水文地质调查野外工作方法[全面]

1、1,水文地质、工程地质及环境地质勘查野外主要工作方法,2,绪 言,水文地质、工程地质及环境地质勘查是我站地质环境工作的重要基础工作，其目的是为地下水主要是矿泉水、天然饮用、重大地下水源地保护（监测），矿山地质环境保护、治理、恢复，地质遗迹保护、开发，地质灾害防护及治理规划及设计提供基础依据。具体该做什么？怎麽做？为何这样做？其实各相关规范对基本准则、技术要求和一般工作方法，均有明确规定。 目前我站涉及的水、工、环相关规范，主要有三个方面： 国土系统的各类环境地质（含水文地质、工程地质、地质灾害、矿山地质环境、地质遗迹保护）规范15种。 环保系统地下水导则一种 其他十余种。 本次交流侧重野外实际

2、操作，讲解题目是：水文地质、工程地质及环境地质勘查野外主要工作方法。,3,绪 言,从五个方面讲解： 一、水、工、环测绘 二、勘查工程水文地质、工程地质工作 三、水文地质钻孔设计、施工及抽、注水试验 四、野外原始资料整理 五、工作展望,4,一 、水、工、环测绘,1、 水文地质测绘 区域水文地质测绘：应以查明每一个完整的水文地质单元为基础，以查明区域地下水的补给、径流、排泄条件为重点，多收集收集前人资料。 专门水文地质测绘：可根据任务要求，以查明工作对象从水文地质角度分析的地下水可能影响的范围及补给边界，以查明地下水可能影响和被影响因素及工作对象区水文地质边界为重点。工作部署应注意点、线、面布局。

3、,5,地表水观测：溪流、河流,点位选择：溪流沟口附近，河流矿区上、下游（桥位最佳）；水位测定；流量测定（流速观测、断面测量素描图）；样品采集；文字描述；填图、定位、做标记。 流速观测：a.流速仪b.浮标法。Q=V。 断面测量：,6,地下水出露点观测：泉、井,泉观测；民井或机井观测；样品采集；文字、素描图描述；测量、填图、定位、做标记。 流量观测：a.容量法；b.三角堰板测法。 地下水出露点类型：下降泉，上升泉；潜水，承压水。 出露地质条件:地层，岩性，构造（性质，产状）含水特征等。,7,注意：,水文地质点的选择要点： 1、首先确定勘查对象；（勘探类型、矿种以及其他特殊地质条件） 2、控制区域地

4、下水的补给、径流、排泄条件为重点； 3、确定地下水可能影响和被影响因素及工作对象区水文地质边界为重点。,8,勘探类型,充水含水层：孔隙、裂隙、岩溶（溶蚀裂隙、溶洞、暗河） 矿体与充水含水层关系：直接、间接 勘查复杂程度：矿体与当地侵蚀基准面、地下水补给条件、地表水与主要充水含水层的水力联系、富水性导水性、第四系覆盖情况、水文地质边界等（简单、中等、复杂）,9,第四纪地质、地貌测绘,成因；类型；规模；控制程度；文字描述、素描图；测量、填图、定位标记。 Q1、Q2、 Q3、Q4 Q4al 、 Q4dl 、Q4pl 、 Q4eol 河床、阶地（类型和级数）（Qal) 坡积层(Qdl) 冲积扇（Qal

5、) 洪积扇(Qpl ),10,2、工程地质测绘,划分工程地质岩组:详细调查软弱岩组的性质、分布及其工程地质特征。 软弱夹层及各类结构面调查:分布、物质组成、胶结程度、结构面的特征及组合关系，进行分级。节理裂隙统计，编制玫瑰花图或极射赤平投影图，确定优势节理裂隙发育方向，划分岩体结构类型。 主要围岩风化特征:划分岩体的强弱风化带。 自然斜坡和人工边坡测定:坡高、坡面形态与岩体结构的关系；调查各种物理地质现象。 生产矿井及相邻矿山的工程地质问题调查；,11,围岩风化特征,在深部工程中确定； 强风化带：锤击浊音易碎，岩石全部退色，多数矿物粘土化，裂隙面明显，岩石块度5-15mm，多碎块状、片状，为团

