水文地质钻探课件

专门水文地质学专门水文地质学水文地质勘察水文地质勘察张卫民张卫民2021年年学位课程第三章第三章水文地质钻探水文地质钻探 1 1水文地质钻探的根本任务及特点水文地质钻探的根本任务及特点 2 2水文地质钻孔的布置原那么水文地质钻孔的布置原那么 3 3 水文地质钻孔设计水文地质钻孔设计 4 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水文地质钻探的根本任务及特点水文地质钻探的根本任务及特点一、水文地质钻探的根本任务一、水文地质钻探的根本任务1、揭揭露露含含水水层层，探探明明含含水水层层的的埋埋藏藏深深度度、厚厚度度、岩岩性性和和水水头头(位位)，查查明明含含水水层层之之间间的的水力联系；水力联系；2、进进行行各各种种水水文文地地质质试试验验，确确定定含含水水层的富水性及各种水文地质参数；层的富水性及各种水文地质参数；3、采采取取岩岩土土样样和和水水样样，确确定定含含水水层层的的水质，测定岩土物理性质和水理性质；水质，测定岩土物理性质和水理性质；4、利利用用钻钻孔孔监监测测地地下下水水动动态态或或将将钻钻孔孔作为开采井。作为开采井。第三章第三章水文地质钻探水文地质钻探1水文地质钻探的根本任务及特点水文地质钻探的根本任务及特点二、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，钻孔钻孔口径较小口径较小(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定时时，还还要要满满足足安安装装护护壁壁管管或或过过滤器滤器的要求。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300-500mm，最大可达，最大可达1000mm或更大或更大。第三章第三章水文地质钻探水文地质钻探1水文地质钻探的根本任务及特点水文地质钻探的根本任务及特点二、水文地质钻探的特点二、水文地质钻探的特点 2 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下水水进进入入水水井井之之中中，需需要要采采取取分分层层止止水水的的隔隔离离措措施。施。要分层止水就必须变径下管要分层止水就必须变径下管(图图2 27)7)。有有时时为为减减少少施施工工困困难难，降降低低本本钱钱，对非抽水段也要变径。对非抽水段也要变径。第三章第三章水文地质钻探水文地质钻探1水文地质钻探的根本任务及特点水文地质钻探的根本任务及特点二、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水文地质钻探的根本任务及特点水文地质钻探的根本任务及特点二、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塌孔，需下入滤水管。止塌孔，需下入滤水管。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的非非含含水水层层要要用用水水泥泥或或黏黏土土封封睹。睹。第三章第三章水文地质钻探水文地质钻探1水文地质钻探的根本任务及特点水文地质钻探的根本任务及特点二、水文地质钻探的特点二、水文地质钻探的特点 2 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 1勘勘探探孔孔主主要要了了解解地地质质、水水文地质条件；文地质条件；2 2试试验验孔孔完完成成前前者者任任务务外外，尚需进行水文地质试验；尚需进行水文地质试验；3 3观观测测孔孔主主要要供供水水文文地地质质观观测和取样；测和取样；4 4开开采采孔孔取取得得水水文文地地质质资资料料，开开发发地下水资源。地下水资源。第三章第三章水文地质钻探水文地质钻探1水文地质钻探的根本任务及特点水文地质钻探的根本任务及特点二、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堵塞塞含含水水层层孔孔隙隙，影影响响井井(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为冲洗液，而使用作为冲洗液，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彻底地洗井工作。行彻底地洗井工作。第三章第三章水文地质钻探水文地质钻探1水文地质钻探的根本任务及特点水文地质钻探的根本任务及特点二、水文地质钻探的特点二、水文地质钻探的特点 4 4、钻探工序复杂、观测工程多、钻探工序复杂、观测工程多 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水试试验验等等工工作作，因因此此钻钻探探工工序比较复杂。序比较复杂。观观测测工工程程多多。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位位、水水温温、冲冲洗洗液液消消耗耗量量以以及及进进尺快慢等。尺快慢等。第三章第三章水文地质钻探水文地质钻探1水文地质钻探的根本任务及特点水文地质钻探的根本任务及特点二、水文地质钻探的特点二、水文地质钻探的特点 小结小结1 1、钻孔的孔径大、钻孔的孔径大 2 2、钻孔结构复杂，类型多样、钻孔结构复杂，类型多样 3 3、对冲洗液有特殊要求、对冲洗液有特殊要求 4 4、钻探工序复杂、观测工程多、钻探工序复杂、观测工程多 第三章第三章水文地质钻探水文地质钻探 1 1水文地质钻探的根本任务及特点水文地质钻探的根本任务及特点 2 2水文地质钻孔的布置原那么水文地质钻孔的布置原那么 3 3 水文地质钻孔设计水文地质钻孔设计 4 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那么水文地质钻孔的布置原那么水文地质钻探是一项本钱高、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。