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第四章水文地质钻探水文地质钻探是水文地质调查中最重要的勘探手段和主要工种之一，在各种水文地质调查中，均应设计相应的水文地质钻探工作量。§1水文地质钻探的基本任务及特点§2水文地质钻孔的布置原则§3水文地质钻孔设计与技术要求§4水文地质钻探过程中的观测与编录第四章水文地质钻探§1水文地质钻探的基本任务及特点一、水文地质钻探的基本任务1、探明地层剖面及含水层岩性、厚度、埋藏深度和水头(位)；2、采取岩土样和水样，确定含水层的水质、水温及测定岩土物理性质和水理性质；3、进行各种水文地质试验，确定含水层的富水性及各种水文地质参数；4、利用钻孔监测地下水动态或直接作为开采井。第四章水文地质钻探§1水文地质钻探的基本任务及特点二、水文地质钻探的特点从上述水文地质钻探任务来看，水文地质钻探不仅要获取岩心、探明地层剖面，还要进行各种水文地质试验，查明含水层的水理性质和富水性，有时还要将井(孔)保留下来作为开采井或长期观测孔。因此水文地质钻探比地质钻探获取的资料要多，它具有自己的一些特点：第四章水文地质钻探§1水文地质钻探的基本任务及特点二、水文地质钻探的特点1、钻孔的孔径大一般地质钻孔主要是获取岩芯，确定地层剖面，故口径较小(一般小于130mm)。水文地质钻孔还要满足抽水试验或出水量的要求，因此钻孔口径必须要满足安装抽水设备的要求。当钻孔孔壁不稳定时，还要能满足安装护壁管或过滤器的要求。因此水文地质钻孔口径比地质钻孔口径大得多。目前水文地质钻孔或井的口径一般为300-500mm，最大可达1000mm。第四章水文地质钻探§1水文地质钻探的基本任务及特点二、水文地质钻探的特点2、钻孔结构复杂，类型多样(1)结构复杂水文地质钻探的目的是要查明各个含水层的水位、水质、水量及水文地质参数的资料，因此需要进行分层止水来隔离各含水层的水力联系。要进行止水就必须变径下管(图2．7)。因此水文地质钻孔结构比较复杂。第四章水文地质钻探§1水文地质钻探的基本任务及特点二、水文地质钻探的特点2、钻孔结构复杂，类型多样第四章水文地质钻探§1水文地质钻探的基本任务及特点二、水文地质钻探的特点2、钻孔结构复杂，类型多样(2)类型多样水文地质钻孔类型：（1）勘探孔—主要了解地质、水文地质条件；（2）试验孔—完成前者任务外，尚需进行水文地质试验；（3）观测孔—主要供水文地质观测和取样；（4）开采孔—取得水文地质资料，开发地下水资源。第四章水文地质钻探§1水文地质钻探的基本任务及特点二、水文地质钻探的特点3、对冲洗液有特殊要求在地质钻孔施工过程中都使用泥浆作为冲洗液，起到冷却钻头、冲出岩粉和防止孔壁坍塌的作用，但泥浆也会堵塞含水层孔隙，影响井(孔)出水量。因此在水文地质钻孔施工时一般不允许使用泥浆作为冲洗液，而使用清水作为冲洗液。但有时孔壁不太完整情况下必须使用泥浆时，一定要控制泥浆的粘度和密度。在钻进结束后进行彻底地洗井工作。第四章水文地质钻探§1水文地质钻探的基本任务及特点二、水文地质钻探的特点4、钻探工序复杂、观测项目多水文地质钻探除获取岩心外，还要进行止水、洗孔和抽水试验等工作，因此钻探工序比较复杂。观测项目多。除观察描述岩心外，还要观测孔内水位、水温、冲洗液消耗量以及进尺快慢等，所以水文地质钻探人员应技术全面，责任心强，必须按规定进行各种观测工作，保证将各项资料收集全，数据可靠。第四章水文地质钻探§1水文地质钻探的基本任务及特点二、水文地质钻探的特点小结1、钻孔的孔径大2、钻孔结构复杂，类型多样3、对冲洗液有特殊要求4、钻探工序复杂、观测项目多第四章水文地质钻探§1水文地质钻探的基本任务及特点§2水文地质钻孔的布置原则§3水文地质钻孔设计与技术要求§4水文地质钻探过程中的观测与编录第四章水文地质钻探§2水文地质钻孔的布置原则水文地质钻探是一项成本高、技术复杂的工作，在布置水文地质钻探时必须进行详细分析论证，力求以最少的钻探工作量取得较多的水文地质资料，就是说要做到每一个钻孔的布置都必须目的明确。