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文档简介
.,1,水文地质、工程地质与环境地质调查基本要求广东省核工业地质局辐射环境监测中心艾桂根,.,2,汇报提纲,一、水、工、环地质资料的收集二、水、工、环地质调绘准备工作三、工程地质测绘和调查四、水文地质调查五、环境地质调查,.,3,传统的水工环地质是指水文地质、工程地质和环境地质的综合。随着社会和科学的发展,今天水工环地质的含义已经远远超出了原有的含义,与经济社会和自然科学的诸多方面密不可分,可以说是一门综合性很强、应用型很广的自然科学,是地质学的重要分支学科。水文地质:区域水文地质、矿区水文地质、供水水源地、热矿水、矿泉水勘查、评价、开发等。工程地质:近代突破其局限,扩大到岩土工程方面,包括岩土工程勘察、设计、施工。环境地质:城市环境地质、农业环境地质、专项环境地质勘查、设计、施工。灾害地质:从环境地质中演化出来的新学科,主要针对由于地质作用引发的地质灾害开展工作。主要包括建设用地地质灾害危险性评估、专项地质灾害调查与评价、地质灾害治理工程勘查、设计、施工、监理等。,.,4,全面、协调、可持续发展的科学发展观,生态文明建设给水工环地质工作提出了新的要求。水工环地质工作的目标,已经由局部性的问题转向全局性的课题,由当前的问题转向长期的可持续发展课题;由解决具体生产问题,转向构建人与自然协调的、良性循环的地下水系统、水文系统、地质环境系统、地质工程系统和生态地质系统。水工环地质调查是一项最基础工作,也是非常重要的工作,贯穿于设计、施工和运营的全过程。对地质现象和规律的认识是由面到线、由线到点、由表及里、由粗到细、由宏观到微观,逐步深入的,根据不同阶段应采取不同的方法和手段。特别是工程地质调绘工作的先期介入所得成果对后期勘探工作量的布置和设计以及工程地质条件的掌握有针对性的先行指导作用。是我们每个地质技术人员必须牢固掌握的基本功。,.,5,一、水、工、环地质资料的收集,1、收集气象水文资料气象资料包括平均气温、最高气温、最低气温、年降水量、最大日降水量、雨季时段、年蒸发量、相对湿度、主要风向、平均风速、最大风速、冻结深度等资料,一般从当地气象台站或区域水文地质报告中收集。水文资料包括与矿区有关的河流的正常水位标高、洪水位标高、平均流量、最大流量、最枯流量、流速等资料,一般从当地水文站或区域水文地质报告中收集。2、收集地形地貌资料地形地貌资料包括地势、地貌单元的名称、夷平面的分级及高程、岩溶发育的期次及高程、阶地的分级及高程、山地的分级及高程、丘陵的分级及高程、当地侵蚀基准面的标高等,一般从区域水文地质报告中收集。3、收集地震资料地震资料包括历史地震的震级、震中位置,发震断裂的名称、倾向、倾角、规模,当地抗震设防烈度、地震动峰值加速度和地震动反应谱特征周期等,一般从当地地震台站或建筑抗震设计规范(GB50011-2001)、中国地震动参数区划图(GB18306-2001)、区域地质报告中收集。,.,6,4、收集区域水文地质资料包括区域地下水类型、含水层的富水性、地下水的补给、径流、排泄条件、水文地质单元的划分、地表水地下水的水力联系、地表水地下水动态变化等,一般从区域水文地质报告中收集。5、收集区域工程地质资料包括区域工程地质岩组的划分及各岩组的基本特征、岩土物理力学性质及参数、软弱带的基本性质、主要工程地质问题等,一般从区域水文地质报告或区域水文地质工程地质综合报告中收集。6、收集区域环境地质资料包括区域地壳稳定性、区域地质环境背景(如放射性、地热、有毒有害物质、地球化学背景等)、污染源及污染物、地质灾害等不良地质现象、自然保护区、文物保护区、旅游区等,一般从当地规划部门或附近矿山地质环境影响评估报告、矿山地质灾害危险性评估报告、矿山环境评估报告、区域地球化学报告中收集。7、收集附近矿山水工环地质资料附近矿山(特别是同类矿山)开采、规划、设计的关于矿山开采技术条件(水文地质、工程地质、环境地质、其他开采技术条件等)的资料是非常重要的,特别是井巷突水及涌水量、边坡的稳定性、井巷的稳定性、瓦斯等有毒有害气体、地热、放射性等,对预、普查矿区可采用类比法来评价其开采技术条件。,.,7,二、水、工、环地质调绘准备工作,(1)确定调绘比例尺及范围在收集资料的基础上,根据工程特点和目的任务要求及相关规程规范要求,确定调绘比例尺(区域1:1万1:5万,矿区1:2千1:1万,线路1:20001:10000,建设场地1:5001:5000),确定调绘范围,与工程特点及不同目的与任务有关(区域应包括一个完整的水文地质单位,矿区应包括矿床疏干可能影响的范围及补给边界,线路工程沿设计路线左右各5001000m、地质灾害评估范围、矿山地质调查范围等)。