Odwierty w ziemi – jak i po co się je wykonuje?

Choć potocznie mówimy o „odwiertach w ziemi”, fachowo powinno się używać określenia odwierty geologiczne. To precyzyjniejsza nazwa, która oddaje charakter i cel tego typu prac – chodzi bowiem nie tylko o samo wiercenie, ale o pozyskanie informacji o strukturze geologicznej gruntu, jego składzie, warstwach czy właściwościach.

Odwierty geologiczne są nieodzownym etapem przygotowań do wielu inwestycji budowlanych – od budowy domów jednorodzinnych, przez drogi i mosty, aż po potężne projekty infrastrukturalne czy przemysłowe. Dzięki nim inżynierowie i projektanci mogą odpowiednio zaplanować fundamenty, dobrać technologie budowy oraz przewidzieć ewentualne ryzyka związane z gruntem.

Wykonuje się je przy użyciu specjalistycznych urządzeń zwanych wiertnicami. Mogą to być zarówno lekkie, mobilne urządzenia ręczne, jak i ciężkie maszyny mechaniczne, które wwiercają się w ziemię na znaczne głębokości. Wybór metody i sprzętu zależy od rodzaju gruntu, celu odwiertu oraz skali planowanej inwestycji.

Jak wykonuje się odwierty?

Odwiert geologiczny wykonywany jest metodą wiercenia. Proces ten polega na stopniowym zagłębianiu się w podłoże w celu pobrania próbek gruntu, zbadania budowy geologicznej terenu lub przygotowania podłoża pod inwestycje budowlane, inżynieryjne czy geotermalne.

Do wykonania odwiertu stosuje się świder, który jest specjalistycznym narzędziem przeznaczonym do penetrowania różnych warstw ziemi. Świder może mieć różne kształty i rozmiary, w zależności od rodzaju gruntu oraz głębokości planowanego odwiertu. Najczęściej spotyka się świdry spiralne, rurowe, łyżkowe lub tłokowe.

W trakcie wiercenia, świder wprowadzany jest ruchem obrotowym w grunt. W miarę postępu prac, materiał skalny lub gruntowy jest wyciągany na powierzchnię, co pozwala na analizę składu geologicznego poszczególnych warstw. Próbki te mogą być później wykorzystywane do badań laboratoryjnych, w celu określenia właściwości mechanicznych i chemicznych gruntu.

Metoda wiercenia przy użyciu świdra geologicznego jest jedną z najczęściej stosowanych w badaniach geotechnicznych ze względu na swoją skuteczność, precyzję i możliwość uzyskania nienaruszonych próbek.

Po co wykonuje się odwierty?

Choć odwierty geologiczne często kojarzą się z badaniami naukowymi czy poszukiwaniami archeologicznymi, to w praktyce ich zastosowanie jest znacznie szersze – i bardzo przyziemne. W codziennym ujęciu wykonuje się je głównie z powodów praktycznych i użytkowych, a nie wyłącznie badawczo-odkrywczych. Oto kilka najczęstszych powodów, dla których sięga się po wiertnicę i rozpoczyna odwiert:

1. Wydobycie surowców naturalnych – To jedno z najbardziej oczywistych zastosowań. Odwierty są niezbędne przy eksploatacji zasobów znajdujących się pod powierzchnią ziemi – takich jak ropa naftowa, gaz ziemny czy kruszywa naturalne. W tym przypadku odwierty nie tylko umożliwiają dotarcie do złóż, ale też pozwalają ocenić ich jakość i rozmiar.
2. Przygotowanie działki pod budowę – Przed rozpoczęciem budowy domu, bloku czy innej inwestycji wykonuje się odwierty w celu sprawdzenia warunków gruntowo-wodnych. Dzięki nim można ocenić, czy dany teren nadaje się pod zabudowę, jakie fundamenty będą potrzebne, czy występują wody gruntowe i jak głęboko się znajdują. To etap każdej odpowiedzialnej budowy.
3. Budowa studni głębinowej – Coraz więcej osób decyduje się na własne ujęcie wody – czy to z powodu braku dostępu do sieci wodociągowej, czy w ramach oszczędności. W takim przypadku konieczne jest wykonanie odwiertu pod studnię głębinową. Do tego celu używa się specjalnych wiertnic (świdrów) do studni, które pozwalają dotrzeć na głębokość kilkudziesięciu, a czasem nawet kilkuset metrów, aby uzyskać dostęp do czystej, niezanieczyszczonej wody podziemnej.
4. Instalacje geotermalne i sondy cieplne – Odwierty są również wykorzystywane w nowoczesnych technologiach grzewczych – na przykład w systemach pomp ciepła. W tym przypadku wykonuje się głębokie odwierty, w których umieszcza się sondy pobierające energię cieplną z wnętrza ziemi.
5. Stabilizacja i wzmacnianie gruntu – czasami odwierty wykonuje się, by wprowadzić do gruntu materiały wzmacniające, np. iniekcje cementowe, które poprawiają nośność podłoża. Ma to znaczenie przy budowie dróg, mostów czy wieżowców.

Cel odwiertów wiertniczych – tabela