水文地质钻探.doc

水文地质钻探班级：地质0801姓名：张明栋水文地质调查中采用的勘探工程，包括钻探坑探槽探物探水文地质钻探最主要的是水文地质钻探。1 水文地质钻探的重要性和基本任务1水文地质钻探工作的重要性 水文地质钻探（按国家标准，水文地质钻探称为水文钻探）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，也是对水文地质测绘、水文地质物探成果所作地质结论的检验方法。随着水文地质调查阶段的深入，水文地质钻探工作量在整个勘查工作中占有越来越重要的地位。 水文地质钻探，由于其设备复杂沉重、成本昂贵、施工技术复杂且工期长，对整个勘查的完成、勘查项目的投资均起决定作用。2水文地质钻探的基本任务 （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，以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，以确定含水层的水质、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。2 水文地质钻孔的结构和钻孔设计一、水文地质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得多，这是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。为了实现上述多种功用，对水文钻孔的结构和钻进方法就必然有多方面的要求。其主要特点是： （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，除取岩芯外，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量和便于下入水泵，当前水文地质钻孔或水井的直径一般均在300一500mm，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3一1）。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，则需用粘土、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，水文钻孔的结构是较复杂的（图3l）。（4）为了防止钻进时所用的泥浆（即冲洗液）堵塞含水层，影响水井的出水量，对水文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，泥浆粘度要求在1825秒之间。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；农业灌溉水井，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，对其孔身斜度（孔斜）应有严格要求，一般要求孔身斜度每100m小于1度。二、水文地质钻孔的设计在钻探任务确定之后，水文地质技术人员的重要任务之一，便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：（l）孔深。水文钻孔的深度，应根据钻探任务来确定，一般要求达到揭露或打穿主要含水层。（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480mm；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，在松散岩层中的终孔直径不得小于290mm；在坚硬岩石中，不得小于180mm。变径的位置，多在含水层下部的隔水层顶部。（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，提出井壁与井管之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。3 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。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；测量其裂隙率或岩溶率。（4）测量钻孔的水温变化值及其位置。（5）观测和记录钻孔的涌水、涌砂、涌气现象、及其起止深度及数量。（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。对以上在钻进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地质钻孔综合成果图表中，如图32示。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，应严格按要求封闭之。4 水文地质勘探钻孔的布置原则前已述及，水文地质钻探是一项费用昂贵、技术复杂的工作。因此，水文地质人员在布置水文钻探时，必须持严肃、认真的态度，力求以最小的钻探工作量，取得最多和更好的地质、水文地质成果，就是说钻孔的布置必须有明确的目的性。1布置钻孔时要考虑水文钻探的主要任务，应明确是查明区域水文地质条件，还是确定含水层水文地质参数、寻找基岩富水带、评价地下水资源或进行地下水动态观测；主要任务不同，钻孔布置方案必然有所区别。2布置钻孔时要考虑“一孔多用”，如既是水文地质勘探孔，又可保留作为地下水动态观测孔；或者既是勘探孔，又可留用为开采井。3无论是查明水文地质条件、求取水文地质参数，还是进行地下水动态观测，在确定其钻孔位置时，均应考虑其代表性和控制意义。4为分析、认识区域水文地质条件的变化规律，水文地质钻孔应布置成勘探线的形式。（1）为查明区域水文地质条件布置的钻孔，一般都布置成勘探线的形式。主要勘探线应沿着区域水文地质条件（含水层类型、岩性结构、埋藏条件、富水性、水化学特征等）变化最大的方向布置。 在山前冲洪积平原地区，主要的勘探线应沿着冲洪积扇的主轴方向布置；而辅助勘探线则垂直于冲洪扇的主轴方向布置； 在河谷地区和山间盆地，主要勘探线应垂直河谷和山间盆地布置； 在裂隙岩溶地区，主要勘探线应穿过裂隙岩溶水的补给、径流、排泄区和主要的富水带。（2）主要为地下水资源评价布置的勘探孔，其布置方案必须考虑拟采用的地下水资源评价方法。勘探孔所提供的资料应满足建立正确的水文地质概念模型、进行含水层水文地质参数分区和控制地下水流场变化特征的要求。当水源地主要依靠地下水的侧向径流补给时，主要勘探线必须沿着流量计算断面布置。对于傍河取水水源地，为计算河流侧向补给量，必须布置平行与