(2)准备地形图或地形地质图收集矿区已有的比例尺尽量大的地形图或地形地质图做工作底图。(3)野外踏勘调绘前应对工作区进行现场踏勘,了解基本的水工环地质条件及工作环境条件。,.,8,(4)人员组织根据工作区的工作环境条件及工作进度要求组织野外作业人员并进行作业分工。一般一个组由3人组成,组长负责全面调绘工作并执图和定点,组员负责观测和记录。(5)准备工具用品主要工具用品有挎包、讲义夹、数码像机、GPS(手持式)、罗盘、放大镜、地质锤、三角板、量角器、文具盒(内装各种文具)、钢卷尺、钢板尺(30cm)符号笔、三角堰、矩形堰、水位仪(或水位测钟)、温度计(酒精,50)、秒表、测绳、计算器等。(6)准备记录表格和图示图例主要记录表格有水文地质点调查表、地质灾害调查表、河流(溪沟)调查表、地质观察点记录表、裂隙统计表、水样标签、岩(土)样标签等统一表卡。编制标准、统一的图示图例。,.,9,三、工程地质测绘和调查,岩石出露或地貌、地质条件较复杂的场地,特别对线状工程。应进行工程地质测绘。对地质条件简单的场地,可用调查代替工程地质测绘。工程地质测绘和调查宜在可行性研究和初步勘察阶段进行。在可行性研究阶段搜集资料时,宜包括航空相片、卫星相片的解译结果。在详细勘察阶段可对初勘阶段和某些专门地质问题作补充调查。通过对岩土体性质、软弱结构面、岩石风化特征、自然边坡及人工边坡、物理地质现象、冻融状况等的调查、观测,划分工程地质岩组、岩体结构类型、冻融区界线,提出主要工程地质问题和基础资料。(一)范围、比例尺和精度工程地质测绘和调查的范围,应根据项目目的和任务要求及项目特点按相关规程规范确定,包括场地及其附近地段。测绘的比例尺和精度应符合下列要求:1测绘的比例尺,可行性研究勘察可选用1:50001:50000;初步勘察可选用1:20001:10000;详细勘察可选用1:5001:2000;条件复杂时,比例尺可适当放大;,.,10,2对工程有重要影响的地质单元体(滑坡、断层、软弱、夹层、洞穴等),可采用扩大比例尺表示;3地质界线和地质观测点的测绘精度,相应图上比例尺23cm,地质条件较简单地区可采用35cm。地质点包括观测点、简易勘探点、试坑、钻孔、物探测试点、原位测试点等。调绘精度在图上不应低于,公路新规范要求图纸上10cm10cm的面积上平均不得少于4个调绘点。地质观测点的布置、密度和定位应满足下列要求:1在地质构造线、地层接触线、岩性分界线、标准层位和每个地质单元体应有地质观测点;2地质观测点的密度应根据场地的地貌、地质条件、成图比例尺和工程要求等确定,并应具代表性;3地质观测点应充分利用天然和已有的人工露头,当露头少时,应根据具体情况布置一定数量的探坑或探槽;4地质观测点的定位应根据精度要求选用适当方法;地质构造线、地层接触线、岩性分界线、软弱夹层、地下水露头和不良地质作用等特殊地质观测点,宜用仪器定位。,.,11,(二)测绘内容1查明地形、地貌特征及其与地层、构造、不良地质作用的关系,划分地貌单元;2岩土的年代、成因、性质、厚度和分布;对岩层应鉴定其风化程度,对土层应区分新近沉积土、各种特殊性土;3查明岩体结构类型,各类结构面(尤其是软弱结构面)的产状和性质,岩、土接触面和软弱夹层的特性等,新构造活动的形迹及其与地震活动的关系;4查明地下水的类型、补给来源、排泄条件,井泉位置,含水层的岩性特征、埋藏深度、水位变化、污染情况及其与地表水体的关系;5搜集气象、水文、植被、土的标准冻结深度等资料;调查最高洪水位及其发生时间、淹没范围;6查明岩溶、土洞、滑坡、崩塌、泥石流、冲沟、地面沉降、断裂、地震震害、地裂缝、岸边冲刷等不良地质作用的形成。分布、形态、规模、发育程度及其对工程建设的影响;7调查人类活动对场地稳定性的影响,包括人工洞穴。地下采空、大挖大填、抽水排水和水库诱发地震等;8建筑物的变形和工程经验。工程地质测绘和调查的成果资料宜包括实际材料图、野外记录簿、综合工程地质图、工程地质分区图、综合地质柱状图、工程地质剖面图以及各种素描图、照片和文字说明等。,.,12,四、水文地质调查,水文地质调查的目的:查明调查区的水文地要件,掌握调查区地下水的形成、赋存、运动特征,水质、水量变休规律,提供在制定利用或排除地下水措施时的水文地质依据。水文地质调查包括:水文地质测绘、水文地质勘探、水文地质(现场)试验、地下水动态(长期)观测和室内实验分析鉴定。