管理学专门水文地质学水文地质勘察华东地质学院水文地质钻探.pptx

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1、第三章第三章 水文地质钻探水文地质钻探1水文地质钻探的水文地质钻探的基本基本任务任务及特点及特点一、水文地质钻探的基本任务一、水文地质钻探的基本任务 1、揭露含水层，探明含水层的埋藏深度、厚度、岩性、揭露含水层，探明含水层的埋藏深度、厚度、岩性和水头和水头(位位)，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、进行各种水文地质试验，确定含水层的富水性及各、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；种水文地质参数；3、采取岩土样和水样，确定含水层的水质，测定岩土、采取岩土样和水样，确定含水层的水质，测定岩土物理性质和水理性质；物理性质和水理性质；4、利用钻孔监测地下

2、水动态或将钻孔作为开采井。、利用钻孔监测地下水动态或将钻孔作为开采井。第1页/共64页第三章第三章 水文地质钻探水文地质钻探1水文地质钻探的水文地质钻探的基本基本任务任务及特点及特点二、水文地质钻探的特点二、水文地质钻探的特点 1、钻孔的孔径大、钻孔的孔径大 地地质质钻钻孔孔主主要要是是获获取取岩岩芯芯，确确定定地地层层剖剖面面，钻钻孔孔口口径径较小较小(一般小于一般小于150mm)。水水文文地地质质钻钻孔孔还还要要满满足足抽抽水水试试验验或或出出水水量量的的要要求求，钻钻孔孔口口径径必必须须要要满满足足安安装装抽抽水水设设备备的的要要求求。当当钻钻孔孔孔孔壁壁不不稳稳定时，还要满足安装护壁管

3、或定时，还要满足安装护壁管或过滤器过滤器的要求。的要求。因因此此，水水文文地地质质钻钻孔孔口口径径比比地地质质钻钻孔孔口口径径大大得得多多。目目前前水水文文地地质质钻钻孔孔或或井井的的口口径径一一般般为为300-500 mm，最最大大可达可达1000 mm或更大或更大。第2页/共64页第三章第三章 水文地质钻探水文地质钻探1水文地质钻探的水文地质钻探的基本基本任务任务及特点及特点二、水文地质钻探的特点二、水文地质钻探的特点 2、钻孔结构复杂，类型多样、钻孔结构复杂，类型多样 (1)(1)钻孔结构复杂钻孔结构复杂 为为获获得得各各个个含含水水层层的的水水位位、水水质质、水水量量、水水温温及及水水

4、文文地地质质参参数数资资料料，或或为为了了阻阻止止非非开开采采层层以以外外含含水水层层中中劣劣质质地地下水进入水井之中，需要采取下水进入水井之中，需要采取分层止水分层止水的隔离措施。的隔离措施。要要分层止水分层止水就必须就必须变径下管变径下管(图图27)。有有时时为为减减少少施施工工困困难难，降降低低成成本本，对对非非抽抽水水段段也也要要变变径。径。第3页/共64页第三章第三章 水文地质钻探水文地质钻探1水文地质钻探的水文地质钻探的基本基本任务任务及特点及特点二、水文地质钻探的特点二、水文地质钻探的特点 2、钻孔结构复杂，类型多样、钻孔结构复杂，类型多样 第4页/共64页第三章第三章 水文地质

5、钻探水文地质钻探1水文地质钻探的水文地质钻探的基本基本任务任务及特点及特点二、水文地质钻探的特点二、水文地质钻探的特点 2、钻孔结构复杂，类型多样、钻孔结构复杂，类型多样 (1)(1)钻孔结构复杂钻孔结构复杂 为为阻阻止止含含水水层层中中的的细细颗颗粒粒物物质质进进入入钻钻孔孔或或防防止止塌塌孔孔，需需下入下入滤水管滤水管。为为阻阻止止地地表表污污水水或或开开采采含含水水层层以以外外的的劣劣质质地地下下水水沿沿井井壁壁与与井井管管之之间间的的空空隙隙流流入入含含水水层层，必必须须对对井井壁壁与与井井管管之之间间的非含水层要用的非含水层要用水泥或黏土封睹水泥或黏土封睹。第5页/共64页第三章第三

6、章 水文地质钻探水文地质钻探1水文地质钻探的水文地质钻探的基本基本任务任务及特点及特点二、水文地质钻探的特点二、水文地质钻探的特点 2、钻孔结构复杂，类型多样、钻孔结构复杂，类型多样 (2)(2)类型多样类型多样 （1）勘探孔）勘探孔主要了解地质、水文地质条件；主要了解地质、水文地质条件；（2）试试验验孔孔完完成成前前者者任任务务外外，尚尚需需进进行行水水文文地地质质试试验；验；（3）观测孔）观测孔主要供水文地质观测和取样；主要供水文地质观测和取样；（4）开采孔）开采孔取得水文地质资料，开发地下水资源。取得水文地质资料，开发地下水资源。第6页/共64页第三章第三章 水文地质钻探水文地质钻探1水

