水文地质钻探与物探

《水文地质钻探与物探》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水文地质钻探与物探（45页珍藏版）》请在文档大全上搜索。

1、水文地质钻探与物探水文地质钻探与物探专门水文地质学内容内容专门水文地质学水文地质钻探与物探水文地质钻探与物探专门水文地质学水文地质钻探与物探水文地质钻探与物探 地质勘探工作的一种技术手段，是为了揭露地质及矿产现象而在地质勘探工作的一种技术手段，是为了揭露地质及矿产现象而在地表或地下挖掘不同类型坑道的工作地表或地下挖掘不同类型坑道的工作, ,包括探糟、浅井、平巷、斜井包括探糟、浅井、平巷、斜井和坚井等。和坚井等。 特点是人员可进入工程内部，对所揭露的地质现象能进行直接特点是人员可进入工程内部，对所揭露的地质现象能进行直接观测及采样，能检验钻探和物化探资料或成果的可靠程度，获得较观测及采样，能检验

2、钻探和物化探资料或成果的可靠程度，获得较精确的地质资料。精确的地质资料。 为了揭露被覆盖的岩层或矿体，在地表挖掘的沟槽。一般采用为了揭露被覆盖的岩层或矿体，在地表挖掘的沟槽。一般采用与岩层或矿层走向近似垂直的方向，长度可根据用途和地质情况决与岩层或矿层走向近似垂直的方向，长度可根据用途和地质情况决定。断面形状一般呈倒梯形定。断面形状一般呈倒梯形 ，槽底宽，槽底宽0.60.6米，通常要求槽底应深入米，通常要求槽底应深入基岩约基岩约0.30.3米，探槽最大深度一般不超过米，探槽最大深度一般不超过3 3米。米。专门水文地质学1 水文钻探的基本任务水文钻探的基本任务1、水文钻探工作的重要性 (1) 直

3、接探明直接探明地下水的一种最重要、最可靠的勘探手段；地下水的一种最重要、最可靠的勘探手段；专门水文地质学1 水文钻探的基本任务水文钻探的基本任务1、水文钻探工作的重要性 (2)是进行各种是进行各种水文地质试验水文地质试验的必备工程；的必备工程；专门水文地质学1 水文钻探的基本任务水文钻探的基本任务1、水文钻探工作的重要性 (3)是对地下水资源调查、水是对地下水资源调查、水文地质物探成果所作文地质物探成果所作地质结论地质结论的检验方法的检验方法。 专门水文地质学1 水文钻探的基本任务水文钻探的基本任务（1 1）揭露含水层，探明水文地质条件）揭露含水层，探明水文地质条件 包括：含水层的埋藏深度、厚

4、度、岩性和水头压力，包括：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；查明含水层之间的水力联系；（2 2）获取水文地质参数）获取水文地质参数 借助钻孔进行各种水文地质试验，确定含水层富水性借助钻孔进行各种水文地质试验，确定含水层富水性和各种水文地质参数；和各种水文地质参数；专门水文地质学1 水文钻探的基本任务水文钻探的基本任务（3）取样）取样 通过钻孔（或在钻进过程中）采集水样、岩土样，确定含水层的通过钻孔（或在钻进过程中）采集水样、岩土样，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；水质、水温和测定岩土的物理力学和水理性质；（4）动态监测）动态监测 利用钻孔监

5、测地下水动态或将钻孔作为供水井。利用钻孔监测地下水动态或将钻孔作为供水井。专门水文地质学2 水文钻探的技术要求水文钻探的技术要求(1) 钻孔口径较大钻孔口径较大一要满足取岩芯，二要满足抽水试验或作为生一要满足取岩芯，二要满足抽水试验或作为生产井取水产井取水; 地质勘探孔直径一般小于地质勘探孔直径一般小于150mm,水文钻孔水文钻孔或水井的直径一般约为或水井的直径一般约为300-500mm.专门水文地质学2 水文钻探的技术要求水文钻探的技术要求(2)钻孔的结构复杂；钻孔的结构复杂；v分层取样分层取样v分层止水分层止水v分层取水分层取水v变径下管变径下管专门水文地质学2 水文钻探的技术要求水文钻探

