水文地质物探剖析

水文地质物探-(1)物探种类：地面物探、物探测井方法分类：直流电阻率法自然电场法激发极化法交变电磁场法（大地电磁、瞬变电磁、地质雷达）核磁共振地震勘探天然放射性水文地质物探-(2)应用条件：利用物理性质的差异进行间接判断随着深度增加，分辨率降低直流电阻率法－不同岩性电阻率不同自然电场法－地下水流动等于化学电池激发极化法－水的充放电特征交变电磁场法(大地电磁、瞬变电磁、地质雷达)－电阻率、反射面核磁共振－氢原子地震勘探－弹性模量天然放射性－岩石放射性强度水文地质物探-(3)地面物探－直流电测深法在地表同一测点上逐渐加大供电电极AB的间距，进行电阻率测量，研究从地表到深处地层的变化情况，确定不同地层的埋藏深度及其性质。推断含水层分布、埋深、厚度，圈定咸、淡水分布范围，寻找储存地下水的断层破碎带，查明岩溶发育带和古河道砂砾石电阻率高，粘性土层电阻率低完整基岩电阻率高，松散岩类电阻率低淡水带电阻率高，咸水带电阻率低断层破碎带、岩溶发育带电阻率低电阻率特征电测深法用途A1A2A3MNOB1B2B3水文地质物探-(4)地面物探－直流电测深法四极对称电剖面法ρ1＞ρ2探测深度大于h粘土地下水位点距ρ1ρsρ1ρ2123456水文地质物探-(5)地面物探－直流电测深法水文地质物探-(6)物理测井地面直流电法测井直流电法水文地质物探-(6)物理测井水文地质物探-(7)物理测井水文地质物探-(8)物理测井水文地质物探-(9)物理测井水文地质物探-(10)物理测井水文地质物探小结物探使用的基本条件物性有差异异常有显示测体有规模间接方法、多解地面物探物探测井技术自然电位视电阻率放射性γ中子、声波测井流量、井径和井温测井方法及内容电法、自然电场、地震、核技术极发极化、重力、磁法《供水水文地质勘察规范》（GB50027-2001）4.0.1采用水文地质物探(简称物探)方法，应根据勘察区的水文地质条件，被探物体的物理特征和不同的工作内容等因素确定。宜采用多种物探方法进行综合探测。4.0.2采用物探方法时，被探测体应具备下列基本条件：1与相邻介质对同一物性参数有明显的差异。2有一定的规模。3所引起的异常值，在干扰情况下尚有足够的显示。《供水水文地质勘察规范》（GB50027-2001）4.0.3采用物探方法，可探测下列内容：1覆盖层的厚度、隐伏的古河床和掩埋的冲洪积扇的位置。2断层、裂隙带、岩脉等的产状和位置，含水层的宽度和厚度。3地质剖面。4地下水的水位、流向和渗透速度。5地下水的可溶性固形物和咸水、淡水的分布范围。6暗河的位置和隐伏岩溶的分布。7多年冻土层下限的埋藏深度等。《供水水文地质勘察规范》（GB50027-2001）4.0.4物探工作的布置、参数的确定、检查点的数量和重复测量的误差，应符合国家现行有关标准的规定。4.0.5对勘探孔宜进行水文测井工作，配合钻探取样划分地层，为取得有关参数提供依据。4.0.6对物探的实测资料，应结合地质和水文地质条件进行综合分析，提出具有相应水文地质解释的物探成果。水文地质钻探-(1)详查、勘探中必须使用的手段（试验必备）任务：揭露地层结构（取芯、岩性分析）揭露含水层（确定含水层位置、特征、类型、水位）富水性（确定单井产量）抽水试验（确定地层参数）取样（化学测试样）地下水动态监测探采结合井……水文地质钻探-(2)分类地质孔小口径水文孔（观测井孔，水位孔）大口径水文孔（抽水试验、富水性、取样…）探采结合井(同上，生产井）……水文地质钻探-(3)水文孔结构与特点1口径大2结构复杂（变径、滤料层、滤水管、止水……）3泥浆要求4井斜要求设计要点1孔深、孔径、变径位置2地层预估柱状图3井管排列（套管、滤水管组合）4滤料要求5止水6钻进方法水文地质钻探-(4)水文地质钻探工作程序（麻烦！