(一)水文地质测绘通过对地表水、地下水天然露头和人工露头的调查、访问、观测,对含水层、构造破碎带的富水性、导水性、分布规律和埋藏条件,对地表水和地下水的补给、径流、排泄条件进行研究,达到分析矿区的水文地质特征、矿床充水因素及边界条件,提供供水水源地(或供水水源方向)和基础资料。分区域水文地质测绘和矿区水文地质测绘。矿区水文地质测绘是对矿床疏干可能影响的范围及补绘边界进行测绘,重点查明矿床充水因素及矿区水文地质边界条件。区域水文地质测绘是对一个完整的水文地质单元进行测绘,重点查明区域地下水的补给、径流、排泄条件。水文地质条件简单的矿区可不进行区域水文地质测绘。水文地质测绘是以地面调查为主,对地下水和与其相关联的各种现象进行现场观察、描述、测量、编录和制图的一项综合性工作,并对所得资料进行分析研究,找出它们的内在联系,用以判明调查区的水文地质条件,为地区规划或建设提供水文地质依据。,.,13,1、水文地质测绘的基本任务观察地层的空隙及其含水性,确定含水层和隔水层的岩性结构、厚度、分布、破碎情况及其变化;判断含水层的富水性,主要研究由含水层补给的各种地下水露头的出水量及其动态变化;分析褶皱构造和断裂构造的水文地质特征;观察地貌、自然地理、地层构造等对地下水补、迳、排情况及主要含水层间的水力联系,以及地下水与地表水间的联系;研究地下水的化学成分、水文地球化学环境及地下水污染情况;掌握区内现有地下水供水或排水设施的工作情况和开采前后环境及水文地质条件的变化;结合收集到的勘探及试验资料,对区内深部水文地质条件亦应加以相应地研究。水文地质点布置在:泉、井、钻孔和地表水体处、主要的含水层或含水断裂带的露头处,地表水渗漏地段等重要的水文地质界线上,以及布置在能反映地下水存在与活动的各种自然地理的、地质的和物理地质现象等标志处。布置观测线时要注意三点:一是从主要含水层(体)的补给区向排泄区,即水文地质条件变化最大的方向布置;二是沿能见到更多的井、泉、钻孔等天然和人工地下水露头点及地表水体的方向布置;三是所布置的观测线上应有较多的地质露头。,.,14,2、地质调查:从地下水赋存层位、形成条件着眼,对地区内各类松散层和基岩层的岩性、结构、层序组合进行观测研究。在此基础上,侧重对岩石原生空隙的形成、特征和数量进行调查研究;对含水层和隔水层的他布特征及其稳定性进行调查研究;对松散层的成因、结构、分布特征、孔隙大小和数量进行调查研究;对非可溶性基岩的风化及构造裂隙形成规律进行研究;掌握其集中分布带;对可溶岩的发育规律进行调查研究等。为确定含水层所处的构造类型和地下水的分布状态、富水地段,以及地下水补给、径流及排泄条件,对区内的具体地质构造进行调查研究;对大、中、小型断裂构造进行研究,注意其是否能沟通构造破碎带,以及其是否能造成断层两侧或上下含水层间的水力联系;对区内地下水形成起控制作用的构造复合部位和新期断裂分布地带进行调查;对不同类型岩层的接触构造(这里常成为富水带)地段的地质进行研究等。对于地下水活动有密切关系的物理地质现象和与地下水开采或疏干有关的某些地质现象,进行观测与研究。前者指自然界发生的滑坡、泥石流、塌陷、潜蚀、冻胀及沼泽化等;后者指隔水断层转化成透水断层,地表沉降与开裂等。测绘中若遇到这些现象,应仔细地观察它们的存在状态、研究其成因和变化趋势,分析它们与地下水之间的相互影响。,.,15,3、地貌调查:现在地貌控制着地表水系分布状态和地下水补径排区的位置及水量大小,在某些含水层中,地下水的形成与分布与当地地貌的形成与分布密切相联。地貌不仅对浅层和松散层中地下水有较大影响,同时还反映基底岩层的起伏特征和对基岩含水层出露状态的影响。地貌还控制着地下水水质的形成环境和类型,并对某些地方病的发生起关键作用。测绘中要求对各种地貌单元的形态特征进行观察、描述和测量;查明各地貌单元的成因类型与地层构造及地下水间的关系;注意对与当地地貌及外动力地质作用相关的沉积物的分析;调查各种地貌形成时代及其发展历史,从而分析某些含水层的时代及其发展史。在松散层分区,还要注意对微地貌的观测,并用地貌学方法判定第四纪地层的有关特征。注意研究现代物理地质作用的性质和强度,以及在地貌上的反映。研究新构造和地下水活动引起的地貌现象。还要研究岩石风化条件,从而分析风化裂隙水的分布规律。,.,16,4、地下水调查对地下水露头进行调查研究是水文地质测绘的核心工作。在测绘中要对各种类型地下水露头点认真地进行观测,以确定含水层或富水地段、评价含水层的水质水量,并分析水文地质条件的变化规律。泉是地下水天然露头,应注意观测。在缺乏泉的区内,要把重点放在现有井(孔)(包括供水水源与排水工程)的观测上,当两者都缺乏时,则应进行布置重点揭露工程。