一、总原那么1投入最小、信息最大的原那么 2重点与宏观控制的原那么 3当前与未来变化结合的原那么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那么水文地质钻孔的布置原那么二、一般原那么二、一般原那么1、布布置置钻钻孔孔时时要要考考虑虑水水文文地地质质钻钻探探的的主主要任务要任务应应明明确确是是查查明明区区域域水水文文地地质质条条，还还是是确确定定含含水水层层水水文文地地质质参参数数、寻寻找找富富水水带带、评评价价地地下下水水资资源源或或进进行行地地下下水水动动态态观观测测。主主要要任任务不同，钻孔布置方案不同。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如既既是是水水文文地地质质勘勘探探孔孔，又又是是地地下下水水动动态观测孔，或是开采井。态观测孔，或是开采井。3、布布置置钻钻孔孔时时要要考考虑虑其其代代表表性性和和控控制制意意义义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那么水文地质钻孔的布置原那么三、具体原那么三、具体原那么1、以以查查明明区区域域水水文文地地质质条条件件为为目目的的的的钻钻孔孔布置布置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布及水位、水质和富水性的变化规律。分布及水位、水质和富水性的变化规律。2勘勘探探线线一一般般应应沿沿着着水水文文地地质质条条件件变变化化最最大大的的方方向向布布置置，对对勘勘探探线线上上不不同同类类型型含含水水层层及及补补给给、径径流流和和排排泄泄区区都都应应布布置置控控制制钻钻孔。孔。3勘勘探探线线的的密密度度既既要要考考虑虑水水文文地地质质条条件件复复杂杂程程度度，又又要要与与调调查查阶阶段段的的要要求求相相适适应应应。应。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那么水文地质钻孔的布置原那么三、具体原那么三、具体原那么1、以以查查明明区区域域水水文文地地质质条条件件为为目目的的的的钻钻孔布置孔布置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那么水文地质钻孔的布置原那么三、具体原那么三、具体原那么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必须须考考虑虑拟拟采采用用的的地地下下水水资资源源评评价价方方法法，使使勘勘探探孔孔所所提提供供的的资资料料能能满满足足建建立立正正确确的的水水文文地地质质概概念念模模型型、进进行行含含水水层层水水文文地地质质参参数数分分区区和和控控制制地地下下水水流流场场变变化化特特征征的的要要求求。例例如：如：1当当水水源源地地主主要要依依靠靠地地下下水水的的侧侧向向径径流流补补给给时时，主主要要勘勘探探线线必必须须沿沿着着流流量量计计算算断断面布置。面布置。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那么水文地质钻孔的布置原那么三、具体原那么三、具体原那么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对对于于傍傍河河取取水水水水源源地地，为为计计算算河河流流侧侧向向补补给给量量，必必须须布布置置平平行行与与垂垂直直河河流流的的勘勘探线。探线。3当当采采用用数数值值模模拟拟方方法法评评价价地地下下水水资资源源时时，为为正正确确地地进进行行水水文文地地质质参参数数分分区区，正正确确给给出出预预报报时时段段的的边边界界水水位位或或流流量量值值，勘勘探探孔孔布布置置一一般般呈呈网网状状形形式式并并能能控控制制住住边边界界上上的的水位或流量变化。水位或流量变化。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那么水文地质钻孔的布置原那么三、具体原那么三、具体原那么3、以供水为目的的钻孔布置、以供水为目的的钻孔布置钻孔应主要在地下水可能开采地段内，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，发挥并尽可能考虑勘探与开采相结合，发挥“一孔一孔多用。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孔应主要围绕基坑，或采矿地段布置，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。并尽可能与排水孔设计相结合。5、钻孔的密度、钻孔的密度一般来说，水文地质条件比较复杂，钻一般来说，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，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。但不要平均使用工作量。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那么水文地质钻孔的布置原那么三、具体原那么三、具体原那么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，要考虑其代表性和控制意义时，要考虑其代表性和控制意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根根底底上上，按按照勘探任务和评价方法的需要布置钻孔。