7、文地质钻探的水文地质钻探的基本基本任务任务及特点及特点二、水文地质钻探的特点二、水文地质钻探的特点 3、对冲洗液有特殊要求、对冲洗液有特殊要求 在在地地质质钻钻孔孔施施工工过过程程中中都都使使用用泥泥浆浆作作为为冲冲洗洗液液，起起到到冷冷却却钻钻头头、冲冲出出岩岩粉粉和和防防止止孔孔壁壁坍坍塌塌的的作作用用，但但泥泥浆浆也也会会堵塞含水层堵塞含水层孔孔隙，影响井隙，影响井(孔孔)出水量。出水量。在在水水文文地地质质钻钻孔孔施施工工时时一一般般不不允允许许使使用用泥泥浆浆作作为为冲冲洗洗液，而使用液，而使用清水清水作为冲洗液。作为冲洗液。但但有有时时孔孔壁壁不不太太完完整整情情况况下下必必须须使

8、使用用泥泥浆浆时时，一一定定要要控控制制泥泥浆浆的的粘粘度度和和密密度度。在在钻钻进进结结束束后后进进行行彻彻底底地地洗洗井井工工作。作。第7页/共64页第三章第三章 水文地质钻探水文地质钻探1水文地质钻探的水文地质钻探的基本基本任务任务及特点及特点二、水文地质钻探的特点二、水文地质钻探的特点 4、钻探工序复杂、观测项目多、钻探工序复杂、观测项目多 水水文文地地质质钻钻探探除除获获取取岩岩心心外外，还还要要进进行行止止水水、洗洗孔孔和和抽抽水试验水试验等工作，因此钻探工序比较复杂。等工作，因此钻探工序比较复杂。观观测测项项目目多多。除除观观察察描描述述岩岩心心外外，还还要要观观测测孔孔内内水水

9、位位、水温、冲洗液消耗量以及进尺快慢水温、冲洗液消耗量以及进尺快慢等。等。第8页/共64页第三章第三章 水文地质钻探水文地质钻探1水文地质钻探的水文地质钻探的基本基本任务任务及特点及特点二、水文地质钻探的特点二、水文地质钻探的特点 小结小结1、钻孔的孔径大、钻孔的孔径大 2、钻孔结构复杂，类型多样、钻孔结构复杂，类型多样 3、对冲洗液有特殊要求、对冲洗液有特殊要求 4、钻探工序复杂、观测项目多、钻探工序复杂、观测项目多 第9页/共64页第三章第三章 水文地质钻探水文地质钻探 1水文地质钻探的基本任务及特点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水文地质钻孔的布置原则 3 水文地质

10、钻孔设计水文地质钻孔设计 4 水文地质钻探过程中的观测与编录水文地质钻探过程中的观测与编录第10页/共64页第三章第三章 水文地质钻探水文地质钻探2水文地质钻孔的布置原则水文地质钻孔的布置原则 水水文文地地质质钻钻探探是是一一项项成成本本高高、技技术术复复杂杂的的工工作作，在在布布置置水水文文地地质质钻钻探探时时必必须须进进行行详详细细分分析析论论证证，力力求求以以最最少少的的钻钻探工作量取得较多的水文地质资料探工作量取得较多的水文地质资料。一、总原则一、总原则（1）投入最小、信息最大的原则）投入最小、信息最大的原则 （2）重点与宏观控制的原则）重点与宏观控制的原则 （3）当前与未来变化结合的

11、原则）当前与未来变化结合的原则第11页/共64页第三章第三章 水文地质钻探水文地质钻探2水文地质钻孔的布置原则水文地质钻孔的布置原则二、一般原则二、一般原则1、布置钻孔时要考虑水文地质钻探的主要任务、布置钻孔时要考虑水文地质钻探的主要任务 应明确是查明区域水文地质条，还是确定含水层水文地应明确是查明区域水文地质条，还是确定含水层水文地质参数、寻找富水带、评价地下水资源或进行地下水动态观质参数、寻找富水带、评价地下水资源或进行地下水动态观测。测。主要任务不同，钻孔布置方案不同。主要任务不同，钻孔布置方案不同。2、布置钻孔时要考虑、布置钻孔时要考虑“一孔多用一孔多用”如既是水文地质勘探孔，又是地下

12、水动态观测孔，或如既是水文地质勘探孔，又是地下水动态观测孔，或是开采井。是开采井。3、布置钻孔时要考虑其代表性和控制意义、布置钻孔时要考虑其代表性和控制意义 4、钻孔应布置成勘探线的形式、钻孔应布置成勘探线的形式第12页/共64页第三章第三章 水文地质钻探水文地质钻探2水文地质钻孔的布置原则水文地质钻孔的布置原则三、具体原则三、具体原则 1、以查明区域水文地质条件为目的的钻孔布置、以查明区域水文地质条件为目的的钻孔布置 （1）一一般般应应布布置置成成勘勘探探线线的的形形式式，以以便便能能绘绘制制水水文文地地质质剖剖面面，确确定定含含水水层层的的空空间间分分布布及及水水位位、水水质质和和富富水水

13、性性的的变变化化规律。规律。（2）勘探线一般应沿着水文地质条件变化最大的方向）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。应布置控制钻孔。（3）勘探线的密度既要考虑水文地质条件复杂程度，）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。又要与调查阶段的要求相适应应。第13页/共64页第三章第三章 水文地质钻探水文地质钻探2水文地质钻孔的布置原则水文地质钻孔的布置原则三、具体原则三、具体原则 1、以查明区域水文地质条件为目的的钻孔布置、以查明区域水文地质条