对泉水的研究:1判明补给泉水的含水层位、地下水类型。2查明补给含水层所处的构造类型、部位以及泉出口处的构造特征,依据构造特征分析泉的出露条件,也可用泉水出露特征来判定某些构造的存在,特别是被松散层覆盖下的基岩构造情况;3测量泉涌水量,调查泉水动态特征,根据泉流量的不稳定系数分类来判断泉的补给情况,并取水样进行水质研究。调查记录:观测和记录泉点所在地理位置,地貌特征,地质部位(如断层带、裂隙带、岩层界线、褶曲轴部等)及岩性,泉的类型(上升泉、下降泉)、溢出状态(股状涌出、线状还是面状溢出)、流量、泉周特征(如泉华、冒热气、水草丛生等)、水温及当地当时气温、水色、嗅、味、透明度、动态变化与地表水关系、是否被利用等。流量一般用三角堰或矩形堰观测,也可以用梯形堰观测。选择流速较稳定、水面较窄、无明显侧漏的过水段安堰。反复测量堰口两侧堰顶至堰内水面的高度,确认堰顶保持水平、过堰水流呈悬空状态,检查并确认堰侧无渗漏,待堰内水位稳定后,即可测过堰水深。观测时用钢板尺测量堰顶至堰内水面的高度(水面堰高),读数精确至0.1cm,用堰口总高(堰高)减去水面堰高即是过堰水深,再计算流量。,.,17,对人工井、孔研究包括:1查明井孔所在的地貌特征;2对被揭露的含水层,确定其地下水类型,补径排特征,分析其构造特征;3选择主要含水层中典型地段上的井孔进行抽水,查明井孔的出水能力及其动态规律;4注意井孔所揭示的松散含水层与基岩含水层之间的水力联系。调查记录:观测和记录井(孔)点所在的地理位置、地貌特征、地质部位及岩性、井的类别、井(孔)的平面形态、井(孔)直径或长宽、井(孔)深度、水位埋深及水位标高、水是否溢出井(孔)口、与地表水的关系、水温及当地当时气温、水色、嗅、味、透明度、动态变化、被利用情况。对地表水的调查:地区的地下水常与当地的各种地表水体有密切联系,因此,要调查了解区内各种地表水体分布、动态、补给、排泄与地下水之间的关系,彼此间质量与数量的转化,以便确切地掌握调查区地下水的形成变化过程,对地下水进行水质水量的评价和预测。调查重点应放在:1查明地表水体的类型、分布,所处的地貌单元;2测量地表水体的水位、流量、水温、化学成分及物理性质,必要时还需观测地表水体的动态;3用分段测流的办法,确定地表水排泄或补给地下水的具体地段及其水量的变化;并注意分析地表水量的增减或消失与地层岩性和构造之间的关系。对植物的调查:植物生长离不开水。某此植物的分布、种类,可以指示该地区有无地下水及其水文地质特征。因而在某些地区,特别是在干旱、半干旱和盐渍化区,进行水文地质测绘时,应注意对地植物的调查。,.,18,(二)不同地区水文地质测绘时的研究内容1、松散沉积区:本区的地层主要是由未胶结的疏松碎屑物质组成,类型复杂,厚度变化大。地层的成因、分布、年代等多与地形地貌有密切关系。含水层易接受大气降水补给,且常与地表水有水力联系。与某些基岩相比,其主要含水层水量丰富,易于开采。在松散沉积区进行水文地质测绘时,其研究内容主要是:研究不同部位上各种松散沉积物的分布、岩性、矿物成分与颗粒成分结构、成因类型、厚度、物质来源及其地质时代等内容,掌握它们在纵横向上的变化规律;调查各种地下水露头,确定出松散层中的含水层位及含水层的厚度、地下水类型、埋藏特征,收集其水质水量资料,并研究其变化规律;分析各类地表水休的分布、水位、流量特征及其动态变化规律,研究其与地下水间的水力关系、地段与水量;研究地貌及新构造运动的性质与幅度等特点,以及它们对该区松散层形成与分布的影响;探讨周围山地和下部基岩层的埋深、岩性及地质构造条件,判断基岩含水层的含水特征及与松散含水层间的补排关系;搜集钻孔、水井资料,探讨深部的水文地质条件;收集现有的供水与排水设施(工程)的水文地质资料,研究供、排地下水中出现的水文地质问题及其发展趋势;调查地区内地下水及地表水的污染情况。,.,19,本区按地貌特征,还可分为山间盆地、山区河谷、山前平原、河流平原、滨海平原、黄土、沙漠等七个地区。(1)山间盆地:系指四周为基岩山区,中间有较广阔的松散沉积物分布的盆状地貌区。盆地内常有常年性或季节性河流通过。盆地中分布有一定厚度的松散积层,主要为冲积、洪积和湖积层。山间盆地,由于地下水有较好的汇水集和贮存条件,故含水丰富,有较大的开发价值。在本区测绘时应侧重研究盆地的形成条件、类型和其发育历史;调查盆地内部从边缘到中民主要松散含水层的各种水文地质特征和分带现象;着重了解主要含水层的渗透性、富水地段及水位、水量的变化规律。(2)山区河谷:系指河流经过山地的地区。