照勘探任务和评价方法的需要布置钻孔。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那么水文地质钻孔的布置原那么三、具体原那么三、具体原那么小结小结1、以以查查明明区区域域水水文文地地质质条条件件为为目目的的的的钻孔布置钻孔布置2、以以地地下下水水资资源源评评价价为为目目的的的的钻钻孔孔布布置置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、钻孔的密度、钻孔的密度6、钻孔的代表性、钻孔的代表性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那么水文地质钻孔的布置原那么四、不同水文地质条件地区的布置原那么四、不同水文地质条件地区的布置原那么1、松散沉积区、松散沉积区 1盆地盆地 盆盆地地的的主主要要勘勘探探线线，应应沿沿山山前前至至盆盆地地中中心心方方向向布置。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，以以查查明明山区地下水对盆地含水层的补给条件。山区地下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向上的变化规律。方向上的变化规律。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，查明其排泄条件。查明其排泄条件。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那么水文地质钻孔的布置原那么四、不同水文地质条件地区的布置原那么四、不同水文地质条件地区的布置原那么1、松散沉积区、松散沉积区2山间河谷、冲积阶地地区山间河谷、冲积阶地地区 垂直地下水流向或地貌单元布置，在傍河垂直地下水流向或地貌单元布置，在傍河或在河床下取渗透水时，应结合拟建取水构或在河床下取渗透水时，应结合拟建取水构筑物类型布置垂直和平行河床的勘探线。筑物类型布置垂直和平行河床的勘探线。3冲洪积扇地区冲洪积扇地区 先沿扇轴布置勘探线，选择富水地段，再先沿扇轴布置勘探线，选择富水地段，再在富水地段布置垂直扇轴或垂直地下水流在富水地段布置垂直扇轴或垂直地下水流向的勘探线。向的勘探线。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那么水文地质钻孔的布置原那么四、不同水文地质条件地区的布置原那么四、不同水文地质条件地区的布置原那么1、松散沉积区、松散沉积区 4河流平原地区河流平原地区 勘探线应垂直于主要的现代河流方向布置，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。查明含水层的分布规律。5滨海平原地区滨海平原地区 先垂直海岸线布置，查明咸水与淡水的先垂直海岸线布置，查明咸水与淡水的分界面，然后在分界面上游选择一定距离分界面，然后在分界面上游选择一定距离按咸水不能入侵到拟建水源地考虑，垂直按咸水不能入侵到拟建水源地考虑，垂直地下水流向布置甚探线。地下水流向布置甚探线。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那么水文地质钻孔的布置原那么四、不同水文地质条件地区的布置原那么四、不同水文地质条件地区的布置原那么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，平平行行或垂直黄土塬的长轴布置或垂直黄土塬的长轴布置.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、潮积含水层中的地下水流向布置积、潮积含水层中的地下水流向布置。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那么水文地质钻孔的布置原那么四、不同水文地质条件地区的布置原那么四、不同水文地质条件地区的布置原那么2、基岩区、基岩区1碎屑岩地区碎屑岩地区 布置在以下富水地段：布置在以下富水地段：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带、压压性性断断裂裂主主动动盘盘一一侧侧破破碎带；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；背背斜斜轴轴部部及及倾倾没没端端等等构构造造变变动动显显著著的的地段；地段；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那么水文地质钻孔的布置原那么四、不同水文地质条件地区的布置原那么四、不同水文地质条件地区的布置原那么2、基岩区、基岩区1碎屑岩地区碎屑岩地区布置在以下富水地段：布置在以下富水地段：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裂隙的密集部位；轭裂隙的密集部位；碎碎屑屑岩岩与与火火成成岩岩岩岩脉脉或或侵侵入入体体的的接接触触带带附近；附近；地下水的集中排泄带地下水的集中排泄带 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那么水文地质钻孔的布置原那么四、不同水文地质条件地区的布置原那么四、不同水文地质条件地区的布置原那么2、基岩区、基岩区2可溶岩地区可溶岩地区 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岩层包括非可溶岩和弱可溶岩的接触带；它岩层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、串珠状漏斗等发育处。