但不复杂）1设计阶段－出设计图2施工阶段－据钻探进程，揭露地层情况，提前终孔或延后终孔编录内容冲洗液消耗量、水位变化、涌水掉钻现象、回次进尺、钻进速度岩性编录、采集样品、物探测井换浆、成井洗井3抽水试验（取水样）编制钻孔综合图表4工程测量（位置与孔口高程）水文地质钻探-(5)水文地质钻探布孔原则1主要任务是什么(地层与水位？地层与富水性及参数？XX试验)2一孔多用3代表性4勘探线与孔位为查明水文地质条件沿埋藏条件、富水性、水化学特征－－变化最大方向布置勘探线为计算断面流量沿断面方向布置勘探线以供水勘察为目的在最富水位置布井5目的层与孔深水文地质钻探-(6)水文地质钻探-(6)水文地质钻探-(7)水文地质钻探-(8)水文地质钻探-(9)水文地质钻探-(10)《供水水文地质勘察规范》（GB50027-2001）5.1.1勘探孔的布置，宜在水文地质测绘和物探的基础上进行。5.1.2勘探孔的布置，应能查明勘察区的地质和水文地质条件，取得有关水文地质参数和评价地下水资源所需的资料。注：采用数值法评价地下水资源时，勘探孔的布置应满足查明水文地质边界条件和水文地质参数分区的要求。5.1.3松散层地区勘探线的布置，宜按表5.1.3确定。《供水水文地质勘察规范》（GB50027-2001）《供水水文地质勘察规范》（GB50027-2001）《供水水文地质勘察规范》（GB50027-2001）《供水水文地质勘察规范》（GB50027-2001）5.2.1勘探孔的深度，宜钻穿有供水意义的主要含水层(带)或含水构造带。5.2.2勘探孔的孔径设计，应包括下列内容：1开孔直径。2孔身各段直径及变径的位置。3终孔直径。5.2.3勘探孔抽水试验段的直径应根据可能的出水量大小、抽水试验的技术要求和过滤器的类型及外径确定。5.2.4当需查明各含水层(带)的水位、水质、水温、透水性或隔离水质不好的含水层时，应进行止水工作，并检查止水效果。注：长期观测孔亦应在观测层（带）及非观测层（带）之间进行止水。5.2.5抽水孔过滤器的下端，应设置管底封闭的沉淀管，其长度宜为2～4m。5.2.6勘探孔结构的设计，应根据勘察区的地层特性、测试要求及钻探工艺等因素综合考虑，并宜尽量简化。《供水水文地质勘察规范》（GB50027-2001）5.3抽水孔过滤器5.3.1抽水孔过滤器的类型，根据不同含水层的性质，可按表5.3.1采用。抽水试验的观测孔，宜采用包网过滤器。《供水水文地质勘察规范》（GB50027-2001）5.3.2抽水孔过滤器骨架管的内径，在松散层中，宜大于200mm；在基岩中，宜大于100mm。抽水试验观测孔过滤器骨架管的外径，不宜小于75mm。5.3.3抽水孔过滤器的长度，宜符合下列规定：1含水层厚度小于30m时，可与含水层厚度一致。2含水层厚度大于30m时，可采用20～30m；当含水层的渗透性差时，其长度可适当增加。抽水试验观测孔过滤器的长度可采用2～3m。5.3.4抽水孔过滤器骨架管孔隙率，不宜小于15%。《供水水文地质勘察规范》（GB50027-2001）5.3.5非填砾过滤器的包网网眼、缠丝缝隙尺寸，宜按表5.3.5确定。《供水水文地质勘察规范》（GB50027-2001）5.3.6填砾过滤器的滤料规格和缠丝间隙，可按下列规定确定：11当砂土类含水层的η1、小于10时，填砾过滤器的滤料规格，宜采用下式计算：D50＝(6～8)d50(5.3.6-1)22当碎石土类含水层的d20小于2mm时，填砾过滤器的滤料规格，宜采用下式计算：D50＝(6～8)d20(5.3.6-2)3当碎石土类含水层的d20大于或等于2mm时，应充填粒径10～20mm的滤料。4填砾过滤器滤料的η2值应小于或等于2。5填砾过滤器的缠丝间隙和非缠丝过滤器的孔隙尺寸，可采用D10。