14、件为目的的钻孔布置第14页/共64页第三章第三章 水文地质钻探水文地质钻探2水文地质钻孔的布置原则水文地质钻孔的布置原则三、具体原则三、具体原则2、以地下水资源评价为目的的钻孔布置、以地下水资源评价为目的的钻孔布置 必须考虑拟采用的必须考虑拟采用的地下水资源评价方法地下水资源评价方法，使勘探孔所提，使勘探孔所提供的资料能满足供的资料能满足建立正确的水文地质概念模型、进行含水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层水文地质参数分区和控制地下水流场变化特征的要求。的要求。例如：例如：（1）当水源地主要依靠）当水源地主要依靠地下水的侧向径流补给地下水的侧向径流

15、补给时，主要时，主要勘探线必须沿着流量计算断面布置。勘探线必须沿着流量计算断面布置。第15页/共64页第三章第三章 水文地质钻探水文地质钻探2水文地质钻孔的布置原则水文地质钻孔的布置原则三、具体原则三、具体原则2、以地下水资源评价为目的的钻孔布置、以地下水资源评价为目的的钻孔布置（2）对于）对于傍河取水水源地傍河取水水源地，为计算河流侧向补给量，必，为计算河流侧向补给量，必须布置须布置平行与垂直河流的勘探线平行与垂直河流的勘探线。（3）当采用）当采用数值模拟方法数值模拟方法评价地下水资源时，为正确地评价地下水资源时，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进行水文地质参数分

16、区，正确给出预报时段的边界水位或流量值，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或流量变化。第16页/共64页第三章第三章 水文地质钻探水文地质钻探2水文地质钻孔的布置原则水文地质钻孔的布置原则三、具体原则三、具体原则 3、以供水为目的的钻孔布置、以供水为目的的钻孔布置 钻钻孔孔应应主主要要在在地地下下水水可可能能开开采采地地段段内内，并并尽尽可可能能考考虑虑勘勘探与开采相结合，发挥探与开采相结合，发挥“一孔多用一孔多用”。4、以排水为目的的钻孔布置、以排水为目的的钻孔布置钻钻孔孔应应主主要要围围绕绕基基坑坑，或或采采矿矿地地

17、段段布布置置，并并尽尽可可能能与与排排水孔设计相结合。水孔设计相结合。5、钻孔的密度、钻孔的密度 一一般般来来说说，水水文文地地质质条条件件比比较较复复杂杂，钻钻孔孔可可密密些些，水水文文地质条件简单，钻孔可疏些，但不要平均使用工作量。地质条件简单，钻孔可疏些，但不要平均使用工作量。第17页/共64页第三章第三章 水文地质钻探水文地质钻探2水文地质钻孔的布置原则水文地质钻孔的布置原则三、具体原则三、具体原则 6、钻孔的代表性、钻孔的代表性 无无论论是是查查明明水水文文地地质质条条件件、求求取取水水文文地地质质参参数数，还还是是地地下下水水动动态态，在在确确定定其其钻钻孔孔位位置置时时，要要考考

18、虑虑其其代代表表性性和和控控制制意意义义由由于于水水文文地地质质条条件件的的多多变变性性，勘勘探探目目的的的的多多样样性性，还还没没有有固固定定的的模模式式可可供供使使用用，一一定定要要在在充充分分分分析析水水文文地地质质条条件件的的基础上，基础上，按照勘探任务和评价方法的需要布置钻孔按照勘探任务和评价方法的需要布置钻孔。第18页/共64页第三章第三章 水文地质钻探水文地质钻探2水文地质钻孔的布置原则水文地质钻孔的布置原则三、具体原则三、具体原则小结小结1、以查明区域水文地质条件为目的的钻孔布置、以查明区域水文地质条件为目的的钻孔布置2、以地下水资源评价为目的的钻孔布置、以地下水资源评价为目的

19、的钻孔布置 3、以供水为目的的钻孔布置、以供水为目的的钻孔布置4、以排水为目的的钻孔布置、以排水为目的的钻孔布置5 5、钻孔的钻孔的密度密度 6、钻孔的代表性、钻孔的代表性第19页/共64页第三章第三章 水文地质钻探水文地质钻探2水文地质钻孔的布置原则水文地质钻孔的布置原则四、不同水文地质条件地区的布置原则四、不同水文地质条件地区的布置原则1 1、松散沉积区、松散沉积区 （1 1）盆地）盆地 盆地的盆地的主要勘探线主要勘探线，应沿山前至盆地中心方向布置。，应沿山前至盆地中心方向布置。盆盆地地边边缘缘钻钻孔孔，控控制制盆盆地地的的边边界界条条件件，以以查查明明山山区区地地下下水对盆地含水层的补给