串珠状漏斗等发育处。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那么水文地质钻孔的布置原那么四、不同水文地质条件地区的布置原那么四、不同水文地质条件地区的布置原那么2、基岩区、基岩区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区到到排排泄泄区区的的方方向向布布置置，以以查查明明不不同同地地段段的的岩溶发育规律。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那那么么外外，尚尚应应考考虑虑有有利利于于查明区内主要地下暗河位置。查明区内主要地下暗河位置。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那么水文地质钻孔的布置原那么四、不同水文地质条件地区的布置原那么四、不同水文地质条件地区的布置原那么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带、不不同同岩岩体体接接触触带带、弱弱风风化化裂裂隙隙发发育育带带以以及及原原生生柱柱状状节节理理和和原原生生空洞发育层。空洞发育层。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那么水文地质钻孔的布置原那么四、不同水文地质条件地区的布置原那么四、不同水文地质条件地区的布置原那么小结小结 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那么水文地质钻孔的布置原那么四、不同水文地质条件地区的布置原那么四、不同水文地质条件地区的布置原那么小结小结 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三章第三章水文地质钻探水文地质钻探 1 1水文地质钻探的根本任务及特点水文地质钻探的根本任务及特点 2 2水文地质钻孔的布置原那么水文地质钻孔的布置原那么 3 3 水文地质钻孔设计水文地质钻孔设计 4 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 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、地地质条件，并结合生产技术条件来确定。质条件，并结合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，原原那那么么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发育育带带或或主要岩溶含水层。主要岩溶含水层。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 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单，尽可能简单，尽可能“一径到底。一径到底。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含水水层层(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 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 钻钻孔孔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的口径进行检验。备的口径进行检验。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过滤滤器器时时，孔孔径径还还必必须须满满足足过过滤滤器器安安装装的的需要。需要。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以上；以上；基基岩岩区区，开开孔孔多多在在290mm以以上上，终终孔孔多多在在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 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井壁壁坍坍塌塌及及含含水层细粒物质进入井中造成水井淤塞。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证地下水顺利进入孔内，需要设置过滤器；保证地下水顺利进入孔内，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，也需要安装过滤器来保护孔壁。也需要安装过滤器来保护孔壁。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况对过滤器类型和下置深度做出设计。情况对过滤器类型和下置深度做出设计。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2030m2030m。孔内沉淀管长度孔内沉淀管长度5m5m左右。左右。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 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，应对孔斜提出要求。