沿河谷地形开阔,分布有一定宽度的松散沉积层。沉的多呈双层结构,冲积成因下间颗粒通常较上部粗大,但总厚度较薄。含水层受两侧山地地下水或地表水(多为季节性)补给,一般含水中等。在本地区测绘时应侧重研究河谷的结构和类型、阶地的性质、成因和级数、年代及人分布特征;研究河谷地貌及其对河谷地下水的控制作用。(3)山前平原:山前平原系指干旱、半干旱地区山前的一种典型地貌。许多山间盆地两侧即为山前平原。从水文地质意义上看,地貌上的山前平原包括山前倾斜平原和不具备山前倾斜平原特征的河谷型山前平原。山前倾斜平原的特征是:由山麓到平原,地形渐低下,松散沉积物的颗粒由粗变细。多呈扇形,厚度由薄变厚。主要是洪积和冲积作用形成的。其中的地下水埋深由大小,直到溢出地表。一般水质好,水量丰富,多成为良好的大中型水源地。,.,20,在本区测绘时应侧重研究山前倾斜平原中松散沉积物的纵向和横向的粒度变化与地表水流的分布、变迁、流量变化间的关系;分析冲积、洪积扇的地貌特征与主要含水层的关系,研究其中地下水的补径排条件,地下水位及流量的变化;研究松散沉积物、地表水与地下水三者间的知系,观察其中地下水的分带现象。(4)河流(中下游)平原:是指大型冲积和湖积平原,或近海处的海积平原。在广大的面积上地形起伏较缓,但微地形发育。沉积物成因、结构复杂,总厚度较大,多由中细粒物质组成。含水层层数多、单层厚度较薄。通常含水程度中等到弱,其中地下水多呈浅、中、深多层赋存,局部有高矿化咸水分布及水化学分带现象。2、基岩区:基岩区系指以大面积坚硬岩石为主的地区,地貌上多为山区和丘陵区。由于它经历的地质复杂,导致其岩性结构与构造复杂,破坏强烈,地质条件复杂,以裂隙和岩溶水为主,孔隙水次之。地下水补给循环条件多变,富水性极不均匀。其中,某些第三系和中生代地层,构造变动微弱、结构松散,以含孔隙水为主,其特点和测绘的基本内容,则与松散区的基本相同。在基岩区进行水文地质测绘时,应抓住三个方面的工作:从基岩层(体)的原始建造与后期改造入手,分析基岩含水介质类型,探讨裂隙或岩溶的发育规律,找到含水层(体);掌握区内的地质构造,找出富水部位,并为进行水质水量评价与开发管理研究收集资料。,.,21,裂隙水地区:本区地下水主要分布在基岩各种非可溶性的沉积岩、变质岩和岩浆岩的各种裂隙之中,依据岩性的差别,裂隙的成因、性质与所经历的变动不同,裂隙水可以是成层分布的含水层或成脉状分布的含水带。裂隙水的富水程度,通常是从微弱到中等。研究裂隙水内容和方法,一般为:1研究各种基岩的岩性和其中的原生孔隙及裂隙的形成与分布规律;2研究成岩后各种动力对岩层(体)的破坏作用和各种裂隙的分布与破坏规律;3分析区内各种岩层(体)的含水性,判定裂隙含水层(体)的埋藏及分布特征;4从基岩褶皱和断裂构造的含水特征,分析裂隙水构造类型及其水文地质规律;5观察区内地貌特征及其对地下水的控制作用,研究区内水文网的发育、变迁过程和动态变化;6对区内主要含水层(体)中地下水的补径流排条件进行研究,重点查明区内承压含水层的分布、水动力条件、富水性、水化学分布规律;7实测地下水露头的出水量,取水样进行水质分析和评价;8搜集现有裂隙水供水源地和采矿场的水文地质资料,对裂隙水的合理开发和疏干进行研究。在裂隙水分布区测绘时,还要有重点地:1对岩层(体)中断裂带的水文地质特征进行研究时,注意分析断裂的力学性质,断裂带中构造产物的存在状态,胶结充填情况;分析断裂两盘的岩性、破碎程度、破碎带宽度及它们对富水性的影响;注意断层的多期活动情况,尤其注意新期活动对地下水的影响。讨论断裂带规模对其富水性的控制作用;研究断裂地下水和泉水的水质、量及其动态特征;研究提出在开发地下水中保持、利用、改造断裂带透(隔)水性质的措施;2分析岩浆岩与围岩间的接触类型、蚀变、破碎情况及其水文地质特征;3研究喷出岩原生裂隙(柱状节理)、大孔性和熔岩通道的发育规律及其含水性;4注意基岩区风化带的发育情况及其水文地质特征。,.,22,岩溶水地区:我国岩溶发育,多属山区及丘陵区。各地段由于影响岩溶发育的因素及其作用程度不同,导致形成的岩溶差异很大,因而水文地质条件复杂。许多地方由于岩溶发育,导致地表水和地下水流失严重,成为贫水地段,生活和建设用水十分缺乏。但在地下深处,也常蕴藏着丰富的岩溶水,成为富水区。地质测绘研究的基本内容:1观察区内岩层的岩性结构、分布特征,以及可溶岩层与非可溶岩层的组合关系;2研究区内地质构造条件及其水文地质特征;3观察研究可溶岩中原生和后生的孔隙水和裂隙的形成规律、发育程度及其含水性;4观察可溶岩中岩溶的形态、规模,岩溶发育规律及其水文地质特征。