20、条件。水对盆地含水层的补给条件。盆盆地地内内部部钻钻孔孔，控控制制主主要要含含水水层层在在水水平平和和垂垂直直方方向向上上的的变化规律。变化规律。区区域域地地下下水水的的排排泄泄区区，应应布布置置一一定定量量的的钻钻孔孔，查查明明其其排排泄条件。泄条件。第20页/共64页第三章第三章 水文地质钻探水文地质钻探2水文地质钻孔的布置原则水文地质钻孔的布置原则四、不同水文地质条件地区的布置原则四、不同水文地质条件地区的布置原则1 1、松散沉积区、松散沉积区（2 2）山间河谷、冲积阶地地区山间河谷、冲积阶地地区 垂垂直直地地下下水水流流向向或或地地貌貌单单元元布布置置；在在傍傍河河或或在在河河床床下下

21、取取渗渗透透水水时时，应应结结合合拟拟建建取取水水构构筑筑物物类类型型布布置置垂垂直直和和平平行行河河床床的的勘探线。勘探线。（3 3）冲洪积扇地区冲洪积扇地区 先先沿沿扇扇轴轴布布置置勘勘探探线线，选选择择富富水水地地段段，再再在在富富水水地地段段布布置垂直扇轴（或垂直地下水流向）的勘探线。置垂直扇轴（或垂直地下水流向）的勘探线。第21页/共64页第三章第三章 水文地质钻探水文地质钻探2水文地质钻孔的布置原则水文地质钻孔的布置原则四、不同水文地质条件地区的布置原则四、不同水文地质条件地区的布置原则1 1、松散沉积区、松散沉积区（4 4）河流平原地区）河流平原地区 勘勘探探线线应应垂垂直直于于

22、主主要要的的现现代代河河流流方方向向布布置置，以以查查明明古古河河道道的的分分布布规规律律和和主主要要含含水水层层在在水水平平和和垂垂直直方方向向上上的的变变化化，布布置置网状勘探线网状勘探线来查明含水层的分布规律。来查明含水层的分布规律。（5）滨海平原地区）滨海平原地区 先先垂垂直直海海岸岸线线布布置置，查查明明咸咸水水与与淡淡水水的的分分界界面面，然然后后在在分分界界面面上上游游选选择择一一定定距距离离（按按咸咸水水不不能能入入侵侵到到拟拟建建水水源源地地考考虑），垂直地下水流向布置甚探线。虑），垂直地下水流向布置甚探线。第22页/共64页第三章第三章 水文地质钻探水文地质钻探2水文地质钻

23、孔的布置原则水文地质钻孔的布置原则四、不同水文地质条件地区的布置原则四、不同水文地质条件地区的布置原则1 1、松散沉积区、松散沉积区（6）黄土地区）黄土地区 垂垂直直和和沿沿河河谷谷、黄黄土土洼洼地地布布置置，平平行行（或或垂垂直直）黄黄土土塬塬的长轴布置的长轴布置.（7）沙漠地区）沙漠地区 垂垂直直和和沿沿河河流流、古古河河道道（包包括括河河流流消消失失带带）和和潜潜蚀蚀洼洼地地布布置置，或或垂垂直直沙沙丘丘覆覆盖盖的的冲冲积积、潮潮积积含含水水层层中中的的地地下下水水流流向向布置布置。第23页/共64页第三章第三章 水文地质钻探水文地质钻探2水文地质钻孔的布置原则水文地质钻孔的布置原则四、

24、不同水文地质条件地区的布置原则四、不同水文地质条件地区的布置原则 2 2、基岩区、基岩区（1）碎屑岩地区）碎屑岩地区 布置在下列富水地段：布置在下列富水地段：厚厚层层砂砂岩岩、砾砾岩岩分分布布区区的的断断裂裂破破碎碎带带（张张性性断断裂裂破破碎碎带、压性断裂主动盘一侧破碎带）；带、压性断裂主动盘一侧破碎带）；褶皱轴迹方向剧变的外侧；褶皱轴迹方向剧变的外侧；岩层倾角由陡变缓的偏缓地段；岩层倾角由陡变缓的偏缓地段；背斜轴部及倾没端等构造变动显著的地段；背斜轴部及倾没端等构造变动显著的地段；第24页/共64页第三章第三章 水文地质钻探水文地质钻探2水文地质钻孔的布置原则水文地质钻孔的布置原则四、不同

25、水文地质条件地区的布置原则四、不同水文地质条件地区的布置原则 2 2、基岩区、基岩区（1）碎屑岩地区）碎屑岩地区布置在下列富水地段：布置在下列富水地段：产产状状近近于于水水平平的的岩岩层层的的裂裂隙隙密密集集带带和和共共轭轭裂裂隙隙的的密密集集部部位；位；碎屑岩与火成岩岩脉或侵入体的接触带附近；碎屑岩与火成岩岩脉或侵入体的接触带附近；地下水的集中排泄带地下水的集中排泄带 第25页/共64页第三章第三章 水文地质钻探水文地质钻探2水文地质钻孔的布置原则水文地质钻孔的布置原则四、不同水文地质条件地区的布置原则四、不同水文地质条件地区的布置原则 2 2、基岩区、基岩区（2 2）可溶岩地区可溶岩地区