应对孔斜提出要求。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测测一一次次孔孔斜斜，以以检检查查是是否符合设计要求。否符合设计要求。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5 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层抽抽水试验。水试验。1 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、厚厚度度较较大而稳定的岩层中。大而稳定的岩层中。2 2止水方法及材料选择止水方法及材料选择应应根根据据止止水水要要求求和和孔孔内内地地质质条条件件来来确确定。定。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5 5、止水、止水 2 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试验验时时，常常用用粘粘土土、海海带带、橡胶、牛皮等进行暂时性止水。橡胶、牛皮等进行暂时性止水。2 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，水水泥泥、沥沥青青等等材材料料进进行行永永久久性止水。性止水。3 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内抽抽水或注水，观测其管外水位变化。水或注水，观测其管外水位变化。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常用止水材料比照表常用止水材料比照表 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；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井管之间回填封堵的位置、使用材料及要求。与井管之间回填封堵的位置、使用材料及要求。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时，应采用心时，应采用回转钻进回转钻进。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 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，为为节节省省护护孔孔管管材材和和提提高高钻钻进进效效率率，经经常常使用使用泥浆泥浆钻进。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重不利影响。因此，必须严格控制泥浆的粘度严重不利影响。因此，必须严格控制泥浆的粘度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 3 3、岩心采取、岩心采取对对岩岩心心采采取取的的要要求求应应以以能能满满足足鉴鉴定定岩岩性性和和分分层层的需要。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，构构造造破碎带、风化带、岩溶带不得小于破碎带、风化带、岩溶带不得小于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图、井孔结构剖面和钻孔平面位置图。面图、井孔结构剖面和钻孔平面位置图。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、岩心采取第三章第三章水文地质钻探水文地质钻探 1 1水文地质钻探的根本任务及特点水文地质钻探的根本任务及特点 2 2水文地质钻孔的布置原那么水文地质钻孔的布置原那么 3 3 水文地质钻孔设计水文地质钻孔设计 4 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水文地质钻探成果是靠钻探过程中的观测和编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，因此在钻探过程中水文地质观测和编录要探施工，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有：及时。观测和编录的内容主要有：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 岩心观测是确定地层岩性及其空隙性的主岩心观测是确定地层岩性及其空隙性的主要手段。在水文地质钻探过程中，要求每次要手段。在水文地质钻探过程中，要求每次提钻后立即对岩心进行编号，仔细观察、描提钻后立即对岩心进行编号，仔细观察、描述、测量和编录。观测内容包括岩性、厚度、述、测量和编录。观测内容包括岩性、厚度、裂隙发育特征及充填胶结情况，计算岩心采裂隙发育特征及充填胶结情况，计算岩心采取率及裂隙率或岩溶率。取率及裂隙率或岩溶率。1、岩心地质描述、岩心地质描述 对岩心观察描述内容与对地面岩石露头对岩心观察描述内容与对地面岩石露头描述的内容根本相同。重点放在判断岩石的描述的内容根本相同。重点放在判断岩石的透水性上。透水性上。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、风风化化裂裂隙隙带带、岩岩溶溶带带中中,岩岩心心采取率不得小于采取率不得小于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，可可统统计计全全孔孔、某某层层位位或或某某个深度内的，视要求而定。