水文地质工程地质勘探资料课件.ppt

安徽省煤田一队地质员培训课程安徽省煤田一队地质员培训课程水文地质工程地质勘探水文地质工程地质勘探安徽理工大学地球与环境学院安徽理工大学地球与环境学院刘启蒙刘启蒙 博士博士 教授教授一、水文地质勘探一、水文地质勘探二、水文地质试验二、水文地质试验三、水文地质勘探成果三、水文地质勘探成果四、工程地质勘察四、工程地质勘察五、矿区水文地质勘察工作方法五、矿区水文地质勘察工作方法内容提要内容提要第一章第一章水文地质勘探水文地质勘探一、一、水文地质钻探的重要性和任务水文地质钻探的重要性和任务二、二、水文地质钻孔的布置原则水文地质钻孔的布置原则三、三、水文地质钻探的技术要求水文地质钻探的技术要求四、四、水文地质钻探的观测与编录水文地质钻探的观测与编录第一节第一节水文地质钻探水文地质钻探1、水文地质钻探的重要性、水文地质钻探的重要性u在水文地质勘察中，水文地质钻探是最在水文地质勘察中，水文地质钻探是最主要主要的、最的、最可靠可靠的手段，可直接揭露地下水的手段，可直接揭露地下水(含水层含水层)，是，是对水文地质测对水文地质测绘、水文地质物探的检验绘、水文地质物探的检验u一孔多用：兼作取样、试验、观测、开采和防治地下水一孔多用：兼作取样、试验、观测、开采和防治地下水之用之用u钻孔结构复杂，施工要求严格，工期长、费用高。

钻孔结构复杂，施工要求严格，工期长、费用高一、水文地质钻探的重要性和任务一、水文地质钻探的重要性和任务亚洲第一钻亚洲第一钻 20022002年年1010月月1010日上午日上午1010时，亚洲第一钻，在江苏省时，亚洲第一钻，在江苏省东海县毛北村工程现场正式开钻，寻探东海县毛北村工程现场正式开钻，寻探最接近地球地芯最接近地球地芯的一点，以便提取的一点，以便提取地芯地芯材料进行地质科学研究材料进行地质科学研究该工程采用该工程采用“组合工程钻探技术组合工程钻探技术”和和“双孔方案双孔方案”，即在施工难度极大的，即在施工难度极大的50005000米深钻之前，米深钻之前，先钻一个先钻一个20002000米的先导孔米的先导孔，根据，根据20002000米的实际探寻结果，在先导米的实际探寻结果，在先导孔的基础上，钻出孔的基础上，钻出50005000米的深井米的深井伸入地球内部的望远镜”亚洲第一钻，世界第三深井亚洲第一钻，世界第三深井u深深5118.205118.20米，中国江苏东海，总投资约米，中国江苏东海，总投资约1.51.5亿亿元人民币元人民币,整整个工程项目历时为个工程项目历时为2002.10.10.-2005.3.272002.10.10.-2005.3.27。

u亚洲第一个深部地质作用长期观测实验基地；亚洲第一个深部地质作用长期观测实验基地；u亚洲第一个研究地幔物质的标本岩芯馆和配套实验室亚洲第一个研究地幔物质的标本岩芯馆和配套实验室u世界世界No1No1：1226212262米，前苏联，科拉半岛米，前苏联，科拉半岛 世界世界No2No2：91009100米，德国米，德国中国工程院院士许志琴 2、水文地质钻探的任务、水文地质钻探的任务u研究地质、水文地质研究地质、水文地质剖面剖面，确定含，确定含(隔隔)水层的层位、厚度、水层的层位、厚度、埋藏深度、岩性、分布状况、空隙性和隔水层的隔水性；埋藏深度、岩性、分布状况、空隙性和隔水层的隔水性；u测定各含水层中的地下水位测定各含水层中的地下水位(包括包括初见初见水位与水位与稳定稳定水位水位)，各，各含水层之间及含水层与地表水体之间的水力联系；含水层之间及含水层与地表水体之间的水力联系；u进行水文地质进行水文地质试验试验，测定各含水层的水文地质参数，为防治，测定各含水层的水文地质参数，为防治矿井水和开发利用地下水提供依据矿井水和开发利用地下水提供依据u进行地下水动态进行地下水动态观测观测，预测其动态变化趋势；，预测其动态变化趋势；u采采取取水水样样做水质分析，采取岩样和土样做岩土的水理做水质分析，采取岩样和土样做岩土的水理性质和物理力学性质试验；性质和物理力学性质试验；u在可供利用的情况下，可作排水在可供利用的情况下，可作排水疏干疏干孔、孔、注浆注浆孔、供孔、供水水开采开采孔、孔、回灌回灌孔或长期动态孔或长期动态观测观测孔之用孔之用水文地质钻孔的基本类型水文地质钻孔的基本类型u水文地质水文地质勘探勘探孔：又称孔：又称一般水文地质孔一般水文地质孔，主要用于了解，主要用于了解矿区地质和水文地质情况，如地层的岩性、构造、含水矿区地质和水文地质情况，如地层的岩性、构造、含水层数、厚度、埋深和结构等。