26、除除按按碎碎屑屑地地区区规规定定布布置置外外，还还应应在在可可溶溶岩岩与与其其它它岩岩层层（包括非可溶岩和弱可溶岩）的接触带；（包括非可溶岩和弱可溶岩）的接触带；裂裂隙隙岩岩溶溶发发育育带带和和岩岩溶溶微微地地貌貌（如如溶溶蚀蚀洼洼地地、串串珠珠状状漏斗等）发育处。漏斗等）发育处。第26页/共64页第三章第三章 水文地质钻探水文地质钻探2水文地质钻孔的布置原则水文地质钻孔的布置原则四、不同水文地质条件地区的布置原则四、不同水文地质条件地区的布置原则2 2、基岩区、基岩区（2 2）可溶岩地区可溶岩地区 对对于于北北方方岩岩溶溶水水盆盆地地，勘勘探探线线应应沿沿区区域域岩岩溶溶水水的的补补给给区到

27、排泄区的方向布置区到排泄区的方向布置，以查明不同地段的岩溶发育规律。，以查明不同地段的岩溶发育规律。对对于于以以管管道道流流为为主主的的南南方方岩岩溶溶区区布布置置水水文文地地质质勘勘探探孔孔时时，除除考考虑虑上上述述原原则则外外，尚尚应应考考虑虑有有利利于于查查明明区区内内主主要要地地下暗河位置下暗河位置。第27页/共64页第三章第三章 水文地质钻探水文地质钻探2水文地质钻孔的布置原则水文地质钻孔的布置原则四、不同水文地质条件地区的布置原则四、不同水文地质条件地区的布置原则 2 2、基岩区、基岩区（3）岩浆岩和变质岩地区）岩浆岩和变质岩地区布布置置在在断断裂裂破破碎碎带带、岩岩脉脉发发育育带

28、带、不不同同岩岩体体接接触触带带、弱风化裂隙发育带以及原生柱状节理和原生空洞发育层。弱风化裂隙发育带以及原生柱状节理和原生空洞发育层。第28页/共64页第三章第三章 水文地质钻探水文地质钻探2水文地质钻孔的布置原则水文地质钻孔的布置原则四、不同水文地质条件地区的布置原则四、不同水文地质条件地区的布置原则小结小结 1 1、松散沉积区、松散沉积区（1）盆地）盆地（2）山间河谷、冲积阶地地区）山间河谷、冲积阶地地区 （3）冲洪积扇地区）冲洪积扇地区（4）河流平原地区）河流平原地区 （5）滨海平原地区）滨海平原地区 （6）黄土地区）黄土地区 （7）沙漠地区）沙漠地区第29页/共64页第三章第三章 水文

29、地质钻探水文地质钻探2水文地质钻孔的布置原则水文地质钻孔的布置原则四、不同水文地质条件地区的布置原则四、不同水文地质条件地区的布置原则小结小结 2 2、基岩区、基岩区（1）碎屑岩地区）碎屑岩地区（2）可溶岩地区）可溶岩地区 （3）岩浆岩和变质岩地区）岩浆岩和变质岩地区第30页/共64页第三章第三章 水文地质钻探水文地质钻探 1水文地质钻探的基本任务及特点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水文地质钻孔的布置原则 3 水文地质钻孔设计水文地质钻孔设计 4 水文地质钻探过程中的观测与编录水文地质钻探过程中的观测与编录第31页/共64页第三章第三章 水文地质钻探水文地质钻探3 水文

30、地质钻孔设计水文地质钻孔设计一、钻孔孔身结构的设计一、钻孔孔身结构的设计1 1、孔深、孔深 钻钻孔孔孔孔深深主主要要根根据据钻钻孔孔的的目目的的要要求求、地地质质条条件件，并并结结合合生产技术条件来确定。生产技术条件来确定。水水文文地地质质勘勘探探钻钻孔孔的的深深度度，原原则则上上应应揭揭穿穿主主要要含含水水层层（含含水水带带）。基基岩岩孔孔应应穿穿透透主主要要富富水水段段，岩岩溶溶区区应应揭揭穿穿岩岩溶溶发育带发育带（或主要岩溶含水层）。（或主要岩溶含水层）。第32页/共64页第三章第三章 水文地质钻探水文地质钻探3 水文地质钻孔设计水文地质钻孔设计一、钻孔孔身结构的设计一、钻孔孔身结构的设

31、计 2 2、钻孔结构及孔径、钻孔结构及孔径 (1)结结构构:水水文文地地质质钻钻孔孔的的结结构构应应根根据据地地层层结结构构和和钻钻探探任任务务确确定定，一一般般应应尽尽量量使使孔孔身身结结构构简简单单，尽尽可可能能“一一径径到底到底”。当当需需要要取取得得不不同同含含水水层层(段段)水水文文地地质质参参数数及及水水质质、水水位位、水水量量资资料料时时，一一般般是是采采取取变变径径下下管管止止水水方方法法与与其其他他含水层含水层(段段)隔离，这时钻孔结构就比较复杂。隔离，这时钻孔结构就比较复杂。第33页/共64页第三章第三章 水文地质钻探水文地质钻探3 水文地质钻孔设计水文地质钻孔设计一、钻孔