6、的技术要求(3)洗井要求严格；洗井要求严格；v冲洗液要求冲洗液要求 一般要求尽量用清水钻进；在砂砾石含水层钻进时，泥浆黏一般要求尽量用清水钻进；在砂砾石含水层钻进时，泥浆黏度要求为度要求为18-25s。 v洗井要求洗井要求 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，而农业灌溉水井则应小于五十万分之一百万分之一，而农业灌溉水井则应小于五十万分之一 。专门水文地质学2 水文钻探的技术要求水文钻探的技术要求(4)孔深斜度要求严格；孔深斜度要求严格； 为保证水泵顺利下入井中，并长期安全地工作，一般为保证水泵顺利下入井中，并长期安

7、全地工作，一般要求孔身斜度每深要求孔身斜度每深l00ml00m小于小于1 1 专门水文地质学2 水文钻探的技术要求水文钻探的技术要求1)孔深孔深 应根据钻探任务来确定，一般要求揭露或打穿主应根据钻探任务来确定，一般要求揭露或打穿主 要含水层。要含水层。2)孔径孔径 开孔直径：在松散岩层中一般应大于开孔直径：在松散岩层中一般应大于450mm； 在坚硬岩石中应大于在坚硬岩石中应大于290mm。 井径变化：应尽可能采用井径变化：应尽可能采用“一径到底一径到底”； 必要时依据取水泵型号确定。必要时依据取水泵型号确定。专门水文地质学2 水文钻探的技术要求水文钻探的技术要求3)不同口径井管的下置深度及所选

8、用的井管材料。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。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。过滤器的类型和过滤器下置深度。专门水文地质学钻孔结构图钻孔结构图专门水文地质学专门水文地质学2 水文钻探的技术要求水文钻探的技术要求6)对水井中的非开采含水层段，提出井壁与井管间隙的对水井中的非开采含水层段，提出井壁与井管间隙的回填封堵段的位置、使用材料及要求。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，以及对观率、岩土

9、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。测和编录方面的技术要求。专门水文地质学2 水文钻探的技术要求水文钻探的技术要求1）及时发现孔底地层岩石的变化，并进行观测以弥补岩芯）及时发现孔底地层岩石的变化，并进行观测以弥补岩芯采取率的不足；采取率的不足；2)及时发现钻孔是否揭露了某个含水层（带）；及时发现钻孔是否揭露了某个含水层（带）；3)帮助确定含水层（带）的埋藏深度、厚度及其富水性；帮助确定含水层（带）的埋藏深度、厚度及其富水性；4)分别取得不同含水层的水头、水温和水化学成分的资料；分别取得不同含水层的水头、水温和水化学成分的资料；5)为最终确定水井的成井结构提供所需的地质

10、依据。为最终确定水井的成井结构提供所需的地质依据。专门水文地质学2 水文钻探的技术要求水文钻探的技术要求1)观测冲洗液的消耗量及其颜色、稠度等特性的变化，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；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；位和天然稳定水位；3)及时描述岩芯，统计岩芯采取率，测量其裂隙率或岩及时描述岩芯，统计岩芯采取率，测量其裂隙率或岩溶率；溶率；4)测量钻孔的水温变化及其位置；测量钻孔的水温变化及其位置；专门水文地质学2 水文钻探的技术要求水文钻探的技术要

11、求5)观测和记录钻孔的涌水、涌砂、涌气现象及其起止深观测和记录钻孔的涌水、涌砂、涌气现象及其起止深度和数量；度和数量；6)观测和记录钻进速度、孔底压力及钻具突然下落（掉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；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；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。探测井工作。专门水文地质学2 水文钻探的技术要求水文钻探的技术要求专门水文地质学3 水文勘探钻孔的布置原则水文

12、勘探钻孔的布置原则专门水文地质学3 水文勘探钻孔的布置原则水文勘探钻孔的布置原则专门水文地质学1)为查明区域水文地质条件，钻孔一般布置成勘探为查明区域水文地质条件，钻孔一般布置成勘探线的形式线的形式v 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；条件、富水性、水化学特征等）变化最大的方向布置；v 对区内每个主要含水层的补给、径流、排泄和水量、水质不同的地段对区内每个主要含水层的补给、径流、排泄和水量、水质不同的地段均应有勘探钻孔控制。均应有勘探钻孔控制。 3 水文勘探钻孔