对一些大型溶洞,要依据洞穴学的要求,进行调查工作。研究洞内出水现象,绘制洞穴水文地质图;注意收集井、孔的水文地质资料,以掌握深部岩溶的发育规律,并查明岩溶发育底界;5划分区内的含水层和隔水层,确定区内岩溶水构造类型及其中的富水地段;6观察区内地表水系的分布,测量水位和流量值,了解河水动态,观测地表水与地下水之间的补排关系;对落水洞与地下河出口进行同样的研究;7从地层、构造、地貌、水文及岩溶发育规律,分析主要岩溶含水层的补、径、排特征;进行各种地下水露头的调查,测量其水量,必要时观测其动态;8取水样分析,研究主要岩溶含水层的水质特征,寻找水质变化规律,注意地下水污染来源;9对现有岩溶水供水与排水工程进行现场调查,搜集与地下水有关的全部资料,还需研究合理利用或有效排除岩溶水的问题。对排水引起的地表塌陷,亦应加以研究。,.,23,在岩溶区测绘,除完成上述基本内容的研究外,尚需有针对性地做好:1进行岩溶地貌的观察,探讨它们的发育因素,分析它对岩溶水补径排的控制作用;2在搞清岩溶发育规律的基础上,加强研究泉水出露条件,圈定泉域范围,确定补排条件,找出强径流带位置,测定流量,分析水质,并进行动态观测;3在地下河系发育地区,要查清地下河的展布规律、形成条件、主支流域界线、观察流量、水位及其动态;必要时绘制地下河系分布图和进行连通试验;4对可溶岩非可溶岩的接触带,如与煤系地层或与侵入体可与矿体的接触带等要详细研究。该处岩溶常强烈发育、富水,或成为大泉排泄区;5从当前地下水运动状态、沉积矿物、岩溶形态与分布位置,结合地质历史与水文期等多方面的资料,划分岩溶期;注意区分古岩溶与现代岩溶;6对岩溶区分布的松散堆积物进行观测。要确定其岩性、成因、分布、厚度、含水性,了解孔隙水与岩溶水间的补排关系。冻结区:区内年平均气温在0。以下。冻结层内的地下水主要呈固态(冰)赋存,部分仍属液态地下不,冻结层下则为液态地下水。在多年冻结区进行水文地质测绘,除对地貌、地层岩性、构造条件进行一般性研究之外,还应着重进行:1收集区内水文、气象等自然地理资料,着重分析区内气候的变化规律,注意多年大片状冻结层的深度,片状冻结与岛状冻结层的分布规律及其特征,融冻期融冻层厚度,测定常年积雪区的范围、积雪和融雪量;搜集地表水体的分布、水位、流量资料,查明封冻期及融冻期地表水与地下水的关系;对河流、湖泊融区的成因、特点等进行观察测量;2了解区内不同地层及构造、地貌类型等与冻结层分布上的关系,注意观察微地貌,探讨其形成中的作用;3查明多年冻结层上水、冻结层间水和冻结层下水的埋藏条件,彼此沟通情况,含水层厚度,地下水类型、补径排特征和水量,各层地下水的温度与水化学特征;4研究现代冰川地貌,着重查明冰碛、冰水堆积、冰缘地貌的分布规律及其沉积物的类型与其中地下水的埋藏特征;5注意了解由于开采和排除地下水等人为作用引起的融冻情况。,.,24,(三)水文地质钻探水文地质钻探工作的任务:1揭露地下水,确定含水层位,并查明含水层(体)的岩体、结构及埋藏深度,以及含水层和隔水层的上述特征在水平和垂直方向上的变化规律;2查明各含水层水位,确定各水层的初见水位和天然(稳定)水位,确定各含水层之间的水力联系;3测定含水层的水文地质参数;4进行地下水动态观测,了解地下水的补排条件,及其动态变化;5采取岩心或岩土样作岩土的水理性质和物理力学性质实验,取水样作水质分析,测水温;6结合开采地下水,施工勘探生产井。根据担负的主要任务,可把水文地质钻孔分为四类,即:勘探孔-主要了解地质、水文地质条件;试验孔-完成前者任务外,尚需进行水文地质试验;观测孔-主要供水文地质观测和取样;开采孔-取得水文地质资料后,扩成开采井。1、水文地质钻孔的布置原则(1)松散沉积区山间盆地:山间盆地内的主要勘探线,应沿山前至盆地中心方向布置。山前倾斜平原地区:勘探线应控制山前倾斜平原含水层的分布及其在纵向(从山区到平原)和横向上的变化特点,即主要勘探线应平行冲、洪积扇轴,而辅助勘探线则垂直冲、洪积扇轴。河流平原区:本地区的勘探线应垂直于主要的现代及古代河道走向布置,以查明古河道的分布规律和主要含水层地水平和垂直方向上的变化。滨海平原地区:在滨海平原地区,勘探线应垂直海岸线布置,在海滩、砂堤,各级海成阶地上,均应布有勘探孔,以查明含水层的岩性、岩相、富水性等的变化规律。,.,25,(2)基岩区裂隙岩层分布地区:该地区地下水主要赋存在风化和构造裂隙之中,形成脉网状水流系统。为查明风化裂隙水埋藏分布规律的勘探线,一般沿着河谷至分水岭的方向布置。孔深一般小于100米。