøministeriet 2007

18 Tryk og flow af boremudder Forsøg med samtidig udtagning af jordprøver og boremudder på lufthæveboring Prøve udtaget lige efter overløb og derved fra det boremudder, der løber ud i bassinnet. Prøven indeholder altså det materiale, der mistes til bassinet

19 Forsøg med samtidig udtagning af boreprøver og boremudder 18 m Moræneler 19 m Moræneler og sand 20 m Sand 21 m Moræneler Faststof i BM udgøres primært af finsand, silt og ler Faststof i BM indeholder 50 % silt Top i grovsilt-fraktionen i BM

20 Forsøg med samtidig udtagning af boreprøver og boremudder 18 m Moræneler 19 m Moræneler og sand 20 m Sand 21 m Sand Faststof i BM indeholder en del mellemkornet sand, der er optaget fra sandlaget (ca. 40 %) Stadig ler, silt og finsand i faststof i BM Hvor meget finsand mistes egentlig?

21 Forsøg med samtidig udtagning af boreprøver og boremudder 12,0 10,0 Faststof i % af væske Moræneler og sand Sand 8,0 6,0 Moræneler 4,0 2,0 0, Udtagningsdybde (m) Meget høj vandhastighed og turbulens i sedimentfang (højt tryk) Lavere vandhastighed og turbulens i sedimentfang (lavere tryk)

22 Sedimentfang De fleste sedimentfang baseret på sedimentation af prøven ved hjælp af tyngdekraft alene Skal tilbageholde en repræsentativ delprøve for et givet dybdeinterval Så lang opholdstid i sedimentfanget som muligt - sikrer at finkornet materialet bedre kan udskilles fra BM Jo højere densitet og viskositet af BM jo mindre materiale vil sedimentere Sker yderligere sortering af det løsborede materiale i slanger og sedimentfang Forskel på sedimentfang og på, hvor meget materiale, der tilbageholdes Vigtigt at sedimentfanget oprenses efter hver prøvetagning Sker sortering i spanden Kasse, materiale spules ind i bagvæg Tragt med ribber og slids til prøveoptagning Slidske, med overløb

23 Prøveudtagning Prøven skal udtages af en erfaren medarbejder fra bore entreprenøren Vigtigt at den udtagne prøve er repræsentativ for det gennemborede materiale (typisk over et interval på 1 m) Vigtigt at sikre cuttings For hver boremeter der gennembores med en 350 mm borekrone, løsnes og transporteres ca. 0,1 m 3 jord svarende til ca kg. En spandfuld er derfor kun en lille delprøve!

24 Små prøver hvorfor?

25 Prøveoplægning

26 Prøveoplægning Prøver udlægges på fiberdug, så væske kan afdrænes Passende afstand, så der er plads til prøvebedømmelse og prøveudtagning Tydelig afmærkning Beskyttes mod frost, regn, stærk sol m.v. indtil de er beskrevet og prøver til GEUS samt til andre formål er udtaget Prøven sorteres ved ophældning i spand og på fiberdug skal derfor deles ved udtagning af delprøver

27 Prøvebedømmelse Hvem Uddannet geolog med relevant baggrund og/eller erfaring Nye i faget læres op på tilsyn med erfaren geolog Hvor I felten i dagslys Hvordan Geo-vejledning 1/Ingeniørgeologisk prøvebeskrivelse Objektiv beskrivelse. Tolkning af aflejringsmiljø og alder angives til sidst Bedøm farve straks efter opboring Stik fingrene i prøven alle prøverne og hele prøven Gennemskær cuttings mange cuttings fra hver prøve Beskriv hver litologi for sig Tag gode fotos

28 Dokumentation, fotografering Prøve fotograferet lige efter oplægning på fiberdug. Boremudder er endnu ikke drænet helt af. Prøve fotograferet efter afdræning af boremudder. Enkelte cuttings er skåret igennem så litologi kan ses.

29 Dokumentation, fotografering Tag eventuelt nærbillede af specielle sedimenter Skyg ikke selv for billedet Udgravning til bassin kan give vigtig information om den øverste del af lagserien Tag billedet inden delprøver udtages

30 Prøver udtaget over laggrænser m m? SAND, groft, ringe sorteret, st. gruset, gråt, (10yr, 5/1), sv. Kalkholdigt, sm/gc LER, ret fedt, finsandsslirer, partier af fedt ler, mørke gråt, (2,5yr, 4/1), sv. Kalkholdigt, sm/gc

31 Prøver udtaget over laggrænser m SAND, groft, ringe sorteret, st. gruset, gråt, (10yr, 5/1), sv. kalkholdigt, sm/gc, prøven indeholder 40 % ler (ret fedt, mørkegråt), kalkholdigt, sm/gc

32 Prøvebehandling og prøveopbevaring Opbevaring før prøvebedømmelse, hvis ikke den foretages i felten Prøven skal være drænet for vand Lufttæt pose, lukket ordentligt Tydelig mærkning Må ikke udsættes for Tryk fra andre prøver Frost Sollys Begrænset opbevaringstid før den tørrer ud Poser skal være tørre, så skrift ikke gnidres ud Efter prøvebedømmelse Næsten ligegyldigt, bare den er i pose/rør med tydelig mærkning

33 Boretilsyn Grad af tilsyn? Fuldtidstilsyn anbefales stadig ved undersøgelsesboringer Tilsyn er en post, der ofte spares væk Tilsynsrapport Boremetode/borekrone Fremdrift i borearbejdet Problemer under borearbejdet Kvældning Sammenstyrtning Sten Boremudder mistes Hævning og sænkning af borestamme osv Tilsætning af bentonit/polymerer Pauser i borearbejde Øvrige observationer

34 Påvirkning af grundvandskvalitet ved borearbejde og rørsamlinger Smøremidler brugt i forbindelse med borearbejdet Ofte små fund af toluen ved renpumpning og vandprøvetagning umiddelbart efter borearbejdet kan vi undgå det? Ved vandprøvetagning efter 2-3 uger påvises stoffet ikke mere Toluen Organisk opløsningsmiddel Grundvandskvalitetskriterium; 5 µg/l Brugen af lim og smøreolie til samling af forerør indebærer risiko for afsmitning af uønskede stoffer til grundvandet

35 Anbefalinger Valg af boremetode afhænger af formålet og dybden Krav til borearbejdet passende borehastighed anvendelse af velegnet boreværktøj boremetode og fremgangsmåde præciseres i udbudsmaterialet ekstra pris for skift af mejsel Udtagning og oplægning af prøver udtages i dokumenteret sedimentfang af erfaren medarbejder fra boreentrepenøren lægges til dræning på fiberdug mærkes entydigt

36 Anbefalinger Boretilsyn anbefales som udgangspunkt fuldtidstilsyn på undersøgelsesboringer beskriver og fotograferer prøverne udtager prøver til analyser udarbejder løbende dagsrapport Prøvebedømmelse vær opmærksom på sortering i sedimentfang og spand beskriv friske brudflader i cuttings sammenhold kvalitet med boremetode anvend Ingeniørgeologisk Prøvebedømmelse beskrivelserne kvalitetssikres efterfølgende

37 Geovejledning 1 Baseret på erfaringerne fra borearbejde i forbindelse med grundvandskortlægning Sikre ensartethed i den måde vi udtager, behandler og beskriver jordprøver Udarbejdet af en arbejdsgruppe med rådgivere, bore-entreprenører, GEUS og Århus Universitet. Hjælp fra en faglig følgegruppe Primær målgruppe: Geologer der fører tilsyn og beskriver prøver i felten