层数、厚度、埋深和结构等u试验试验孔：主要用于抽水试验，也可用于了解水文地质情孔：主要用于抽水试验，也可用于了解水文地质情况u观测观测孔：主要用于指定层段抽水试验时地下水位观切和孔：主要用于指定层段抽水试验时地下水位观切和地下水长期动态观测，同时了解水文地质条件或采取水地下水长期动态观测，同时了解水文地质条件或采取水样、岩样样、岩样u开采开采孔：主要用于地下水开采或矿区地下水水位疏降孔：主要用于地下水开采或矿区地下水水位疏降u探放水探放水孔：主要用于探明掘进巷道前方一定距离内的水孔：主要用于探明掘进巷道前方一定距离内的水文地质条件，或用于矿井地下水疏降、井下水文地质试文地质条件，或用于矿井地下水疏降、井下水文地质试验等试验孔、观测孔、开采孔和探放水孔统称试验孔、观测孔、开采孔和探放水孔统称专门专门水文水文地质孔水文地质钻孔的基本技术要求水文地质钻孔的基本技术要求遵循准则：遵循准则：必须贯彻执行必须贯彻执行先先水文地质测绘与物探，后钻探施水文地质测绘与物探，后钻探施工以及坚持工以及坚持“先先踏勘、后设计踏勘、后设计”和和“先先设计、后设计、后施工施工”的工作程序的工作程序在施工全过程中，始终贯彻在施工全过程中，始终贯彻“优质、高效、低耗、优质、高效、低耗、安全安全”和和“质量第一质量第一”的原则，推广应用钻探新的原则，推广应用钻探新设备、新方法、新工艺，提高经济效益。

设备、新方法、新工艺，提高经济效益反对单纯追求进尺，反对忽视安全和不注重经济效益反对单纯追求进尺，反对忽视安全和不注重经济效益二、二、水文地质钻孔的布置水文地质钻孔的布置基本原则基本原则u以线为主，点线结合以线为主，点线结合u以疏为主，疏以疏为主，疏密密结合结合u以浅为主，深浅结合以浅为主，深浅结合u以探为主，探采结合以探为主，探采结合u一般任务与专门任务相结合一般任务与专门任务相结合u设计与施工相结合设计与施工相结合用最少的工程量、用最少的工程量、最低的成本、最低的成本、最短的时间，最短的时间，获得质量最高、获得质量最高、数量最多的数量最多的水文地质资料水文地质资料塔里木盆地准格尔盆地（一）松散沉积区水文地质（一）松散沉积区水文地质勘探钻孔的布置勘探钻孔的布置1 1、山间盆地、山间盆地u主要勘探线：应沿主要勘探线：应沿山前至盆地中心方向山前至盆地中心方向布置u边缘边缘钻孔钻孔-为了控制盆地的边界条件，以查明山区地下水为了控制盆地的边界条件，以查明山区地下水对盆地新生代含水层的对盆地新生代含水层的补给补给条件u内部内部钻孔钻孔-控制主要含水层在水平和垂直方向上的变化规控制主要含水层在水平和垂直方向上的变化规律。

律2 2、山前倾斜平原地区、山前倾斜平原地区u主要主要勘探线应勘探线应平行平行冲、洪积扇轴冲、洪积扇轴辅助辅助勘探线应勘探线应垂直垂直冲、洪积扇轴冲、洪积扇轴A AA AB BB B1 12 23 34 45 512345砂砾石带 粗粒沉积交错过渡带 粘性细土带3 3河流平原地区河流平原地区u勘探线勘探线垂直垂直于主要的现代（古代）于主要的现代（古代）河道河道方向布置，查方向布置，查明古河道的分布规律和主要含水层在水平和垂直方向明古河道的分布规律和主要含水层在水平和垂直方向上的变化上的变化亚砂土细砂粉砂亚粘土粘土河床河床4 4、滨海平原地区、滨海平原地区u勘探线应勘探线应垂直垂直海岸线布置，在海海岸线布置，在海滩、砂堤、各级海成阶地上，均滩、砂堤、各级海成阶地上，均应布置勘探孔，以查明含水层的应布置勘探孔，以查明含水层的岩性、岩相、富水性等变化规律岩性、岩相、富水性等变化规律二）裂隙岩层分布地区（二）裂隙岩层分布地区u风化风化裂隙水的勘探线：一般裂隙水的勘探线：一般沿沿（平行）河谷（平行）河谷至至分水岭的方向，孔深一般小于分水岭的方向，孔深一般小于100m100mu层间层间裂隙水或裂隙水或构造构造富水带的勘探线：富水带的勘探线：垂直垂直含水水层或含水带含水水层或含水带走向走向的方向，孔的方向，孔深一般深一般100m100m 200m200m。

