第X讲水文地质钻探与抽水试验

1第X讲水文地质钻探与抽水试验2一、概述（一）水文地质钻探与抽水试验的目的及重要性水文地质钻探与抽水试验是水文地质勘查工作的重要内容，在一般水文地质勘查项目中，所占投资比重一般在70%以上，这足以说明此项工作的重要程度。水文地质钻探与抽水试验的目的是什么？简单地说就是为了求取水文地质参数，求参数的目的就是为地下水资源计算与评价提供科学依据。通过水文地质钻探与抽水试验，取得地质和水文地质资料，验证其它勘查方法分析推断的结论是否正确。其主要任务是查明勘探深度内地层的时代、岩性、位置、厚度、空间变化规律及含水层的水量、水质、水温、含水层的水力特征、层间水力联系、地下水的形成及其变化规律等，为厂矿及城镇供水、农牧业供水、矿床充水因素分析、确定矿坑涌水量等项勘查工作提供基础资料，为地下水资源计算和评价、矿坑涌水量计算提供必要的水文地质参数。实践证明，勘查成果的精度和使用价值，在很大程度上取决于水文地质钻探与抽水试验资料的准确程度。（二）水文地质钻孔的种类根据不同的用途，可分为地质孔、水文地质孔、探采结合孔、生产井。1、地质孔：主要在未进行过水文地质工作的地区，为查明地质情况，如地层、岩性、构造、含水层数、厚度、埋深、结构而布置。2、水文地质孔：除要查明地质孔内容外，还要查明含水层的埋藏条件，水力特征，井水位、抽水降深、涌水量，水质及含水层的水力联系，地下水动态特征等，并获取水文地质参数。3、探采结合孔：完成水文地质勘探试验工作后，结合地方需要将勘探孔改建成供水井。4、生产井：为工农业生产需要打的供水井。水文地质孔按性质可分为：1、控制性勘探孔：该类孔除了解地层资料、查明区域地质结构和构造特征外，还要获取潜水和承压水的埋藏条件、水力特征、水位、水质、水量及相应的水文地质参数等资料，其深度以揭穿设计目的层以下特定深度为准，一般为目的层下5—8m。2、综合性水文地质勘探孔：主要获取地下水资源计算所需的埋藏条件、水位、水量和相应的水文地质参数等基础资料，并为评价工程地质及环境水文地质条件，采取必要的水土样，控制深3度一般为揭穿供水目的层，严禁在含水层中停钻。3、多孔抽水孔组由一个抽水孔和若干个观测孔（可根据要求设计若干个深、浅观测孔）构成，通过非稳定流抽水试验，可准确地得到不同水文地质单元内典型地段含水层的水位、水量、水质，求得影响半径及有关的水文地质参数。通过弥散试验可得到水质参数。由于孔数多，原始数据齐备，可采用各种计算方法，求得大量参数。可采用下降漏斗方法求重力给水度。如若需要，亦可取得含水层上部弱含水层的水文地质参数，尤其是渗透系数，或两个含水层（组）之间的越流参数等。4、傍河抽水试验孔组：布孔目的：除具有控制性水文地质孔的目的外，尚有查清地表水与地下水的关系，计算开采条件下河流补给带宽度，求河流渗入补给量之目的。5、互阻抽水试验孔组：布孔目的：除具有控制性水文地质孔的目的外，尚有利用非稳定流试验取得水文地质参数、求得干扰系数，确定合理井距之目的。互阻抽水试验方法宜符合下列要求：（1）各抽水试验孔的结构亦相同；（2）各抽水孔的水量水位下降值基本一致；(3)先各孔单抽，观测另一个及观测孔，后各孔同抽；（4）当一个抽水孔抽水时，影响另一个抽水孔的水位下降值不宜小于20cm。即先分别将一个主孔作为抽水孔，其余孔做为观测孔，进行多孔非稳定流抽水试验，待水位恢复后，做干扰互阻抽水试验，干扰互阻试验时间一般为10—15d，恢复5—10d。6、群孔干扰抽水孔组：一般用于勘探阶段，由两个或两个以上抽水孔若干个深、浅观测孔组成，在抽水孔中进行非稳定流抽水试验，确定水位下降和总涌水量的关系，预测一定降深时的开采量。可为资源评价及确定合理的布井方案提供依据。二、水文地质钻孔施工的一般技术要求（一）施工前的准备工作水文地质钻探施工应由具备资质的单位承担，钻孔施工应遵循设计要求，开钻前机长与地质员要向技术负责索取钻孔施工任务书（单孔施工设计），明确施工目的、工作内容与总体要求。