为查明裂隙含水层及各种富水带的勘探线,则应垂直于含水层或含水带走向的方向布置,其孔深决定于层状裂隙水的埋藏深度和构造富水带发育深度,或者一般为100-200米。岩溶地区:对于我国北方的岩溶水盆地,主要的勘探线应沿区域岩溶水的补给区到排泄区的方向布置,以查明不同地段的岩溶发育规律。从勘探线上钻孔的分布来说,应随着近排泄区而加密,或增加与之平行的辅助勘探线,以查明强岩溶发育带的范围。从垂方向来说,在同一水文地质单元内,钻孔揭露深度一般亦从补给区到排泄区逐渐加大,以揭露深循环系统含水层的富水性和水动力特点。2、水文地质钻孔的技术要求水文地质钻孔的孔身结构,包括孔深、孔径(开孔与终孔)、井管直径及其连接方式等。孔深的确定:水文地质勘探钻孔的深度,原则上应揭穿当地主要含水层,达到地质要求。其中,基岩孔应穿透主要富水段,岩溶区应揭穿岩溶发育带(或主要的岩溶含水层)。孔径的确定:探明一般水文地质条件的钻孔和抽水试验或地下水动态观测孔130-250MM;供水目的的抽水孔和探采结合孔松散地层中多在400MM以上,在基岩层中一般应大于200MM,多为同径到底。钻孔简易水文地质观测:利用地质钻孔,观测钻进中水位和消耗量,记录涌(漏)水、掉块、塌孔、缩(扩)径、逸气、涌砂、掉钻、卡钻等现象发生时的孔深,涌水时测量涌水量、水温、水压,必要时进行简易放水试验和采水样进行水质检测。此项工作由钻探人员进行,水文地质人员检查、监督。,.,26,(四)水文地质试验1、抽水试验的目的任务:研究孔、井的涌水量与水位降深的关系有其与抽水延续时间的关系;求得含水层及越流层的水文地质参数;研究降落漏斗的形状、大小及扩展过程;研究含水层之间及含水层与地表水体之间的水力联系;确定含水层(或含水体)边界位置及性质;进行开采或疏干的模拟,以确定井间距、开采降深、合理井径等设计井群时所需的这些参数。2、抽水试验的类型:稳定流抽水、非稳定流抽水;单孔、多孔及干扰井群抽水试验;完整井和非完整井抽水试验;分层、分段及混合抽水试验;3、抽水试验场地布置:当地下水水力坡度小并为均质各和同性含水层时,可在垂直水流方向布置1排观测孔。若场地条件所限难于布孔时,可与流向成45度角的方向布1排观测孔;含水层仍为均质各向同性而水力坡度较大时,则增加1排平行流向的观测孔;对非均质含水层水力坡度不大的情况应布置3排观测孔;非均质各向异性的含水层,水力坡度也大时则布置4排观测孔,对各向异性的含水层应考虑平行各向异性主轴。干扰井群抽水试验观测孔的布置应控制整个流场到边界。4、观测孔的数目、距离及深度主要取决于试验的任务、精度要求和抽水类型。如需描述降落漏斗,则一条观测线上不应少于3个观测孔。如仅求参数,对于稳定流一线应不少于2个。对非稳定流试验,一线可取13个,但多数是取3个,以便整理和解释资料。对于判定水力联系及边界性质的抽水试验,观测孔都不应少于2个。,.,27,观测孔间间距应近主孔者小,远主孔者大,最远应以能观测到明显水位下降,或下降值不少于10倍的允许观测误差。最近的观测孔视含水层渗透性和抽水降深而定,由数米至20米。渗透性强、降深大的应远些,这既有利于控制降落漏斗,又能避免观测孔位紊流和三维流明显的地段,因此,有的规范规定,最近观测孔距主孔不小于含水层厚度的1倍。各孔间间距应保证孔间降深差大于20。对于非稳定流试验,观测孔的间距应在对数轴上分布均匀,而且孔间间距应比稳定流者小,以保证抽水初期观测。观测孔间间距的经验数据,可在有关手册中查得。在均质完整井中抽水时,观测孔深达抽水主孔最大降深以下即可。而在非完整井中抽水时,观测孔应深达主孔抽水段中部。沉淀管长度应不小于2。除含水层很薄外,观测孔应深入试验层510。为查明水力联系,观测孔应深入试验层1020以上。5、抽水试验的技术要求:水位降低:抽水试验要求三个落程的资料,便于确定流量Q与落程S的关系(QS关系),以判断试验正确性和推断涌水量。对最大降深值的要求取决于试验的目的。当测定参数时,降深值应小些。这样可以避免紊流、三维流的产生。为地下水资源评价和疏干计算,降深值应能保证外推至设计要求。当为判断边界性质和水力联系时,则要求有足够的降深使问题能充分暴露,通常是力求有较大的降深,因为有些层、带的隔水性能与边界两侧水头有关。,.,28,稳定延续时间:系指井的渗流场达到近似稳定后的延续时间。从抽水开始至渗流场稳定所需要的时间取决于地下水类型、含水层参数、边界条件及补给条件、抽水降深值。稳定延续时间越长,愈容易发现微小而有趋势性的变化和临时性补给所造成的短暂稳定及“滞后疏干”所造成的假稳定。仅仅为了测定参数,稳定延续时间要求短些,一般不超过1日。其它的,一般为23日。