32、孔身结构的设计一、钻孔孔身结构的设计 2 2、钻孔结构及孔径、钻孔结构及孔径 第34页/共64页第三章第三章 水文地质钻探水文地质钻探3 水文地质钻孔设计水文地质钻孔设计一、钻孔孔身结构的设计一、钻孔孔身结构的设计 2 2、钻孔结构及孔径、钻孔结构及孔径 (2)孔孔径径:一一般般是是根根据据钻钻孔孔任任务务先先设设计计终终孔孔孔孔径径，然然后后根根据据变变径径次次数数推推算算出出开开孔孔孔孔径径，再再根根据据抽抽水水设设备备的的口口径径进进行行检检验。验。一一般般钻钻孔孔孔孔径径应应比比抽抽水水设设备备外外径径大大50mm，当当需需要要设设置置过滤器过滤器时，孔径还必须满足过滤器安装的需要。时

33、，孔径还必须满足过滤器安装的需要。第35页/共64页第三章第三章 水文地质钻探水文地质钻探3 水文地质钻孔设计水文地质钻孔设计一、钻孔孔身结构的设计一、钻孔孔身结构的设计 2 2、钻孔结构及孔径、钻孔结构及孔径 在在松松散散岩岩区区，开开孔孔多多在在450mm以以上上，终终孔孔多多在在290 mm以以上；上；基岩区，基岩区，开孔开孔多在多在290mm以上，以上，终孔终孔多在多在180 mm以上。以上。变径的位置，变径的位置，多在含水层下部的隔水层顶部。多在含水层下部的隔水层顶部。第36页/共64页第三章第三章 水文地质钻探水文地质钻探3 水文地质钻孔设计水文地质钻孔设计一、钻孔孔身结构的设计一

34、、钻孔孔身结构的设计 3 3、过滤器、过滤器 过过滤滤器器是是指指安安装装在在钻钻孔孔含含水水层层（段段）的的一一种种带带孔孔井井管管，其其作作用用是是保保证证含含水水层层中中地地下下水水顺顺利利进进入入井井管管中中，同同时时防防止止井壁坍塌及含水层细粒物质进入井中造成水井淤塞。井壁坍塌及含水层细粒物质进入井中造成水井淤塞。对对于于松松散散层层钻钻孔孔，为为了了防防止止孔孔壁壁坍坍塌塌和和保保证证地地下下水水顺顺利进入孔内，需要设置过滤器；利进入孔内，需要设置过滤器；对对于于基基岩岩含含水水层层，当当孔孔壁壁破破碎碎不不完完整整时时，也也需需要要安安装装过滤器来保护孔壁。过滤器来保护孔壁。第3

35、7页/共64页第三章第三章 水文地质钻探水文地质钻探3 水文地质钻孔设计水文地质钻孔设计一、钻孔孔身结构的设计一、钻孔孔身结构的设计 3 3、过滤器、过滤器 一一般般应应根根据据含含水水层层岩岩性性、厚厚度度和和埋埋藏藏情情况况对对过过滤滤器器类类型和下置深度型和下置深度做出设计。做出设计。过过滤滤器器长长度度，一一般般应应与与含含水水层层（段段）厚厚度度一一致致。当当含含水水层层较较厚厚时时，可可设设计计非非完完整整井井抽抽水水，每每段段过过滤滤器器长长度度一一般般202030m30m。孔内沉淀管长度。孔内沉淀管长度5m5m左右。左右。第38页/共64页第三章第三章 水文地质钻探水文地质钻探

36、3 水文地质钻孔设计水文地质钻孔设计一、钻孔孔身结构的设计一、钻孔孔身结构的设计 4 4、孔斜、孔斜为为保保证证下下管管顺顺利利和和抽抽水水设设备备安安装装及及正正常常运运行行，应应对对孔孔斜提出要求。斜提出要求。一一般般要要求求孔孔深深小小于于lOOmlOOm时时，孔孔斜斜不不得得超超过过1.51.5度度，当当孔孔深深大大于于lOOmlOOm时时，每每增增加加lOOmlOOm孔孔斜斜不不得得超超过过1 1度度，并并要要求求每每50m50m测一次孔斜，以检查是否符合设计要求。测一次孔斜，以检查是否符合设计要求。第39页/共64页第三章第三章 水文地质钻探水文地质钻探3 水文地质钻孔设计水文地质

37、钻孔设计一、钻孔孔身结构的设计一、钻孔孔身结构的设计5、止水、止水 为为了了获获得得各各个个含含水水层层的的水水位位、水水量量及及水水文文地地质质参参数数，在在多多层层结结构构含含水水层层中中进进行行钻钻探探，需需要要分分层层止止水水，以以进进行行分分层抽水试验。层抽水试验。（1）止水部位的选择）止水部位的选择止止水水部部位位应应选选在在隔隔水水性性能能好好、厚厚度度较较大大而而稳稳定定的的岩岩层层中。中。（2 2）止水方法及材料选择止水方法及材料选择应根据应根据止水要求和孔内地质条件止水要求和孔内地质条件来确定。来确定。第40页/共64页第三章第三章 水文地质钻探水文地质钻探3 水文地质钻孔

38、设计水文地质钻孔设计一、钻孔孔身结构的设计一、钻孔孔身结构的设计5、止水、止水 （2）止水方法及材料选择）止水方法及材料选择 1 1）暂暂时时性性止止水水：水水文文地地质质勘勘探探孔孔，只只满满足足分分层层观观测测及及试验时，常用试验时，常用粘土、海带、橡胶、牛皮粘土、海带、橡胶、牛皮等进行暂时性止水。等进行暂时性止水。2）永永久久性性止止水水：对对勘勘探探开开采采孔孔或或开开采采孔孔，需需用用粘粘土土，水泥、沥青水泥、沥青等材料进行永久性止水。等材料进行永久性止水。3）止止水水效效果果检检查查：止止水水效效果果如如何何，必必须须进进行行检检查查，常常用用检检查查方方法法是是在在止止水水管管内

