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1、水文地质钻探,一、水文地质钻探的任务及特点 1、水文地质钻探的任务 探明地层剖面及含水层岩性、厚度、埋藏深度和地下水水位 采取岩土样和水样，确定含水层的水质及测定岩土水理性质 进行水文地质试验，确定含水层的富水性及水文地质参数 施工开采井或观测孔,一、水文地质钻探的任务及特点,2、水文地质钻探的特点 钻孔孔径大 钻孔结构复杂 对冲洗液要求严格 钻探工序多，施工周期长 观测项目多 单孔投资大,1、以线为主，点线结合 山间河谷 例： 山前冲洪积扇 冲积平原 岩溶谷地,二、水文地质钻孔布置原则 (1),山间河谷水文地质钻孔布置,2、查明条件与定量评价结合 解析法 数值法 3、一般任务与专门任务结合
2、钻孔点位 钻孔结构,二、水文地质钻孔布置原则(2),4、设计与施工结合总结：各地水文地质条件千变万化，勘探 目的任务也不相同，没有固定的模式可到处使 用，要依据实际水文地质条件和勘探目的，以 地下水系统为单元，灵活运用上述的钻孔布置 原则，争取做到每孔目的明确布置有据、一孔 多用。,二、水文地质钻孔布置原则(3),1、孔深： 一般要求揭露或打穿主要含水层 供水勘探孔：打穿主要取水层位 矿坑排水勘探孔：打穿主要充水岩层 基坑排水勘探孔：打穿主要含水层 长观孔：打入观测目的层，保证长期观测2、勘探孔结构及孔径 钻孔结构 图： 孔径： 先确定终孔孔径，根据变径次数推算开孔孔径，再根据抽水设备和过滤器
3、校核孔径。,三、水文地质钻孔设计(1),钻孔结构,3、过滤器 过滤器的作用 滤水管的类型 图：骨架滤水管 缠线滤水管包网滤水管 填砾滤水管包砾滤水管4、孔斜一般要求孔深100m时，孔斜1，以后每增加100m，孔斜3,三、水文地质钻孔设计(2),滤 水 管 类 型,5、钻进方法及技术要求 钻进方法基岩：回转钻进松散岩层：回转钻进或冲击钻进 技术要求冲洗液：清水或稀泥浆取芯： 松 散 层： 岩心采取率80基 岩： 岩心采取率70%，无岩心长度2m岩心采取率(K)： 岩心长度(l)与进尺长度(L)之比。即：,三、水文地质钻孔设计(3),（一）观测工作 1、岩心观测 岩性描述 裂隙观测 裂隙率 岩溶观
4、测 岩溶率,四、水文地质钻探的观测与编录工作(1),计算岩心采取率：,四、水文地质钻探的观测与编录工作(2),2、冲洗液观测 颜色和含砂量的观测 消耗量的观测 3、孔内水位的观测起钻后和下钻前测水位 4、孔内异常现象观测 进尺变快 异常响声 钻具陷落,四、水文地质钻探的观测与编录工作(3),思考题,1、水文地质钻孔应如何布置？以山前倾斜平原为例。 2、水文地质钻探过程中应如何观测水位？利用水位可以分析哪些水文地质问题？,（二）编录工作指水文地质钻探的观测、记录、整理及编制钻探 成果的全部工作。表：水文地质钻探综合成果表（参看课本）,四、水文地质钻探的观测与编录工作(4),井流试验 抽水试验 注
5、水试验 压水试验 溢水试验 渗水试验 示踪试验 连通试验,4 水文地质试验,1、抽水试验任务 确定含水层的富水程度和评价井（孔）出水能力 确定含水层的水文地质参数 确定降落漏斗的形状及影响范围图： 查明含水层之间以及与地表水之间的水力联系 查明含水系统边界的性质及简单边界的位置图： 2、抽水试验类型表：,一、抽水试验的任务及类型,降落漏斗形状,返回,含水系统边界,返回,返回,抽水试验类型,1、抽水孔布置 满足勘探目的要求各个含水层都要有抽水试验孔同一含水层的不同渗透性地段要有抽水试验孔主要评价地段抽水试验孔应多些边界附近要有抽水试验孔 满足水文地质参数计算的需要能用映射法处理避开承压无压流转折
6、带 注意：原则上所有勘探孔都要进行抽水试验,二、抽水孔和观测孔的布置(1),2、观测孔布置 （1）观测孔布局 消除“井损”、“水跃值”影响，井旁布一个观测孔 试验层不均一时，布成观测线的形式图： （2）观测孔数量 稳定流抽水试验 非稳定流抽水试验 曲线，1个观测孔 曲线，3个观测孔 注意：为了能综合利用资料，一般每条观测线上布置3个观测孔。,二、抽水孔和观测孔的布置(2),观测孔线形布置,返回,(3) 观测孔孔距 求降落漏斗形状，由密变疏 含水层渗透性，好的疏些，差的密些计算，在对线轴上分布均匀 注意： 最近的观测孔应在紊流区和三维流区以外 最远的观测孔水位要有明显的下降 （4）观测孔的深度
7、观测孔水位要能反映被测岩层的水力性质 保证试验过程中能测到水位,二、抽水孔和观测孔的布置(3),1、有关概念 静止水位：抽水前的天然水位 动水位：抽水过程中的水位 稳定水位：抽水过程中保持不再变化的水位 降深：非稳定流抽水试验指静止水位与动水位之差；稳定流抽水试验指静止水位与稳定水位之差,三、抽水试验技术要求(1),2、稳定流抽水试验 （1）降深的确定降深次数求水文地质参数，一次降深验证水文地质参数，二次降深推求井孔最大涌水量 图：总结：为了最有效利用资料，一般要求进行三次降深，每次降深又叫一个“落程”,三、抽水试验技术要求(2),Q,Q3,Q2,Q1,S1,S2,S3,S,返回,三、抽水试验