13、的布置原则水文勘探钻孔的布置原则专门水文地质学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虑拟采用的地下水资源评价方法v 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。层水文地质参数分区和控制地下水流场变化特征的要求。v 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

14、侧向补给量，必量计算断面布置。对于傍河取水水源地，为计算河流侧向补给量，必须布置平行与垂直河流的勘探线。须布置平行与垂直河流的勘探线。v 当采用数值模拟方法评价地下水资源时，为正确地进行水文地质参数当采用数值模拟方法评价地下水资源时，为正确地进行水文地质参数分区，正确给出预报时段的边界水位或流量值，勘探孔布置一般呈网分区，正确给出预报时段的边界水位或流量值，勘探孔布置一般呈网状形式并能控制住边界的水位或流量变化。状形式并能控制住边界的水位或流量变化。 3 水文勘探钻孔的布置原则水文勘探钻孔的布置原则专门水文地质学3)以供水为勘察目的的勘探孔，按总原则布置钻孔以供水为勘察目的的勘探孔，按总原则布

15、置钻孔时，应考虑勘探时，应考虑勘探-开采结合，钻孔一般应布置在含开采结合，钻孔一般应布置在含水层（带）富水性最好、成井把握性最大的地段。水层（带）富水性最好、成井把握性最大的地段。 3 水文勘探钻孔的布置原则水文勘探钻孔的布置原则专门水文地质学4 水文地质物探水文地质物探 专门水文地质学4 水文地质物探水文地质物探 专门水文地质学4 水文地质物探水文地质物探专门水文地质学4 水文地质物探水文地质物探 专门水文地质学4 水文地质物探水文地质物探专门水文地质学4 水文地质物探水文地质物探 专门水文地质学4 水文地质物探水文地质物探 使用条件：使用条件： 主要决定于地下水渗透作用所形成的过滤电场的强

16、度。主要决定于地下水渗透作用所形成的过滤电场的强度。 一般只有在地下水埋藏较浅、水力坡度较大和所形成的一般只有在地下水埋藏较浅、水力坡度较大和所形成的过滤电位强度较大时，才能在地面测量到较明显的自然电位过滤电位强度较大时，才能在地面测量到较明显的自然电位异常。异常。 专门水文地质学4 水文地质物探水文地质物探 原理：原理： 根据土和岩石的弹性性质，测定人工激发所产生的弹性波在地根据土和岩石的弹性性质，测定人工激发所产生的弹性波在地壳内的传播速度来探测地质结构及含水界面的物探方法。壳内的传播速度来探测地质结构及含水界面的物探方法。 优点：优点： 勘探深度大、探测精度高勘探深度大、探测精度高 应用

17、：应用： 确定覆盖层和风化层的厚度、潜水面埋藏深度，划分岩层结确定覆盖层和风化层的厚度、潜水面埋藏深度，划分岩层结构，探测断层和岩溶发育带位置。构，探测断层和岩溶发育带位置。 专门水文地质学4 水文地质物探水文地质物探v钻孔剖面的岩性分层；钻孔剖面的岩性分层；v判断含水层（带）；判断含水层（带）；v岩溶发育带；岩溶发育带；v咸淡水分界面位置（深咸淡水分界面位置（深度）；度）； 确定水文地质参数。确定水文地质参数。 专门水文地质学专门水文地质学4 水文地质物探水文地质物探2、地球物理测井法、地球物理测井法 1)1)普通（视）电阻率测井普通（视）电阻率测井 除划分钻孔地层剖面外，除划分钻孔地层剖面

