地下水水文地质钻、物探与水文地质试验技术

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1、第四篇地下水水文地质钻物探与水文地质试验技术第一章水文钻探和水文地质物探地下水资源调查中采用的勘探工程包括钻探坑探槽探和物探等但最主要的是水文钻探按国家标准水文地质钻探称水文钻探第一节水文钻探的基本任务一水文钻探工作的重要性水文钻探是直接探明地下水的一种最重要最可靠的勘探手段是进行各种水文地质试验的必备工程也是对地下水资源调查水文地质物探成果所作地质结论的检验方法随着地下水资源调查阶段的深入水文钻探工作量在整个勘察工作中占有越来越重要的地位水文钻探由于其设备繁重成本昂贵施工技术复杂且工期长对整个勘察的完成及勘察项目的投资均起决定性作用二水文钻探工作的基本任务对于不同的地下水资源调查任务

2、或同一勘察任务的不同勘察阶段水文钻探的具体任务虽有差别但其基本的任务是相同的1揭露含水层探明含水层的埋藏深度厚度岩性和水头压力查明含水层之间的水力联系2借助钻孔进行各种水文地质试验确定含水层富水性和各种水文地质参数3通过钻孔或在钻进过程中采集水样岩土样确定含水层的水质水温和测定岩土的物理力学和水理性质4利用钻孔监测地下水动态或将钻孔作为供水井373第二节水文钻探的技术要求一水文钻孔的结构和钻孔设计一水文钻孔结构及钻进方法的特点水文钻孔的结构比一般地质钻孔要复杂因为水文钻探的任务不仅是取出岩芯探明地层剖面还必须取得许多水文地质数据或将井孔保留下来作为供水井或地下水动态观测井长期使用为了实

3、现上述多种功用对水文钻孔的结构和钻进方法就有较多的要求1钻孔的直径口径较大一般地质勘探孔的主要任务是取岩芯故口径较小直径一般小于150mm水文钻孔除了满足取岩芯的要求外还必须满足抽水试验或作为生产井取水的要求为保证抽出更多的水和便于下入水泵当前水文钻孔或水井的直径一般约为300500mm最大孔径可达1000mm或更大2钻孔的结构复杂水文钻孔为了分层取得不同深度含水层的水质水量及动态资料或为阻止非开采层以外含水层中的劣质地下水进入水井之中常需对揭露的各个含水层采取分层止水的隔离措施变径下管止水则是最有效的隔离方法图11有时为减轻随钻进深度增加而加大的钻机荷载或为节省井壁管材也需变径3为了

4、保证地下水顺利地进入钻孔水井同时又能阻止含水层中的细颗粒物质进入钻孔或防止塌孔在钻孔揭露的含水层段常需下入复杂的滤水装置即过滤器而对井壁与井管之间的非含水层段则需用黏土水泥等止水材料进行封堵以阻止地表污水或开采含水层以外的劣质地下水沿孔壁和井管之间的空隙流入开采含水层中因此水文钻孔的结构是比较复杂的图114为了防止钻进时所用的泥浆即冲洗液堵塞含水层而影响水井的出水量对水文钻孔钻进时所用的冲洗液质量密度稠度等有严格要求一般要求尽量用清水钻进在砂砾石含水层钻进时泥浆黏度要求为1825s在钻进结束后必须认真地进行洗井工作对城市生活和工业用水井正常运行时的井水含砂量要求小于百万分之一而农业灌溉

5、水井则应小于五十万分之一5为保证水泵顺利下入井中并长期安全地工作对水文钻孔特别是将用于供水的井一般要求孔身斜度每深100m小于1374二水文钻孔的设计在钻探任务确定之后技术人员的重要任务之一就是编制水文钻孔的设计书它是钻孔施工的依据钻孔设计书的内容包括1孔深水文钻孔的深度应根据钻探任务来确定一般要求揭露或打穿主要含水层图11水井结构图2开孔终孔的直径及孔身变径位置开孔直径在松散岩层中一般应大于450mm在坚硬岩石中应大于290mm为简化水井结构应尽可能采用一径到底当不得不变径时井孔直径大小应依据取水泵型号确定3不同口径井管的下置深度及所选用的井管材料4钻孔中止水段的位置和止水方法5过滤

6、器的类型和过滤器下置深度6对水井中的非开采含水层段提出井壁与井管间隙的回填封堵段的位置使用材料及要求7钻进方法及技术要求包括对冲洗液质量岩芯采取率岩土水样采集洗孔及孔斜等的要求以及对观测和编录方面的技术要求设计书应附有设计钻孔的地层岩性剖面井孔结构剖面和钻孔平面位置图375二钻进过程中的水文地质观测工作为获得各种水文地质资料除在终孔后进行物探测井和抽水试验外核心的工作就是在钻进过程中进行水文地质观测一在钻进过程中水文地质观测的主要项目1观测冲洗液的消耗量及其颜色稠度等特性的变化记录其增减变化量及位置2钻孔中水位的变化当发现含水层时要测定初见水位和天然稳定水位3及时描述岩芯统计岩芯采取率

7、测量其裂隙率或岩溶率4测量钻孔的水温变化及其位置5观测和记录钻孔的涌水涌砂涌气现象及其起止深度和数量6观测和记录钻进速度孔底压力及钻具突然下落掉钻孔壁坍塌缩径等现象和其深度7按钻孔设计书的要求及时采集水气岩土样品8在钻进工作结束后按要求进行综合性的水文地质物探测井工作对以上在钻井过程中观测到的水文地质观测数据和重要现象均要求反映在终孔后编制的水文钻孔综合成果图表中如图12所示略本图表还包括在该孔中完成的试实验分析等资料完成各项任务的水文钻孔应严