设备安装完毕，应由分队组织有关人员参加开孔前验收工作，4发现问题及时解决或要求限期整改。对影响钻孔质量、施工安全的不合格事项要立即或限期整改，验收完毕分队要组织由机长、地质员、班长参加的工作会议，由技术负责或地质员介绍施工目的、工作内容与要求，机长介绍施工计划或方案，提出工作中的难点和施工中应注意的问题。最后签发钻孔开孔通知书，并由分队负责人（或技术负责人）、机长、地质员签字，一式三份，分队、机台、地质员各存一份。未经签发钻孔开孔通知书的钻孔，不准施工。（二）钻孔一经确定，未经技术负责同意，不得擅自更改或移位。施工中遇见地层变化与原设计有出入时，应及时研究对策，未达到地质目的的需加深钻孔时，应签发钻孔施工任务变更通知书，履行签字手续后，机台应按变更任务执行，施工任务有重大改变时，必须报院或有关部门批准。钻孔深度已接近终孔深度，技术负责要明确提出对后续工作要求，签发钻孔终孔通知书和测井通知书。机台接到终孔通知书后方可进行后续工作。（三）机长、地质员要经常督促记录员按要求认真填好班报表，并检查校核孔深、变层位置及发生异常现象的层位，保证班报表记录内容全面，真实准确。按要求做好简易水文地质观测工作，包括钻进中涌（漏）水、掉块、塌孔、缩（扩）径、逸气、涌砂、掉钻等，有条件时应观测钻进过程中动水位和冲洗液的消耗量变化，并做好记录。施工中因施工方法不当等原因，出现质量问题时，地质人员应及时向机长提出，要求采取有效措施加以纠正，拒不整改时，不准继续施工。（四）开钻前必须用钢尺准确丈量钻具，将数据用铅印打在钻杆上，每钻进50m深度，换径、终孔、下试验井管或成井管均应校正孔深，误差不得超过0.3%，并将校正结果填入班报表备查。误差在允许范围内，以原孔深为准，如若超过，要查明原因并予修正。（五）准备安装深井泵的钻孔，在井管安装深度内必须测量孔斜，要求每100m深度孔斜不得超过1度。其它的卵石孔、基岩孔也要防止孔斜，以免妨碍下管及活塞洗井。对于水文地质勘探孔：每钻进100m，换径、终孔均应测孔斜。对探采结合及生产井。每钻进50m，换径终孔（或扩孔结束）均应测量孔斜。（六）所有钻孔必须测定坐标及高程。（七）回转钻进的回次进尺，砂性土及破碎基岩不得超过2m，粘性土及完整基岩不得超过5m，严禁超管钻进，岩芯脱落后，应专门下钻取芯，其进尺不得超过1m。（八）岩芯采取率要求：1、岩芯采取率：属于含水层的砂性土及破碎基岩回次要求40%以上（单层不少5于30%）；非含水层的粘性土及完整基岩要求70%以上（单层不少于60%）。无样间隔不得超过2m。砂砾及砂卵石层每层要有可鉴定的岩芯，并用电测井资料校正层位，也可以通过扩孔感知并确定变层深度，原始资料编录中，岩芯采取率可取整数。2、原则上所有钻孔均要求取芯钻进。对抽水孔组中，如主孔（抽水孔）或付孔（观测孔）已有岩芯资料，同时有测井资料作辅助说明，另一个孔可以不取芯和测井。对于岩芯采取率较低，无样间隔较大或岩芯不能满足试样和分析鉴定样的要求时，必须在另一个孔的相应层位补取岩芯，以满足取样要求。3、岩芯管口径不能小于91mm，全孔无芯回次，孔深100m以内，不允许超过3次，100m以上者，每增加100m，不得超过2次。4、从岩芯管敲打岩芯时，岩芯管到地板的距离不要超过30cm，以免岩芯上下颠倒、混乱。对每一回次岩芯按顺序编号，并用红油漆注明，如1/4，2/4，3/4，4/4。5、岩芯长度测量要准确，必须反映真实岩层厚度。地质员要认真检查岩芯长度，如有出入及时纠正，凡属孔内坍塌、掉块、沉淀物均不得计入岩芯长度，不准弄虚作假。6（九）岩芯保管要求1、存放岩芯要有专门的平整场地，按照从上到下，从左到右的顺序摆放，不要有意拉长，岩芯顺序编号不能混乱。要按规定要求按回次填写岩芯牌，并分阶段进行拍照，留下必要的影像资料。2、场地底部要铺塑料布，上部要盖适当的保护物，防止风吹、日晒雨淋和风化破碎，防止人或牲畜进入存放场地，破坏存放现场，造成岩芯混乱。