注：1η1为砂土类含水层的不均匀系数，即η＝d60/d10；η2为填砾过滤器滤料不均匀系数，即η2＝D60/D102dl0、d20、d60为含水层土试样筛分中能通过网眼的颗粒，其累计质量占试样总质量分别为10%、20%、60%时的最大颗粒直径。3D10、D50、D60为滤料试样筛分中能通过网眼的颗粒,其累计质量占试样总质量分别为10%、50%、60%时的最大颗粒直径。《供水水文地质勘察规范》（GB50027-2001）5.3.6填砾过滤器的滤料规格和缠丝间隙，可按下列规定确定：1当砂土类含水层的η1、小于10时，填砾过滤器的滤料规格，宜采用下式计算：D50＝(6～8)d50(5.3.6-1)2当碎石土类含水层的d20小于2mm时，填砾过滤器的滤料规格，宜采用下式计算：D50＝(6～8)d20(5.3.6-2)3当碎石土类含水层的d20大于或等于2mm时，应充填粒径10～20mm的滤料。4填砾过滤器滤料的η2值应小于或等于2。5填砾过滤器的缠丝间隙和非缠丝过滤器的孔隙尺寸，可采用D10。注：1η1为砂土类含水层的不均匀系数，即η＝d60/d10；η2为填砾过滤器滤料不均匀系数，即η2＝D60/D102dl0、d20、d60为含水层土试样筛分中能通过网眼的颗粒，其累计质量占试样总质量分别为10%、20%、60%时的最大颗粒直径。3D10、D50、D60为滤料试样筛分中能通过网眼的颗粒,其累计质量占试样总质量分别为10%、50%、60%时的最大颗粒直径。《供水水文地质勘察规范》（GB50027-2001）5.3.7填砾过滤器的滤料厚度，粗砂以上含水层应为75mm，中砂、细砂和粉砂含水层应为100mm。5.4.1水文地质勘探孔的钻进和成孔工艺，应符合下列要求：1基岩勘探孔，应采用清水钻进。2松散层勘探孔，根据含水层特性和勘探要求，可采用水压或泥浆钻进。3冲洗介质的质量应符合国家现行的《供水管井技术规范》GB50296的有关规定。4在钻进有供水意义的含水层时，严禁采用向孔内投放粘土块代替泥浆护壁。5在下过滤器和填滤料前，应将孔内的稠泥浆换为稀泥浆。6抽水孔必须及时洗孔。抽水试验观测孔也应进行洗孔，宜洗至水位变化反映灵敏。《供水水文地质勘察规范》（GB50027-2001）5.4.2水文地质勘探孔的成孔质量，应符合下列要求：1孔身各段直径达到设计要求。2孔身在100米深度内其孔斜度不大于1.5℃。3孔深误差不大于2‰。4洗孔结束前的出水含砂量不大于1/20000（体积比）。《供水水文地质勘察规范》（GB50027-2001）5.4.3钻探过程中采取土样、岩样，宜符合下列规定：1取出的土样宜能正确反映原有地层的颗粒组成。2采取鉴别地层的岩、土样，非含水层宜每3～5m取一个，含水层宜每2～3m取一个，变层时，应加取一个。3采取试验用的土样，厚度大于4m的含水层，宜每4～6m取一个，含水层厚度小于4m时，应取一个。4试验用土样的取样质量，宜大于下列数值：砂1kg圆砾(角砾)3kg卵石(碎石)5kg5基岩岩芯的采取率，宜大于下列数值：完整岩层70%构造破碎带、风化带、岩溶带30%6有测井和井下电视配合工作时，鉴别地层的土样、岩样的数量可适当减少。《供水水文地质勘察规范》（GB50027-2001）5.4.4松散层土的分类，应按本规范附录D的规定执行。5.4.5土样和岩样(岩芯)的描述，应符合表5.4.5的规定。《供水水文地质勘察规范》（GB50027-2001）5.4.6在钻探过程中，应对水位、水温、冲洗液消耗量、漏水位置、自流水的水头和自流量、孔壁坍塌、涌砂和气体逸出的情况、岩层变层深度、含水构造和溶洞的起止深度等进行观测和记录。5.4.7钻探结束时，应对所揭露的地层进行准确分层，并根据含水层的水头、水质情况分别进行回填或隔离封孔。5.4.8勘探孔应测量坐标和孔口高程。5.4.9勘探开采井的钻探工作除应遵守本章的规定外，尚应符合现行《供水管井技术规范》GB50296的要求。