理论教育 常规勘探方法概述

常规勘探方法概述

时间:2023-06-15 理论教育 版权反馈
【摘要】:工程水文地质勘探的常用方法主要包括工程水文地质钻探与工程水文地质坑探。由于工程地质勘探与水文地质勘探的基本任务大致相同,工程地质勘探可为水文地质试验的进行提供可行条件。水文地质孔由于需进行抽水试验,孔中需下放井管与水泵等器材,故多采用常规口径取芯钻进与大口径扩孔。

常规勘探方法概述

工程水文地质勘探的常用方法主要包括工程水文地质钻探与工程水文地质坑探。工程水文地质钻探是使用专门机具在岩层钻探孔眼,直接获取目标点位、目的深度地质与水文地质资料的主要技术方法。工程地质坑探是指在地质勘探工作中,为了揭露地质现象和矿体产状,从地表或地下掘进的各种不同类型的槽、坑及小断面坑道的勘探工程。

水文地质勘探方法与工程地质勘探方法在技术标准与具体任务方面虽然存在差异,但是工程地质勘探所获取的信息在一定程度上可以转化为水文地质勘探所需的信息,二者可同步解决复杂多样的水文地质问题,如地质灾害问题、隧洞涌突水问题等。通过工程地质常规勘探亦可获得大量水文地质结构信息、地下水信息、岩样与水样信息等。

3.2.1.1 水文地质信息的获取

(1)水文地质结构。通过工程地质钻探与坑探的方法,可以确定覆盖层的厚度、地层岩性及岩体结构等。工程地质勘探岩体结构与岩体可钻性一般按岩石硬度与普氏坚固系数进行划分,不同硬度的岩石所对应的岩性亦存在差异。根据地层岩性可推断含水层的富水性强弱,进而将不同地层划分为含水层或隔水层,从而获得水文地质结构的信息。

(2)地下水水位信息。工程地质钻探与坑探均可揭露地下水,从而获得地下水的埋藏深度、地下水水位等信息。根据埋藏条件,地下水可以划分为潜水、承压水和上层滞水,而通过地下水水位可以对含水层类型进行划分。地下水水位包括初见水位与稳定水位。井孔揭露承压含水层顶板的底面时,瞬间测得的是初见水位,由于承压水具有承压性,水位会上升至顶板以上一定高度,此时所测得的是稳定水位。若井孔揭露潜水含水层时,稳定水位则不会高于初见水位。因此,根据初见水位与稳定水位的差异性可以区分潜水含水层与承压含水层。

(3)工程试验。在工程地质钻探与坑探过程中,相关的工程地质试验也会同步进行。由于工程地质勘探与水文地质勘探的基本任务大致相同,工程地质勘探可为水文地质试验的进行提供可行条件。主要的水文地质试验包括抽水试验、压水试验、注水试验、钻孔振荡式试验等。主要的工程地质试验包括载荷试验、渗水试验、岩体力学实验等。通过试验可以确定岩(土)的承载力、包气带非饱和岩(土)层渗透系数、岩(土)抗剪强度与抗压强度等工程地质参数以及渗透系数、储水系数、导水系数等水文地质参数。

(4)取样。勘探过程中会进行原状岩(土)取样与地下水样品采集的工作,通过含水量试验、土柱试验、土壤固结试验与水质全简分析,可以获得岩(土)体的性质与地下水水化学特征的信息。为研究地下水的演变过程与水化学类型的划分提供重要依据。(www.daowen.com)

(5)钻进过程。钻探成孔前应根据岩石的机械物理性质,可钻性以及孔径、深度和施工条件等,选择相适应的钻进方法、钻探设备及机具。在钻孔揭露的含水层段,需要加入过滤器装置。确保地下水顺利进入钻孔(水井)中并防止含水层中的细颗粒物质进入钻孔及塌孔现象的发生。钻孔钻进时对冲洗液的质量有严格要求,一般要求用清水钻进。主要目的在于防止冲洗液堵塞含水层而影响出水量。钻进过程中要做好止水、洗井与岩心编录的工作。

工程地质坑探按其所在位置与地面的关系可分为地表工程和地下坑道。其中地表工包括探槽与探坑,地下坑道包括水平坑道、垂直坑道及倾斜坑道。探槽、探坑与浅井一般均采用人工开挖的施工方法,深度小于3m。平洞、竖井、斜井及河底平洞属于重型坑探工程,一般采用机械开挖的施工方法,施工过程主要包括工程设计、凿岩、爆破、出渣、支护、通风、防尘、排水及清洗。

3.2.1.2 工程地质勘探与水文地质勘探的差异

(1)孔径。工程地质勘探与水文地质勘探在钻孔类型与孔径方面存在差异。工程地质常用钻孔大多为地质勘探孔,孔径一般为91~110mm。而水文地质除地质勘探孔外还包括水文地质孔、探采结合孔与观测孔。水文地质孔由于需进行抽水试验,孔中需下放井管与水泵等器材,故多采用常规口径取芯钻进与大口径扩孔。

(2)孔(井)结构。工程水文地质钻孔的典型结构包括一径成孔(井)结构与多径成孔(井)结构。若钻孔穿越两个或两个以上含水层时,需采用多径成孔(井)结构,其与一径成孔(井)结构的主要区别在于变径孔段数量、管柱的套数以及是否钻进于多个含水层中。水文地质钻孔结构示意如图3.6所示。

(3)观测孔。观测孔是水文地质钻探所特有的类型,分为抽水试验观测孔与地下水监测长观孔两种。主要用于获取地下水的动态特征信息与长期观测资料,对地下水的水量与水质进行监测,为研究地下水的演变过程提供有利依据。

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