39、内抽抽水水或或注注水水，观观测测其其管管外外水水位位变变化。化。第41页/共64页第三章第三章 水文地质钻探水文地质钻探3 水文地质钻孔设计水文地质钻孔设计表表2.42.4常用止水材料对比表常用止水材料对比表 材料名称材料名称适用条件适用条件优缺点优缺点海带海带1松松散散岩岩层层和和基基岩岩钻钻孔孔暂暂时时止止水水；2管径与孔径相差二级以上管径与孔径相差二级以上海海带带膨膨胀胀性性强强，止止水水快快，效效果果好好，但但不不能能用用作永久止水，亦不适合于破碎段止水作永久止水，亦不适合于破碎段止水粘土粘土1水水压压和和水水流流不不太太大大，隔隔水水层层厚厚度度大于大于5m的同异径止水；的同异径止水

40、；2适适于于松松散散岩岩层层和和裂裂隙隙岩岩溶溶岩岩层层止止水水方方法法简简单单，操操作作方方便便，成成本本低低，效效果果好好，但但被钻具碰动时，易失去止水效果被钻具碰动时，易失去止水效果水泥水泥适合于各种条件的永久性止水适合于各种条件的永久性止水方方法法简简单单，效效果果好好，但但成成本本稍稍高高，固固结结时时间间较长较长牛皮牛皮1潜潜水水及及出出水水量量大大、水水压压高高的的承承压压水；水；2孔壁完整的换径处孔壁完整的换径处膨膨胀胀性性强强，效效果果好好，但但成成本本高高，不不适适于于长长期期止水止水橡胶橡胶1完整基岩钻孔；完整基岩钻孔；2松散层可试用松散层可试用可可塑塑性性强强，效效果果

41、好好，但但成成本本高高，工工序序麻麻烦烦，只适用于暂时性止水只适用于暂时性止水第42页/共64页第三章第三章 水文地质钻探水文地质钻探3 水文地质钻孔设计水文地质钻孔设计一、钻孔孔身结构的设计一、钻孔孔身结构的设计 6、回填与封堵、回填与封堵 对对水水井井中中的的非非开开采采含含水水层层和和隔隔水水层层，提提出出井井壁壁与与井井管管之之间回填封堵的位置、使用材料及要求。间回填封堵的位置、使用材料及要求。第43页/共64页第三章第三章 水文地质钻探水文地质钻探3 水文地质钻孔设计水文地质钻孔设计一、钻孔孔身结构的设计一、钻孔孔身结构的设计 小结小结 1 1、孔深、孔深 2 2、钻孔结构及孔径、钻

42、孔结构及孔径 3 3、过滤器、过滤器 4 4、孔斜、孔斜 5、止水、止水 6 6、回填与封堵、回填与封堵第44页/共64页第三章第三章 水文地质钻探水文地质钻探3 水文地质钻孔设计水文地质钻孔设计二、钻进方法及技术要求二、钻进方法及技术要求 1 1、钻进方法、钻进方法 钻进方法钻进方法应根据地层岩性和钻孔任务确定。应根据地层岩性和钻孔任务确定。对对基基岩岩地地层层一一般般采采用用回回转转钻钻进进；对对于于松松散散岩岩层层，当当不不需需要要取取岩岩心心时时，可可采采用用冲冲击击钻钻进进，当当需需要要取取岩岩心心时时，应应采采用用回回转转钻进钻进。第45页/共64页第三章第三章 水文地质钻探水文地

43、质钻探3 水文地质钻孔设计水文地质钻孔设计二、钻进方法及技术要求二、钻进方法及技术要求2 2、冲洗液、冲洗液 理理论论上上，水水文文地地质质钻钻孔孔最最好好使使用用清清水水钻钻进进。实实际际工工作作中中，为节省护孔管材和提高钻进效率，经常使用为节省护孔管材和提高钻进效率，经常使用泥浆泥浆钻进。钻进。但但使使用用泥泥浆浆粘粘度度过过大大，对对含含水水层层透透水水性性会会产产生生严严重重不不利利影影响。因此，必须严格控制泥浆的粘度响。因此，必须严格控制泥浆的粘度第46页/共64页第三章第三章 水文地质钻探水文地质钻探3 水文地质钻孔设计水文地质钻孔设计二、钻进方法及技术要求二、钻进方法及技术要求

44、3 3、岩心采取、岩心采取 对对岩心采取岩心采取的要求应以能满足的要求应以能满足鉴定岩性和分层鉴定岩性和分层的需要。的需要。对对松松散散岩岩层层来来说说，一一般般2-3m2-3m取取一一个个岩岩(土土)样样，变变层层时时应应加加密密取取样样。对对基基岩岩来来说说，完完整整岩岩层层岩岩心心采采取取率率不不得得小小于于7070，无无岩岩心心长长度度不不得得超超过过2m2m，构构造造破破碎碎带带、风风化化带带、岩岩溶溶带带不不得得小于小于30。水水文文地地质质钻钻孔孔设设计计书书应应附附有有钻钻孔孔的的地地层层岩岩性性剖剖面面图图、井井孔结构剖面和钻孔平面位置图。孔结构剖面和钻孔平面位置图。第47页