6、块-碎裂结构。,12,3、环境地质调查,区域稳定性调查：收集勘查区附近历史地震资料，勘查区所属地震带及烈度，调查地质构造和新构造活动情况，分析是否有活动性断裂的存在。 调查勘查区所处社会环境、生态环境和自然地理环境。 调查、收集地表水、地下水的环境背景值（污染起始值）或对照值。 对开发影响范围的滑坡、崩塌、山洪泥石流等物理地质现象及地面建筑、土地资源污染现状进行野外调查。 调查地质体中可能成为污染源的物质的赋存状态、含量、分布规律及影响。 污染元素对影响安全生产和环境污染作出评价。,13,4、水、工、环测绘实际材料图,基本内容： 勘查线路； 第四纪地质、地貌控制点编号 水文观测站、点编号及成果

7、 泉、井点编号及成果 典型剖面线编号及成果 工程地质测绘点 环境地质测绘点,14,二、勘查工程水文地质、工程地质工作,1、钻孔简易水文地质观测、水文物探工作 钻孔简易水文地质观测原始资料整理 关键是监理到位，严格把关。否则，资料难用。 水文物探工作 水文测井工作：注意井液盐化均匀性，测线时间间隔合理，测线数量满足含水层划分要求。详见水文测井规范（DZ/T-0181）。,15,2、钻孔岩矿芯水文地质、工程地质编录,方法选择： a.自然堆放法 此法是将每个回次岩性段自上而下划分按顺序放置，无岩芯段空缺放置最下部。该方法较简便，现场易于操作。 b.比例分配法 此法是根据岩心回次采取率，不同岩性段进行

8、比例分配确定位置。,16,岩矿芯水文地质编录,注重点是： 岩石退色现象描述，例如，灰白色，浅灰色等。 标型氧化矿物描述，例如，褐铁矿化及其发育程度，形态特征。高岭土化等。 标型原生矿物描述，例如，黄铁矿化蚀变，硅化，原生色等。 孔隙及充填物类型特征及疏松程度描述。 裂隙水含水带，注重开启裂隙及破碎带发育程度的描述。,17,岩石含（透）水性和隔水性判据,A.岩石含水、富水性判据： a.孔隙水含水层：粒径，胶结类型，充填物性质，地下水作用痕迹及其它资料，如简易观测资料。例如：砾岩，中、粗粒砂岩，细砂岩等；富，中等，弱，微弱含水。 b.裂隙水含水带:不同级别的断裂构造破碎带，上下盘破碎程度及结构面透

9、水性，裂隙开启程度，地下水作用痕迹。 参考简易观测及水文测井资料，综合分析判断。 B.隔水层判据： 致密，基底式胶结；如泥岩；或基岩致密，块状。,18,富水性,含水层：（以口径91mm、抽水水位降深10m为准，否则需要换算） 钻孔单位涌水量：四级，-0.1-1.0-5.0-l/s.m 天然泉水流量：四级，-1.0-10.0-50.0-l/s 隔水层：钻孔单位涌水量小于0.001l/s.m,19,3、工程地质编录,测定岩、矿石物理力学参数和硬度、湿度、块度、节理、密度、RQD值等，研究评价矿床开采时的稳定性； 查明矿体内断裂、裂隙、软弱夹层的分布,风化带与风化夹层发育情况、位置和深度，确定岩层的