但无论何种目的试验,最远观测孔的稳定延续时间都不得少于24小时。抽水孔水位波动,不超过降深的1%即为稳定。但当降深较小,则以35为限。当用空气压缩机抽水时,主孔水位波动允许达2030,观测孔以不超过23为准,但不能有趋势性变化。涌水量波动不应超过抽水量的5%。水位及流量观测:抽水前需观测天然稳定水位。一般地区每小时观测1次,2小时内所测数值不变或4小时内水位相差不超过2者方可作为稳定水位。如天然水位波动,则可取一个或几个周期中水位的平均值作为天然稳定水位。抽水过程中,水位、流量应同时观测。观测时应先密后疏。如开始时3、510分钟观测一次,以后则1530分钟观测一次。观测恢复水位也是同样的。,.,29,(五)钻孔水文地质工程地质编录利用地质钻孔,描述岩芯的裂隙性质和密度、岩石风化程度和深度、岩溶形态、大小、充填情况、发育深度,统计裂隙率、岩溶率;统计与描述岩芯块度,确定钻孔中流砂层、破碎带、裂隙密集带、软弱夹层、蚀变带的位置和深度,测定岩石质量指标(RQD)。编制钻孔水文地质工程地质柱状图,划分钻孔含水段和工程地质软弱段(2011年局水工环地质技能竞赛中现场)。(六)坑道水文地质工程地质编录利用勘探坑道描述和观测坑道出水、积水的状态、位置、水量、水温、水的物理性质;观察描述软弱夹层、风化带、构造破碎带、蚀变带、岩溶发育带的特征、分布、产状、溶蚀现象;统计节理裂隙;描述地下水活动对井巷围岩稳固性的影响及水文地质、工程地质问题(如突水、冒顶、片帮、坑壁变形等)发生的位置,不稳定地段掘进与支护方法。编制坑道水文地质工程地质素描图。,.,30,五、环境地质调查,通过对建设项目、矿区及影响范围的区域稳定性、滑坡、崩塌及危岩、山洪泥石流、地面塌陷(采空塌陷、岩溶塌陷)、地裂缝、地面沉降、地表水、地下水污染、废弃物污染、旅游区、文物保护区、自然保护区等的调查、访问、观测,对矿区环境地质条件进行评价,初步确定矿区地质环境类型。调查范围和比例尺一般同矿区水文地质测绘范围和比例尺。(一)调查要点1、潜在不稳定斜坡调查要点主要调查拟建线路或场地、集镇、居民点、井口附近和主要交通干线附近,可能发生滑坡、崩塌等潜在隐患的陡坡地段。调查的内容包括:地层岩性、厚度、坡向、地层倾向与斜坡坡向的组合关系。有下列情况之一者,应视为可能失稳的斜坡:各种类型的滑坡体;斜坡岩体中有倾向坡外、倾角小于坡角的结构面存在;斜坡被两组或两组以上结构面切割,形成不稳定棱体,其底棱线倾向坡外,且倾角小于斜坡坡角;斜坡后缘已产生拉裂缝;卸荷裂隙发育的高陡斜坡;岸边裂隙发育、表层岩体已发生蠕动或变形的斜坡;坡足或坡基存在缓倾的软弱层;位于库岸和河岸水位变动带,渠道沿线或地下水溢出带附近,工程建成后可能经常处于浸湿状态的软质岩石或第四系沉积物组成的斜坡。,.,31,2、滑坡调查要点调查的范围应包括滑坡区及其附近地段,一般包括滑坡后壁外一定距离,滑坡体两侧自然沟谷和滑坡舌前缘一定距离或江、河、湖水边。注意查明滑坡的发生与地层结构、岩性、断裂构造(岩体滑坡尤为重要)、地貌及其演变、水文地质条件、地震和人为活动因素的关系,找出引起滑坡或滑坡复活的主导因素;调查滑坡体上各种裂缝的分布,发生的先后顺序、切割关系、分清裂缝的力学属性,如拉张、剪切、鼓涨裂缝等,藉以作为滑坡体平面上分块、分条和纵剖面分段的依据;通过裂缝的调查,藉以分析判断滑动的深度和倾角大小。滑坡体上裂缝纵横,往往是滑动面埋藏不深的反映;裂缝单一或仅见边界裂缝,则滑动埋深可能较大;如果基础不大的挡土墙开裂,则滑动面往往不会很深;如果斜坡已有明显位移,而挡土墙等依然完好,则滑动面埋深较深;滑坡壁上的平缓擦痕的倾角,与该处滑动面倾角接近一致;滑坡体的裂缝两壁也出现缓倾角擦痕,同样是下部滑动面倾角的反映;对岩体滑坡应注意调查缓倾角的层理面、层间错动面、不整合面、断层面、节理面和片理面等,若这些结构面的倾向与坡向一致,且其倾角小于斜坡前缘临空面倾角,则很可能发展成为滑动面。对土体滑坡,则首先应注意土层与岩层的接触面,其次应注意土体内部岩性差界面;应注意调查滑动体上或其邻近的建、构筑物(包括支挡和排水构筑物)的裂缝,但应注意区分滑坡引起的裂缝与施工裂缝、不均匀沉降裂缝、自重与非自重黄土湿陷裂缝、膨涨土裂缝、温度裂缝和冻涨裂缝的差异;调查滑带水和地下水情况,泉水出露地点及流量,地表水自然排泄沟渠的分布和变迁情况等;围绕判断是首次滑动的新生滑坡还是再次滑动的古(老)滑坡进行调查。当地整治滑坡的经验和教训。,.,32,3、崩塌调查要点崩塌调
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