18、外，主要用于确定含水层的位置及主要用于确定含水层的位置及厚度，测定岩石电阻率参数和厚度，测定岩石电阻率参数和岩石孔隙度。岩石孔隙度。专门水文地质学4 水文地质物探水文地质物探2、地球物理测井法、地球物理测井法 2)2)井液电阻率测井井液电阻率测井 其中的扩散法，能可靠地确定钻孔中含水层（出水其中的扩散法，能可靠地确定钻孔中含水层（出水段）的位置和厚度，比较推断含水层的富水性，求地下段）的位置和厚度，比较推断含水层的富水性，求地下水的渗透速度和间接计算渗透系数。水的渗透速度和间接计算渗透系数。 专门水文地质学4 水文地质物探水文地质物探2、地球物理测井法、地球物理测井法 3)3)自然电位测井自然

19、电位测井 确定地下水的矿化度和咸淡水界面，估计地层的含泥量。确定地下水的矿化度和咸淡水界面，估计地层的含泥量。 4)4)伽玛伽玛- -伽玛测井伽玛测井 可按密度区分岩性可按密度区分岩性、划分剖面，确定含水层和岩石的孔隙度。、划分剖面，确定含水层和岩石的孔隙度。 5)5)中子测井中子测井 用于划分岩性，查明含水层，确定孔隙度和测定含水量。用于划分岩性，查明含水层，确定孔隙度和测定含水量。 专门水文地质学4 水文地质物探水文地质物探2、地球物理测井法、地球物理测井法 6)6)放射性同位素测井放射性同位素测井 是目前测定地下水流向、流速、渗透系数和水质弥散系数的主要方法，是目前测定地下水流向、流速、

20、渗透系数和水质弥散系数的主要方法，还可用于确定井内出水和套管破裂位置，检查井管外封堵质量和寻找水库还可用于确定井内出水和套管破裂位置，检查井管外封堵质量和寻找水库（坝下）渗漏通道。（坝下）渗漏通道。 7)7)声波测井声波测井 测定岩石的孔隙度、划分岩性，进行地层对比，划分含水破裂带等。测定岩石的孔隙度、划分岩性，进行地层对比，划分含水破裂带等。 8)8)热测井热测井 测地温梯度、测定井内进（漏）水位置。测地温梯度、测定井内进（漏）水位置。专门水文地质学4 水文地质物探水文地质物探3、水文地质人员在物探工作中的任务、水文地质人员在物探工作中的任务 1)1)探测对象（岩层或含水带）与围岩之间存在比

21、较显著的物性差异；探测对象（岩层或含水带）与围岩之间存在比较显著的物性差异；2)2)这种物性差异，要有一定的异常幅度，并在所探测的深度内能被目前这种物性差异，要有一定的异常幅度，并在所探测的深度内能被目前使用的物探仪器测量出来；使用的物探仪器测量出来；3)3)探测对象呈现的异常现象，能与其他自然和人为干扰因素引起的异常探测对象呈现的异常现象，能与其他自然和人为干扰因素引起的异常现象很好地区别开来；现象很好地区别开来；4 4）要求被探测对象具有一定的规模（厚度或范围），埋藏不能太深，其）要求被探测对象具有一定的规模（厚度或范围），埋藏不能太深，其他自然他自然 和人为干扰因素（地形坡度、切割程度、

22、浮土厚度、工业和人为干扰因素（地形坡度、切割程度、浮土厚度、工业地电、地下金属管道等）的影地电、地下金属管道等）的影 响不能太强烈。响不能太强烈。专门水文地质学4 水文地质物探水文地质物探3、水文地质人员在物探工作中的任务、水文地质人员在物探工作中的任务通过地面物探（或航空物探）方法寻找含水层或富水带，确定它们的通过地面物探（或航空物探）方法寻找含水层或富水带，确定它们的分布范围、埋藏深度、厚度和产状。分布范围、埋藏深度、厚度和产状。通过物探测井方法准确地确定含水层（带）的厚度、深度、富水程度、通过物探测井方法准确地确定含水层（带）的厚度、深度、富水程度、咸淡水界面位置，或测定某些水文地质参数及完成某些水井工程探咸淡水界面位置，或测定某些水文地质参数及完成某些水井工程探测任务（测量井径、井斜和检查钻孔止水效果）等。测任务（测量井径、井斜和检查钻孔止水效果）等。 专门水文地质学4 水文地质物探水文地质物探3、水文地质人员在物探工作中的任务、水文地质人员在物探工作中的任务