3、按规定采取岩芯保留样，并用样袋包装，按要求装入岩芯箱封存，在箱外用红油写清项目名称、孔号、孔深、施工日期等内容，施工结束交由甲方作为实物地质资料妥善保管。填写岩芯存档卡片，并作为原始资料归入钻孔资料中。4、岩芯存放现场在项目验收之前不准破坏，钻机撤离时要做适当掩埋和保护，以便野外验收时查验岩芯采取率、定名、编录等是否符合要求，地层分层与含水层确定是否正确，抽水试验结果（水量/降深）与含水层岩性、厚度、富水性是否吻合。7（十）成井工艺与抽水试验必须严格按照有关规定要求执行，为保证钻探成果质量，机台地质人员有权对施工工艺和抽水试验进行监督指导，对不符合要求的事项有权制止并上报技术负责。抽水试验是获取最终成果的最重要的一环，机台人员必须认真对待，必须保证观测质量并对其负责。地质人员应认真监督抽水试验过程中的工作质量，及时整理观测记录和有关资料，发现问题及时解决或向机长提出改进意见，当无法保证成果质量时，地质人员有权停止抽水工作，令机台返工重做，造成的经济损失由机台承担，抽水试验全部结束后，要进行全面验收，未经项目技术负责验收的钻孔，机台不准拆迁。8三、岩芯描述与地层分层取出岩芯后，应及时按回次描述，内容力求全面，重点突出，语句简练。一般要求描述岩芯的岩性、结构构造、裂隙性质、密度、岩石的风化程度和深度以及岩溶形态、大小、充填情况、发育深度、统计裂隙率、岩溶率。㈠松散岩类的描述描述内容及顺序为：名称、颜色、矿物或岩石成份、磨圆度、分选程度、颗粒直径与级配、透水性、天然湿度、富水性、包裹体、结核及化石。坚决杜绝把岩性名称遮挡后，所有描述内容全一样，根本区分不出砂性土到底是什么级别的现象，如粉砂、细砂、中砂、粗砂描述全一样。⒈命名岩性定名以颗粒分析为准。地层分层岩性名称应与取样分析所鉴定的岩性定名一致。基本参照下表。松散碎屑岩分类表9名称颗粒直径（mm）漂砾（圆形）块石（棱角）200卵石（圆形）碎石（棱角）200-20圆砾（圆形）角砾（棱角）20-2粗砂(黄米—小米)2—0.5中砂（白糖）0.5—0.25细砂（粗玉米面）0.25—0.05粉砂（极细砂粒）0.05—0.005粘土（白面）0.005砾石分类表岩石名称砾的含量%20mm10mm2mm卵石及碎石50%粗砾50%细砾50%砂性土的颗粒分析定名标准岩石名称颗粒级配砾砂粒径大于2mm的颗粒占全重50%粗砂粒径大于0.5mm的颗粒占全重50%中砂粒径大于0.25mm的颗粒占全重的50%细砂粒径大于0.075mm的颗粒超过全重的85%粉砂粒径大于0.075mm的颗粒不超过全重的50--85%注：定名时应根据粒径分组由大到小以最先符合者确定。2、颜色的描述判定岩石颜色时，应将岩芯打碎或清除泥皮后切开。描述具原生新鲜面的颜色。对粘性土分别描述干、湿时的颜色。在层内颜色多变时应综合考虑描述主要颜色。如果是上、中、下颜色不同或有深浅变化，要分别描述。⑴描述主色：如常见的红、黑、白、褐、兰、灰、黄、绿等。10⑵复色：形容词在前，主色在后。如灰黄、黄绿、灰黑色等。⑶比喻色：用生活中常见的物品的颜色如砖红、砖灰、土黄、棕红、咖啡等。⒊矿物成分描述肉眼鉴定或经磨片鉴定的成份，尚未经鉴定而且肉眼也无法辩别时不要勉强描述。岩石中最常见的矿物有：长石、石英、角闪石、辉石、云母等。⒋结构岩石的结构是指组成岩石的颗粒形状、大小以及岩石各组成部分形态、外貌特征的总和。通过结构可以反映岩石的成因及形成环境。如粒状结构、斑状结构、结晶结构、隐晶质结构、等粒及不等粒结构、变晶结构、变余结构和碎裂结构等等。5.岩石的构造：指组成岩石的各部分（矿物集合体）的相互排列、配置与充填方式、关系的特征。（二）火成岩结构构造1.侵入岩闪长岩（深成侵入相）：半自型晶结构，块状构造；闪长玢岩（浅成侵入相）：斑状结构，基质细—微粒结构，块状构造。2.火山熔岩安山岩（褐紫色）：斑状结构、基质为交织结构，气孔构造、杏仁构造；粗安岩（粉绿灰白色）：斑状结构、玻基斑状结构，块状构造；粗面岩（灰白色）：斑状结构、基质为隐晶质结构，多孔构造、