风化带示意图第四系地层强风化花岗岩强风化片麻岩中风化片麻岩中风化花岗岩（三）岩溶地区（三）岩溶地区u北方岩溶水北方岩溶水盆地盆地：主要的勘探线应沿区域岩溶水的：主要的勘探线应沿区域岩溶水的补给区补给区到到排泄区排泄区的方向布置，以查明不同地段的岩溶发育规律的方向布置，以查明不同地段的岩溶发育规律南方岩溶管道：查明主要的地下暗河位置排泄区补给区孔深龙桥暗河出口龙桥暗河出口 重庆市奉节重庆市奉节-湖北省恩施市全长湖北省恩施市全长50公里，为公里，为地球上最长的暗河地球上最长的暗河三、三、水文地质钻探的技术要求水文地质钻探的技术要求u钻孔结构钻孔结构u孔斜要求孔斜要求u隔离止水隔离止水u冲洗液冲洗液u钻探工艺钻探工艺（一）钻孔结构（一）钻孔结构 钻孔结构钻孔结构-是指由开孔至终孔的是指由开孔至终孔的深度内钻孔孔径的变化，深度内钻孔孔径的变化，包括包括孔径、孔段孔径、孔段和和孔深孔深管外封堵管外封堵井管井管沉淀管沉淀管岩溶含岩溶含水层水层劣质劣质水层水层井壁井壁填砾填砾过滤器过滤器钻孔结构的确定是根据钻孔类型、水文地钻孔结构的确定是根据钻孔类型、水文地质条件、终孔直径及深度、钻进工艺方法、抽质条件、终孔直径及深度、钻进工艺方法、抽水方法及钻探设备等因素水方法及钻探设备等因素综合确定综合确定。

A 井管：包括井壁管、过滤管、沉淀管的直径、井管：包括井壁管、过滤管、沉淀管的直径、孔段和深度孔段和深度B 填砾、止水与固井位置及深度填砾、止水与固井位置及深度钻孔具体结构钻孔具体结构:以勘探孔为例以勘探孔为例 1 1、孔深孔深一般应一般应切穿切穿含水含水层，终孔深度主要取层，终孔深度主要取决于含水层决于含水层底板底板埋藏埋藏深度隔水顶板隔水底板层状含水层层状含水层基岩含水层基岩含水层，钻孔应穿透含水层的主要，钻孔应穿透含水层的主要富水段富水段或富水构造带；或富水构造带；岩溶含水层岩溶含水层，钻孔应穿透岩溶，钻孔应穿透岩溶发育带发育带；根据钻探设备根据钻探设备所允许所允许的深度范围或的深度范围或可能可能的开采的开采深度确定孔深；深度确定孔深；地下水开采孔或长期疏干降压孔的钻孔还应考地下水开采孔或长期疏干降压孔的钻孔还应考虑虑沉淀管沉淀管的长度，一般为的长度，一般为3m3m 5m5m特殊特殊情况确定孔深：情况确定孔深：2 2、孔径、孔径u孔径的大小孔径的大小取决取决于钻孔的类型、钻孔的结构、抽水于钻孔的类型、钻孔的结构、抽水设备及对钻孔出水量大小的要求设备及对钻孔出水量大小的要求u孔径设计的孔径设计的内容内容包括：包括：变径尺寸和止水终孔直径开孔直径过滤器终孔直径终孔直径u主要取决于预计钻孔的主要取决于预计钻孔的出水出水量量、过滤器过滤器的尺寸和的尺寸和抽水设抽水设备备的类型等。

的类型等试验证明，钻孔试验证明，钻孔涌水量涌水量是随是随着钻孔直径的增加而增加，着钻孔直径的增加而增加，但增加到一定数值后，当孔但增加到一定数值后，当孔径继续增大时，钻孔出水量径继续增大时，钻孔出水量增加的数量会逐渐减少，甚增加的数量会逐渐减少，甚至不再增加至不再增加孔半径孔半径mm流量L/s 在浅部松散覆盖层和基岩破碎带，为保证进水、维护在浅部松散覆盖层和基岩破碎带，为保证进水、维护孔壁稳定，必须在孔内下护。