10、软弱及破碎程度。 进行RQD值的统计，按回次记录10cm长的岩心长度，按地质分层计算RQD值（%），一并写入记录表格中。,20,RQD值,岩石质量等级：五级，-90-75-50-25-% 属于钻进过程中机械破碎，应上下对接，大于10cm也参与计算； 钻头内径小于54mm时，其值适当降低20-50%，一般考虑岩石硬度。,21,岩心破碎程度分级标准,岩心柱长度： 20cm为长柱状； 1020 cm为短柱状； 5cm为块状； 25cm为碎块状； 2cm为碎屑状及粉沫状。,22,4、坑道水文地质、工程地质编录,坑道水文地质编录 出露水点：观测、描述（出露地质条件，如断裂及裂隙性质、产状，发育程度等），

11、采取水样。 滴水区：分布范围； 潮湿区：分布范围; 代表性水点动态观测。,四一区KD-451,23,坑道工程地质编录,坑内支护情况：描述（岩性、构造发育特征、坍塌、冒顶程度），支护方法及分布范围； 选择据代表性地段进行裂隙率统计； 岩石工程力学采样； 工程地质岩组划分及特征描述 坑内其它变形现象。,24,三、水文地质钻孔设计、施工及抽、注水试验,1、设计原则、代表性 水文地质条件： 主要的或有潜在威胁的充水边界附近，揭露矿床主要的充水含水层。 矿体特征：主矿体 预设开采方案：矿山首采地段,25,2、水文地质钻孔类别、数量,地质水文钻孔（特殊情况下采用) 专门水文地质钻孔(普遍采用) 单孔（很少

12、采用） 多孔（较普遍） A.一个主孔，一个水位观测孔； B. 一个主孔，两个（或两个以上）水位观测孔。,26,3、水文地质孔试验段、结构设计,单一试段：施工难易程度，较简单。 获取单一含水层水文地质参数。 多试段：施工难易程度，较复杂。 两个（或两个以上）试段：获取多个含水层水文地质参数，并查明其水力联系。 完整井：简单，取决于勘查区水文地质条件。 不完整井：复杂，水文地质参数计算较繁琐。,27,4、水文地质钻孔施工监理,小口径探孔 岩矿芯采取率重点把关 小口径探孔钻进揭露含矿含水层，必须控制回次进尺和岩矿芯采取率满足技术要求。否则，应及时改进取芯措施。 岩矿芯管理 每个回次岩矿芯在岩芯箱摆放

13、前后，必须及时用水清洗掉泥皮。填写岩芯卡要准确无误，若发现错误及时更正。 小口径探孔施工及成果总结说明书 对原始资料初步综合整理，并为下步扩孔、成建井设计方案提供依据，它等同于钻孔质量验收书。,28,扩孔,小口径探孔结束后，应及时进行扩孔。最终孔径应满足设计要求。 小口径探孔及扩孔深度若超越含矿含（透）水层时，下井管前必须使用水泥或粘土球封闭。 封闭位置：自孔底至含矿含水层隔水底板内的上部为宜。,29,建井,建井设计通知书 按总体设计要求结合探孔成果，向施工单位下达钻孔建井设计通知书。,30,材料准备工作（砂岩铀矿床为例）,A. 采购PVC管材： 按设计要求，在市场上咨询应对缝隙式滤管加工配套

14、材料（缝隙式套盘）一并考虑。 B. PVC管材防风吹暴晒： 如果露天风吹暴晒时间较长则管材易发生变形弯曲影响建井质量。必须加以防范措施。,31,材料准备工作（石灰岩地区钻孔为例）,C.滤水管、扶正器加工程序： 应结合钻孔深度、管材承受力、孔隙率、是否有缩径现象等因素，从实际出发综合考虑。如果井深度较大，使用PVC管材滤水管孔隙率一般要求25%。每根滤管两端缝隙式套盘与死头结合部，使用焊枪朔料焊接。 扶正器加工时，必须提前12天使用朔胶粘接，不能使用其它替代品。然后再使用焊枪朔料焊条焊接，下管前检查加工质量。若不牢固则需重新加工。,32,D.流量计设备选型：,若选用三角堰箱，基本规格长度应为1.