个深度内的，视要求而定。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、采取岩样或土样按设计层位和深度，采取岩样或土样，按设计层位和深度，采取岩样或土样，以供观察、鉴定、分析和实验之用。以供观察、鉴定、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要求在终孔前在孔内进行综合物探测按要求在终孔前在孔内进行综合物探测井，以准确划分含水层段，取得有关参井，以准确划分含水层段，取得有关参数资料。数资料。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 冲冲洗洗液液质质和和量量的的变变化化能能反反映映钻钻进进岩岩层层的的岩岩性性和和透水性。透水性。钻钻进进过过程程中中要要随随时时观观测测冲冲洗洗液液的的消消耗耗量量及及颜颜色色、稠度和水温稠度和水温的变化，并记录其变化的位置。的变化，并记录其变化的位置。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2、孔中水位的观测、孔中水位的观测 当当钻钻孔孔中中揭揭露露新新的的含含水水层层时时，孔孔内内的的水水位位会会发发生变化，所以在钻进过程中要随时测量孔中的生变化，所以在钻进过程中要随时测量孔中的水位水位。为为不不影影响响钻钻进进工工作作，通通常常是是利利用用起起、下下钻钻之之间间的的时时间间间间隙隙。当当发发现现水水位位明明显显上上升升或或下下降降时时应应测测量量其其初见水位和稳定水位初见水位和稳定水位，并记录其位置和水位高程。，并记录其位置和水位高程。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3 3、钻孔涌水现象观测、钻孔涌水现象观测孔口涌水，说明承压水头高于地面，应孔口涌水，说明承压水头高于地面，应立即停钻，记录钻进深度，测定稳定水位和立即停钻，记录钻进深度，测定稳定水位和涌水量。涌水量。4 4、水温观测、水温观测 当钻进揭露不同含水层时，要分别测定当钻进揭露不同含水层时，要分别测定其水温。对厚层含水层，要分上、中、下三其水温。对厚层含水层，要分上、中、下三段，分别测定地下水温度。测量水温时，应段，分别测定地下水温度。测量水温时，应同时观测气温。同时观测气温。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5、孔内现象观测、孔内现象观测 钻钻进进过过程程中中对对孔孔内内发发生生的的能能帮帮助助分分析析判判断断水水文文地地质质条条件件的的各各种种现现象象都都应应进进行行观观测测和和记记录录。这这些些现现象象包包括括：进进尺尺突突然然变变快快、异异常常响响声声、钻钻具具陷陷落落、涌涌砂砂、孔孔壁壁坍坍塌塌等等。当当出出现现这这些些现现象象时时都都要要分析产生原因并记录其位置及起止深度。分析产生原因并记录其位置及起止深度。6、取水样、取水样评评价价地地下下水水水水质质，一一般般可可在在测测定定含含水水层层稳稳定定水位后采取。水位后采取。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、水文地质观测小结小结1、冲洗液的观测、冲洗液的观测2、孔中水位的观测、孔中水位的观测3、钻孔涌水现象观测、钻孔涌水现象观测4、水温观测、水温观测 5、孔内现象观测、孔内现象观测 6、取水样、取水样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三、水文地质钻探的编录工作三、水文地质钻探的编录工作水水文文地地质质钻钻探探编编录录，就就是是将将观观察察描描述述的的现现象象，测测量量的的数数据据和和取取得得的的实实物物，准准确确、完完整整、如如实实的的进进行行整整理理、测测算算、编编绘绘和和记记录的工作。编录工作包括：录的工作。编录工作包括：1、认真整理岩心、认真整理岩心 重重点点钻钻孔孔的的岩岩心心要要长长期期保保存存，一一般般钻钻孔按规定保存缩样或标本。孔按规定保存缩样或标本。2、用用文文字字，详详细细地地填填写写各各种种记记录录表表包包括钻探编录表和各种观测记录表。括钻探编录表和各种观测记录表。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三、水文地质钻探的编录工作三、水文地质钻探的编录工作3、绘绘制制水水文文地地质质钻钻孔孔综综合合成成果果图图表表P36-37包包括括钻钻孔孔结结构构、地地层层柱柱状状图图、岩岩性性及及水水文文地地质质特特征征、岩岩心心素素描描及及采采取取率率、裂裂隙隙与与岩岩溶溶率率、冲冲洗洗液液消消耗耗量量、地地下下水水水水位位、测测井井曲曲线线、孔孔内内现现象象等等。以以及及水水文文地地质质试试验验和和水水质质分析成果等。分析成果等。4、钻孔小结、钻孔小结对对勘勘探探线线上上全全部部水水文文地地质质钻钻孔孔成成果果资资料料进进行行综综合合分分析析比比照照研研究究，得得出出水水文文地地质质规规律律，并作出相应水文地质剖面或平面图。并作出相应水文地质剖面或平面图。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三、水文地质钻探的编录工作三、水文地质钻探的编录工作小结小结1、认真整理岩心、认真整理岩心 2、用文字，详细地填写各种记录表、用文字，详细地填写各种记录表3、绘制水文地质钻孔综合成果图表、绘制水文地质钻孔综合成果图表4、钻孔小结、钻孔小结