45、/共64页第三章第三章 水文地质钻探水文地质钻探3 水文地质钻孔设计水文地质钻孔设计二、钻进方法及技术要求二、钻进方法及技术要求小结小结 1 1、钻进方法、钻进方法 2 2、冲洗液、冲洗液 3 3、岩心采取、岩心采取第48页/共64页第三章第三章 水文地质钻探水文地质钻探 1水文地质钻探的基本任务及特点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水文地质钻孔的布置原则 3 水文地质钻孔设计水文地质钻孔设计 4 水文地质钻探过程中的观测与编录水文地质钻探过程中的观测与编录第49页/共64页第三章第三章 水文地质钻探水文地质钻探4 水文地质钻探过程中的观测与编录水文地质钻探过程中的观测与

46、编录 水文地质钻探成果是靠钻探过程中的观测和编录取得的。水文地质钻探成果是靠钻探过程中的观测和编录取得的。观测和编录还能及时发现问题并指导钻探施工，因此在钻探观测和编录还能及时发现问题并指导钻探施工，因此在钻探过程中水文地质观测和编录要及时。观测和编录的内容主要过程中水文地质观测和编录要及时。观测和编录的内容主要有：有：1 1、岩心观测；、岩心观测；2 2、水文地质观测；、水文地质观测；3 3、水文地质钻探的编录工作、水文地质钻探的编录工作 第50页/共64页第三章第三章 水文地质钻探水文地质钻探4 水文地质钻探过程中的观测与编录水文地质钻探过程中的观测与编录一、岩心观测一、岩心观测 岩岩心心

47、观观测测是是确确定定地地层层岩岩性性及及其其空空隙隙性性的的主主要要手手段段。在在水水文文地地质质钻钻探探过过程程中中，要要求求每每次次提提钻钻后后立立即即对对岩岩心心进进行行编编号号，仔仔细细观观察察、描描述述、测测量量和和编编录录。观观测测内内容容包包括括岩岩性性、厚厚度度、裂裂隙隙发发育育特特征征及及充充填填胶胶结结情情况况，计计算算岩岩心心采采取取率率及及裂裂隙隙率率或或岩岩溶率溶率。1、岩心地质描述、岩心地质描述 对对岩岩心心观观察察描描述述内内容容与与对对地地面面岩岩石石露露头头描描述述的的内内容容基基本本相同。重点放在相同。重点放在判断岩石的透水性判断岩石的透水性上。上。第51页

48、/共64页第三章第三章 水文地质钻探水文地质钻探4 水文地质钻探过程中的观测与编录水文地质钻探过程中的观测与编录一、岩心观测一、岩心观测2、计算岩心采取率、计算岩心采取率研研究究岩岩心心采采取取率率，可可以以判判断断坚坚硬硬岩岩石石的的破破碎碎程程度度及及岩岩溶溶发发育育强强度度，分分析析岩岩石石的的透透水水性性和和确确定定含含水水层层位位。一一般般基基岩岩中中,岩岩心心采采取取率率要要求求不不得得小小于于7070，构构造造破破碎碎带带、风风化化裂裂隙带、岩溶带中隙带、岩溶带中,岩心采取率不得小于岩心采取率不得小于3030。3、统计裂隙率及岩溶率、统计裂隙率及岩溶率裂裂隙隙率率或或岩岩溶溶率率

49、，可可统统计计全全孔孔、某某层层位位或或某某个个深深度度内内的，视要求而定。的，视要求而定。第52页/共64页第三章第三章 水文地质钻探水文地质钻探4 水文地质钻探过程中的观测与编录水文地质钻探过程中的观测与编录一、岩心观测一、岩心观测4、采取岩样或土样、采取岩样或土样按按设设计计层层位位和和深深度度，采采取取岩岩样样或或土土样样，以以供供观观察察、鉴鉴定定、分析和实验之用。分析和实验之用。5、准确划分含水层（段）、准确划分含水层（段）按按要要求求在在终终孔孔前前在在孔孔内内进进行行综综合合物物探探测测井井，以以准准确确划划分分含水层（段），取得有关参数资料。含水层（段），取得有关参数资料。第

50、53页/共64页第三章第三章 水文地质钻探水文地质钻探4 水文地质钻探过程中的观测与编录水文地质钻探过程中的观测与编录一、岩心观测一、岩心观测小结小结1、岩心地质描述、岩心地质描述 2、计算岩心采取率、计算岩心采取率3、统计裂隙率及岩溶率、统计裂隙率及岩溶率4、采取岩样或土样、采取岩样或土样5、准确划分含水层（段）、准确划分含水层（段）第54页/共64页第三章第三章 水文地质钻探水文地质钻探4 水文地质钻探过程中的观测与编录水文地质钻探过程中的观测与编录二、水文地质观测二、水文地质观测 1、冲洗液的观测、冲洗液的观测 冲洗液冲洗液质和量质和量的变化能反映钻进岩层的岩性和透水性。的变化能反映钻进