15、52m，其它按有关规定制作。 容量法：一般在钻孔涌水量较小情况下采用。参见下图：,33,E.水位测量,电测水位计方法：微安电表及电测水位计 电测水位计制作必须选择井内正负电导线双极探头，探头材料最好选用铜料棒。 探头长度、制成外径（）规格要视具体情况而定，首先要考虑与测水管内径配套使用，其次也要考虑井内投放长度探头自重作用合适为宜。水位观测表头选择指针型微安电表较好。或备用测钟以防万一。,34,电测水位计制作,35,建井程序,准备工作 a.扩孔終孔后测井 了解全孔井径变化情况，为建井提供依据，做到胸中有数便于操作。 b.冲孔结束时，泥浆稠度应控制在200.2秒左右，孔内泥浆液必须对投放井管无碍

16、。 c.下管前按设计要求封闭孔底，探测封闭后孔底深度，并认真记录。 d.依据实际孔深数据及滤管下端设计位置确定沉砂管长度，多余部分锯掉,底端使用木塞封堵。,36,排井管顺序,自下而上，排管、编号，认真记录每根长度。 如果发现个别井壁管略有弯曲，在不能更换的情况下，最好放置底部加工沉砂管或放置井壁管最上端，而不能将其放置井管中部，尽量减少井管整体弯曲。,37,投放井管,投放井管一般采用悬吊法 投放井管当进入泥浆液时，必须始终保持井管内灌满水增加重力减少浮力，严禁人为加压投放，否则，易导致断裂等严重后果。 自下而上，累加计算井管总长度。按设计要求，孔内井管长度与机高之和的井壁管位置上，使用记号笔划

17、线，悬吊井管投放时，使井壁管记号线与机高位置一致，然后将井管扶正夹板固定。 即使井管可能悬空而未到孔底，但下步操作，管外充填物会将井管座实。减少井管安装偏差，确保建井质量。,38,井管安装记录表,39,井底、沉沙管封闭,粘土球制作：直径为5cm左右，下井前其表面稍干，至使入井内后不容易散裂。 滤管下端投放粘土球不宜过多，投放速度不宜过快，以防止中途堵塞，投放量要进行计算。 井内滤管下端投放粘土球的上限位置，应使用测绳探测。,40,填 砾,填砾选择动水循环方法，一是防止砾料下沉堵塞，二是将粉泥质随循环液返回孔外；投放速度要适中，不宜过快。 时刻观察井内返出的循环液流速及流量大小，若发现流速及流量

18、突然变小，则井内已经不畅通。 选择在井管外投放送水管循环水方法比较优越，可以上下活动送水官，砾料堵塞处即可畅通。 估算砾料填入体积及每袋体积，填入过程中，要做到胸中有数，当接近滤管上限时，必须进行多次探测，要结合孔深考虑砾料沉降速度。在实际探测中填砾后期，必须将沉降途中的砾料估算在内。 填砾结束后，井内有沉砂继续沉降。投入粘土球时要及时，不能拖延。是对上部井壁管外水泥封井与滤管外砾料之间进行隔离。,41,水泥封井,水泥封井要严格执行有关规程、规范，监理要注意水灰比适中，打入水泥浆速度要快。封井及井口加固材料均使用425#以上型号水泥。封井后要停放48小时待水泥凝固后，方可进行下步洗井工作。 井

19、滤管投放位置质量检查：电流测井曲线。 封井位置质量检查：井温测井曲线。,42,洗井,洗井是成建井的最关键的最后一道程序，注重两点：a.及时性；不能拖延，防止井壁泥皮硬化；b. 多种综合方法，交替进行。 拉活塞洗井：适用于钢井管水文孔。 采用PVC管材建井，一般不采用拉活塞洗井，而选用空压机震荡洗井和化学洗井联合法，其它还有些辅助方法，如高压射流法等。 设备需提前在现场调试，严格执行有关洗井方法的技术要求进行。,43,a.洗井技术方法,采用空压机机械洗井与化学洗井联合洗井的方法，或高压射流洗井及活塞洗井辅助方法。 化学洗井： 采用焦磷酸钠，按有关规范要求将配置好的焦磷酸钠注入井内滤管段，静置68