第四章水文地质钻探§2水文地质钻孔的布置原则一、一般的布置原则1、为查明区域水文地质条件的钻孔一般应布置成勘探线的形式，以便能绘制水文地质剖面，确定含水层的空间分布及水位、水质和富水性的变化规律。勘探线一般应沿着水文地质条件变化最大的方向布置，对勘探线上不同类型含水层及补给、径流和排泄区都应布置控制钻孔。勘探线的密度既要考虑水文地质条件复杂程度，又要与调查阶段的要求相适应应。第四章水文地质钻探§2水文地质钻孔的布置原则一、一般的布置原则1、为查明区域水文地质条件的钻孔第四章水文地质钻探§2水文地质钻孔的布置原则一、一般的布置原则2、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，必须布置平行与垂直河流的勘探线。第四章水文地质钻探§2水文地质钻孔的布置原则一、一般的布置原则2、为地下水资源评价布置的勘探孔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状形式并能控制住边界上的水位或流量变化。3、以供水为勘查目的的勘探孔钻孔应主要在地下水可能开采地段内，并尽可能考虑勘探与开采相结合，发挥“一孔多用”。4、以排水为目的的勘探孔钻孔应主要围绕基坑，或采矿地段布置，并尽可能与排水孔设计相结合。第四章水文地质钻探§2水文地质钻孔的布置原则一、一般的布置原则5、勘探孔的密度既要考虑水文地质条件复杂程度，又要与相应调查阶段相适应。一般来说，水文地质条件比较复杂，钻孔可密些，水文地质条件简单，钻孔可疏些，但不要平均使用工作量。6、钻孔的代表性无论是查明水文地质条件、求取水文地质参数，还是地下水动态，在确定其钻孔位置时，要考虑其代表性和控制意义由于水文地质条件的多变性，勘探目的的多样性，还没有固定的模式可供使用，一定要在充分分析水文地质条件的基础上，按照勘探任务和评价方法的需要布置钻孔。第四章水文地质钻探§2水文地质钻孔的布置原则一、一般的布置原则小结1、为查明区域水文地质条件的钻孔2、为地下水资源评价布置的勘探孔3、以供水为勘查目的的勘探孔4、以排水为目的的勘探孔5、勘探孔的密度6、钻孔的代表性第四章水文地质钻探§2水文地质钻孔的布置原则二、不同水文地质条件地区的布置原则1、松散沉积区（1）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。盆地边缘钻孔，控制盆地的边界条件，以查明山区地下水对盆地含水层的补给条件。盆地内部钻孔，控制主要含水层在水平和垂直方向上的变化规律。区域地下水的排泄区，应布置一定量的钻孔，查明其排泄条件。第四章水文地质钻探§2水文地质钻孔的布置原则二、不同水文地质条件地区的布置原则1、松散沉积区（2）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，辅助勘探线则垂直冲、洪积扇轴。（3）河流平原地区勘探线应垂直于主要的现代河流方向布置，以查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，布置网状勘探线来查明含水层的分布规律。第四章水文地质钻探§2水文地质钻孔的布置原则二、不同水文地质条件地区的布置原则1、松散沉积区（4）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。第四章水文地质钻探§2水文地质钻孔的布置原则二、不同水文地质条件地区的布置原则2、基岩区（1）裂隙岩层分布地区为查明风化裂隙水埋藏分布规律，勘探线一般沿着河谷至分水岭的方向布置，孔深一般小于100m。为查明层间裂隙含水层及各种富水带，勘探线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。