Sonisch boren uitgelegd

Wat is sonisch boren?

Sonisch boren is een techniek die de wrijving op de boorkolom en de boorkop aanzienlijk vermindert. Het gebruikt energieresonantie om de grondstructuur te beïnvloeden waar deze in contact komt met de boorkolom. Deze combinatie maakt het doorboren van een groot aantal bodems veel gemakkelijker. Sonisch boren wordt meestal gebruikt wanneer het boren moeilijk is en de integriteit van het kernmonster uiterst belangrijk is.

Hoe werkt sonisch boren? 

Sonisch boren maakt gebruik van hoogfrequente trillingen (resonantie) om wrijving te verminderen en de boorkolom en het bit voort te bewegen waar omringende deeltjes vloeibaar worden (in losse materialen) of gebroken (in hard gesteente). Rotatie kan ook worden toegevoegd bij het boren in hardere geologische formaties.

De resonantie-energie wordt gegenereerd in de sonische kop met twee tegengesteld draaiende gewichten die excentrieken worden genoemd. Eén draait met de klok mee en één draait tegen de klok in, waarbij beide gewichten tot 9.000 omwentelingen per minuut bewegen.

1. Resonantiefrequenties van 50 tot 150 Hz zijn hoorbaar en de boormeester regelt de energie die wordt gegenereerd door de excentrieken van de Sonic-kop om te passen bij de formatie die wordt aangetroffen om maximale boorproductiviteit te bereiken.
2. Deze hoogfrequente, lage amplitude mechanische vibratie wordt gecombineerd met rotatie en neerwaartse druk.
3. Wanneer de resonerende sonische energie samenvalt met de natuurlijke frequentie van de boorkolom, treedt resonantie op. Dit zorgt ervoor dat de maximale hoeveelheid energie wordt geleverd aan het oppervlak van de boor. Tegelijkertijd wordt de wrijving van de grond direct grenzend aan de gehele boorkolom aanzienlijk geminimaliseerd, wat resulteert in snellere penetratiesnelheden.
4. De voortbeweging van het boorgat versnelt als gevolg van afschuiving en verplaatsing.
5. Deze hoge frequentie vergemakkelijkt het ophalen van de boorkolom, zelfs in snel uitzettende klei of keien en moeilijke omstandigheden.

Hoe beïnvloedt sonisch boren de bodem?

Sonische trillingen veroorzaken vloeibaarmaking (of fluïdisatie) van alluviale gronden precies op het contactpunt waar de grond de boorkop en de hele streng ontmoet. Dit minimale effect maakt een uitstekende en continue bodembemonstering mogelijk door moeilijke lagen zoals de deklaag en andere niet-geconsolideerde gronden.

Hoewel hardere rotslagen een sterke boorkop en rotatie samen met de sonische trillingen kunnen vereisen, kan het boren door deze lagen de sonische energie nog steeds de impact van wrijving aanzienlijk verminderen.

Hoe boor je met sonische technologie?

Sonisch boren gebeurt gewoonlijk via de volgende stappen: 

1. Core Barrel Advancement - de boorbuis wordt voortgeduwd met behulp van sonische frequenties. Deze stap kan worden uitgevoerd zonder vloeistoffen, lucht of modder. Naarmate de sonische energie wordt verhoogd, treedt resonantie op met de materie naast de boorstreng, waardoor wrijving op de zijwand wordt verminderd en de hoeveelheid energie die aan de voorkant van de boorkop wordt geplaatst, toeneemt.
2. Zodra het monster zich in de boorbuis bevindt, wordt het omhulsel sonisch over het boorbuis voortbewogen, waardoor het boorgat wordt beschermd tegen instorting in zachtere formaties.
3. Het boorbuis wordt vervolgens opgehaald, waardoor een relatief ongestoord monster wordt geproduceerd met bijna 100% kernopbrengst.
4. Deze stappen worden tot in de diepte herhaald, waardoor een continu kernmonster wordt geproduceerd, zelfs door niet-geconsolideerde formaties.

Wat zijn de voordelen van sonisch boren?

Er zijn veel redenen die sonisch boren zo succesvol maken, maar we kunnen zes hoofdvoordelen noemen: 

1. Het is snel
   Omdat de sonische trillingen de wrijving aanzienlijk verminderen langs de boorstreng, maakt sonisch boren het mogelijk om 3 tot 5 keer sneller te boren (soms zelfs meer) vergeleken met conventioneel boren, afhankelijk van de bodem. Het boorbereik strekt tot 80 meter of meer per dag.
   
   
2. Het is schoon
   Omdat het gat volledig omsloten is, kan er sonisch geboord worden met weinig tot geen vloeistoffen - dit is vooral belangrijk voor boren in vervuilde of gebieden met gevoelig milieu. Sonisch boren creëert tot 80% minder afval vergeleken met conventionele methodes. Dit bespaart zowel geld als tijd voor het opruimen en afvoeren van afval.
   
   Opmerking: afhankelijk van het bodemtype wordt soms modder of schuim gebruikt, en dat kan bij sonisch boren ook.
   
   
3. Het is veelzijdig
   Bij projecten waar niet-geconsolideerde grondformaties worden aangetroffen, kan sonisch boren gemakkelijk kiezelstenen tot aan rotsblokken aan. Het boorgat blijft intact dankzij de aaneengesloten buizen. En als je toch hard gesteente raakt, monteer dan gewoon een percussieboor of tri-cone bit op je sonische boormachine om percussief te boren en door te gaan. U kunt ook discrete watermonsters nemen, saneringsvloeistoffen injecteren en meer!
   
   
4. Het is nauwkeurig
   Verkrijg een nauwkeurig, continu en relatief ongeroerd kernmonster met een afwijking van slechts 1% - zelfs onder een hoek - met consequente onderschepping van het doelgebied.
   
   
5. Het zorgt voor resultaten
   Sonisch boren zorgt voor continue, relatief ongeroerde kernmonsters, tot dieptes van 215 meter. Monsters kunnen ook in plastic hoezen worden uitgeduwd, wat het verlies van vluchtige organische stoffen vermindert.
   
   
6. Het is veilig
   Doordat er minder boorvloeistoffen nodig zijn wordt een veel veiliger werkomgeving gemaakt, met minder risico op uitglijden en vallen. Door het gebruik van monsterhoezen wordt ook het contact van de boormeester met vervuiling in de grond beperkt. Er zijn verschillende veiligheidsopties mogelijk voor Royal Eijkelkamp boormachines.

Wanneer kan sonisch boren worden toegepast?

Hier zijn een paar van de markten waar sonisch boren vaak wordt gebruikt. Let op: dit is geen volledige lijst!

• Milieuverkenning
• Geotechnische bemonstering en testen
• Bouw
• Bouw van waterputten
• Lithologische profilering (observatiebuizen)
• Minerale exploratie/bemonstering
• Ontwateringsputten
• Grondwateronderzoek
• Sanering
• Seismisch boren