20、小时后，将孔内液体排出。 空压机震荡洗井： 利用天然水位瞬间下降，造成井内负压，井下周围地下水瞬间流向井内而导致井壁泥浆皮脱落进入井内。所谓“震荡”，即启动、抽水、关机过程，反复操作。一般机械洗井至少10个台班左右。,44,b.空压机吹砂具体操作方法,最后实测井深，若发现沉砂管有较厚沉砂，则需进行捞砂或选用空压机吹砂直至达到设计要求为止，然后结束洗井工作。 空压机吹砂一般有两种方法选择： 利用井管做出水管：风管下端不安装混合器，吹砂时风管底端始终距离井底不大于0.5m，并且根据吹砂速度不断跟随往下投放，井内沉砂不断随井液从井口流出或喷出； 利用钻杆做出水管：在钻杆内使用聚乙烯软管做风管，风管下

21、端制成混合器，吹砂时需要将钻杆底端始终距离井底不大于0.5m，并且根据吹砂速度不断跟随往下投放；并且要不断往井内投放水，保持风管一定沉默比，井内沉砂不断随井液从钻杆顶部流出或喷出，钻杆顶部需要链接引水管。,45,成井工艺说明书,成井工艺说明书是水文地质钻孔建井过程的总结。 详细说明成井工艺各项参数及其质量情况。 作为成井工艺质量验收书（甲、乙双方签字）归档。,46,水文地质孔成建井结构图,47,水文地质孔成建井主要工艺参数一览表,48,5、钻孔抽、注水试验技术要求,地质水文孔 简易提桶抽水试验技术要求及操作方法 定流量法及操作方法 定水位法及操作方法 专门水文地质孔试验技术要求及操作方法 单孔

22、 两个孔（一个抽水孔、一个观测孔）或多孔（一个抽水孔、两个以上水位观测孔）试验。,49,6、试验操作方法,供电、照明、工作室及抽注水设备安装；编写试验实施方案。 稳定流试验操作方法 主孔：动水位、水量均稳定；且观测孔下降水位稳定。 非稳定流试验操作方法,50,潜水泵抽水试验地表安装,51,井下及孔口安装,52,准备工作,A.正式抽水试验前，应观测静止水位（连续3小时水位变化应小于5cm），并认真做好记录。 B.进行试抽水(不少于2小时)，以检查抽水设备运转状况，了解水位降深和涌水量的大概情况。然后待水位回复静止状态（连续3小时水位变化应小于5cm），方可进行正式抽水试验。,53,抽水试验,非稳

23、定流的定流量方法： 水位和流量观测：各试验孔的水位和流量均同时观测，观测时间间隔按1、2、2、5、5、5、5、5、10、10、10、10、10、20、20、30min观测一次，以后每隔30分钟观测一次。 抽水延续时间：根据S-lgt曲线确定，一般在曲线出现固定斜率的渐近线后，延续时间均超过一个对数周期。 恢复水位观测：抽水试验停泵后，连续观测抽水孔和观测孔的恢复水位(剩余降深)。观测时间间隔按抽水开始时的间隔时间进行，直到恢复到静止水位或水位处于相对稳定状态(小于5cm/3h)。,54,非稳定流的定流量方法,水样的采集：分为孔内定深取样和抽水过程中孔口取样，根据试验目的和要求，在抽水试验前、中或之后进行。 降深要求：抽水试验要求三次降深，且大致均匀分布，最大降深不得小于10m，并且应尽量达到抽水设备最大能力，否则需更换抽水泵型设