8、技术要求(3),最大降深（Smax）确定含水层性质 潜水井 Smax 承压井 Smax不能超过隔水顶板 试验目的求水文地质参数 Smax但必须保证揭露含水层性质模拟开采 Smax应尽可能接近设计降深，最小也应3m 三次降深间距若S1 = Smax , S2 = , S3=,（2）稳定延续时间 稳定标准：定流量抽水，水位变幅1%S 试验目的农田抽水 816小时厂矿和城镇供水 1624小时 含水层性质卵砾石、粗砂 8小时中细砂 16小时基岩 24小时 有观测孔时，应按观测孔水位为准,三、抽水试验技术要求(4),（1）降深确定 同稳定流抽水试验 （2）抽水延续时间 求水文地质参数用 曲线：出现直线段
9、，约17小时用 曲线：曲线形态要完整 查明边界条件 曲线要出现第二个直线段 有观测孔时，要以观测孔曲线为准 模拟开采抽水试验，数日、数十日、甚至整个旱季,3、非稳定流抽水试验,三、抽水试验技术要求(5),（3）抽水流量确定 求水文地质参数一般抽水流量没有专门要求，只要能保证降深要求就行 根据洗井流量确定 根据岩层透水性确定 粉细砂 3040 m3/h 中粗砂 5060m3/h 砾砂 70100m3/h 模拟开采抽水试验根据需水量或单井（孔）取水量确定,三、抽水试验技术要求(6),（3）抽水流量确定总结：抽水流量、降深、延续（稳定）时间 是计算水文地质参数和评价井（孔）出水能力 的主要资料。要根
10、据试验目的、试验层透水性 能及有关井流理论和规范进行设计，并在试验 过程中及时进行调整和完善,三、抽水试验技术要求(7),1、水位观测 天然水位观测 动水位观测 非稳定流：1、2、3、4、6、8、10、15、20、30、40、50、60、80、100、120分钟，以后每30分钟测一次 稳定流：5、10、15、20、30、40、60、80、100、120分钟，以后每30分钟测一次 恢复水位观测 同非稳定流观测时间,四、抽水过程中的观测工作(1),2、流量观测 与水位观测时间一致 3、水温观测 一般24小时观测一次，同时观测气温 4、地表水观测 水塘：标尺 渠道：上下游剖面测流量,四、抽水过程中的
11、观测工作(2),5、取水样 按试验目的安排取样 6、抽水过程中的异常情况处理 因故停抽 水量愈抽愈大或水位不断回升有否地表水补给是否有岩溶通道存在排水是否合理 水浑是否水量增大水浑程度,四、抽水过程中的观测工作(3),1、稳定流抽水试验 现场资料整理绘制水位、流量历时曲线 图：绘制Q=f(s)曲线 图： 室内资料整理绘制抽水试验成果表和图 见课本水文地质钻孔综合成果图表,五、抽水试验资料整理(1),2、非稳定流抽水试验 现场资料整理 绘制s-lgt曲线图 图： 室内资料整理绘制抽水试验成果表和图 见水文地质钻孔综合成果图表,五、抽水试验资料整理(2),水位流量历时曲线,返回,Q S 曲 线,返
12、回,S lgt 曲 线,返回,总结：抽水试验是通过从钻孔（井）中抽水，来定量评价含水层富水程度，测定含水层水文地质参数以及判断某些水文地质条件。野外试验工作是水文地质调查工作中最基本和最常用的试验方法。要根据试验目的，试验层透水性能及有关井流理论和规范进行设计和组织实施。要在现场绘制有关曲线，及时检查试验进展情况，保证试验资料的完整性和可靠性。,（一）渗水试验1、试验目的：测定包气带岩层渗透性2、试验方法 试验装置 图： 参数计算 试验改进双环法渗水试验装置图,六、其他试验方法 (1),渗水试验装置,返回,双环法渗水试验装置,返回,（二）示踪试验1、试验目的： 测定地下水流向、流速和水质弥 散
13、系数2、试验方法：向钻孔中投放示剂，示剂在水动力作用下逐渐扩展，测定示剂的运移踪迹或孔内示剂稀释速度，就可求得地下水流向、流速和水质弥散系数。 多孔示踪试验 试验布置图,六、其他试验方法 (2),（二）示踪试验单孔示踪试验将示剂投入到孔中预定深度，搅拌均匀，然后将探测器放入探测深度测量水柱的浓度变化，应用稀释原则确定渗透流速。如果已知水力坡度，可以换算含水层渗透系数 3、示踪剂选择无毒、廉价、能随水流动、不与含水层反应及被吸附 如：131I 、82Br 4、适用条件： 孔隙含水层、渗透性均匀的裂隙含水层,六、其他试验方法 (3),多孔示踪试验布置图,返回,（三）连通试验1、试验目的 查明地下水的连通程度2、试验方法： 水位传递法： 利用岩溶天然水点的堵水和放水，观测上下游水点或 钻孔的水位、水色、水量的变化，来判断其连通程度水位上游 水色下游 水量下游例： 柳州洛维暗河,六、其他试验方法 (4),（三）连通试验指示剂法： 在上游水点投放试剂，在下游水点取样检测试剂含量的变化，判断其连通程度 指示剂选择浮标：谷糠、木屑、石松孢子化学试剂： Nacl、乙醇、荧光素生物试剂：酵菌放射性同位素：131I 、82Br实例：柳州市小龙潭红庙泉连通试验,六、其他试验方法 (5),柳州洛维暗河,返回,柳州市小龙潭红庙泉连通试验,返回,抽水装置图,返回,返回,抽水安装方式,