第四章水文地质钻探§2水文地质钻孔的布置原则二、不同水文地质条件地区的布置原则2、基岩区（2）岩溶地区对于北方岩溶水盆地，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。对于以管道流为主的南方岩溶区布置水文地质勘探孔时，除考虑上述原则外，尚应考虑有利于查明区内主要地下暗河位置。第四章水文地质钻探§2水文地质钻孔的布置原则二、不同水文地质条件地区的布置原则小结1、松散沉积区（1）山间盆地（2）山前平原（3）河流平原（4）滨海平原2、基岩区（1）裂隙岩层分布地区（2）岩溶地区第四章水文地质钻探§1水文地质钻探的基本任务及特点§2水文地质钻孔的布置原则§3水文地质钻孔设计与技术要求§4水文地质钻探过程中的观测与编录第四章水文地质钻探§3水文地质钻孔设计与技术要求一、钻孔孔身结构的设计及技术要求1、孔深钻孔孔深主要根据钻孔的目的要求、地质条件，并结合生产技术条件来确定。水文地质勘探钻孔的深度，原则上应揭穿主要含水层。基岩孔应穿透主要富水段，岩溶区应揭穿岩溶发育带（或主要岩溶含水层）。第四章水文地质钻探§3水文地质钻孔设计与技术要求一、钻孔孔身结构的设计及技术要求2、钻孔结构及孔径水文地质钻孔的结构应根据地层结构和钻探任务确定，一般应尽量使孔身结构简单，尽可能“一径到底”。当需要取得不同含水层(段)水文地质参数及水质、水位、水量资料时，一般是采取变径下管止水方法与其他含水层(段)隔离，这时钻孔结构就比较复杂。第四章水文地质钻探§3水文地质钻孔设计与技术要求一、钻孔孔身结构的设计及技术要求2、钻孔结构及孔径第四章水文地质钻探§3水文地质钻孔设计与技术要求一、钻孔孔身结构的设计及技术要求2、钻孔结构及孔径钻孔孔径一般是根据钻孔任务先设计终孔孔径，然后根据变径次数推算出开孔孔径，再根据抽水设备处的口径进行检验，一般钻孔孔径应比抽水设备外径大50mm，当需要设置过滤器时，孔径还必须满足过滤器安装的需要。在松散岩区，开孔多在480mm以上，终孔多在290mm以上；基岩区，开孔多在290mm以上，终孔多在180mm以上。变径的位置，多在含水层下部的隔水层顶部。第四章水文地质钻探§3水文地质钻孔设计与技术要求一、钻孔孔身结构的设计及技术要求3、过滤器过滤器是指安装在钻孔含水层（段）的一种带孔井管，其作用是保证含水层中地下水顺利进入井管中，同时防止井壁坍塌及含水层细粒物质进入井中造成水井淤塞。对于松散层钻孔，为了防止孔壁坍塌和保证地下水顺利进入孔内，需要设置过滤器；对于基岩含水层，当孔壁破碎不完整时，也需要安装过滤器来保护孔壁。第四章水文地质钻探§3水文地质钻孔设计与技术要求一、钻孔孔身结构的设计及技术要求3、过滤器一般应根据含水层岩性、厚度和埋藏情况对过滤器类型和下置深度做出设计。过滤器长度，一般应与含水层（段）厚度一致。当含水层较厚时，可设计非完整井抽水，每段过滤器长度一般20—30m。孔内沉淀管长度5m左右。第四章水文地质钻探§3水文地质钻孔设计与技术要求一、钻孔孔身结构的设计及技术要求小结1、孔深2、钻孔结构及孔径3、过滤器第四章水文地质钻探§3水文地质钻孔设计与技术要求二、钻孔止水的设计及技术要求为了获得各个含水层的水位、水量及水文地质参数，在多层结构含水层中进行钻探，需要分层止水，以进行分层抽水试验。1、止水部位的选择止水部位应选在隔水性能好、厚度较大而稳定的岩层中。2、止水方法及材料选择应根据止水要求和孔内地质条件来确定。第四章水文地质钻探§3水文地质钻孔设计与技术要求二、钻孔止水的设计及技术要求2、止水方法及材料选择（1）暂时性止水水文地质勘探孔，只满足分层观测及试验时，常用粘土、海带、橡胶、牛皮等进行暂时性止水。（2）永久性止水对勘探开采孔或开采孔，需用粘土，水泥、沥青等材料进行永久性止水。（3）止水效果检查止水效果如何，必须进行检查，常用检查方法是在止水管内抽水或注永，观测其管外水位变化。第四章水文地质钻探§3水文地质钻孔设计与技术要求表2.4常用止水材