1、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）主讲教师：张卫民主讲教师：张卫民2010年年 学位课程学位课程第三章第三章 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
2、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
3、、钻孔的孔径大 地质钻孔主要是获取岩芯，确定地层剖面，地质钻孔主要是获取岩芯，确定地层剖面，钻孔钻孔口径口径较小较小(一般小于一般小于150mm)。水文地质钻孔还水文地质钻孔还要满足抽水试验或出水量的要求要满足抽水试验或出水量的要求，钻，钻孔口径必须要满足安装抽水设备的要求。当钻孔孔壁不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，还要满足安装护壁管或稳定时，还要满足安装护壁管或过滤器过滤器的要求。的要求。因此，水文地质钻孔口径比地质钻孔口径大得多。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目前水文地质钻孔或井的口径一般为300-500 mm，最大，
4、最大可达可达1000 mm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 为获得为获得各个含水层的水位、水质、水量、水温及水各个含水层的水位、水质、水量、水温及水文地质参数文地质参数资料，或为了资料，或为了阻止非开采层阻止非开采层以外含水层中劣以外含水层中劣质地下水进入水井之中，需要采取质地下水进入水井之中，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
5、下管(图图27)。有时为减少施工困难，降低成本，对非抽水段也要有时为减少施工困难，降低成本，对非抽水段也要变径。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 为为阻止含水层中的细颗粒物质阻止含水层中的细颗粒物质进入
6、钻孔或防止塌孔，进入钻孔或防止塌孔，需下入需下入滤水管滤水管。为为阻止地表污水或开采含水层以外的阻止地表污水或开采含水层以外的劣质地下水沿井劣质地下水沿井壁与井管之间的空隙流入含水层，必须对井壁与井管之间壁与井管之间的空隙流入含水层，必须对井壁与井管之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 (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
7、文地质条件；（2）试验孔）试验孔完成前者任务外，尚需进行水文地质试完成前者任务外，尚需进行水文地质试验；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 3、对冲洗液有特殊要求、对冲洗液有特殊要求 在地质钻孔施工过程中都使用在地质钻孔施工过程中都使用泥浆泥浆作为冲洗液，起到作为冲洗液，起到冷却钻头、冲出岩粉和防止孔壁坍塌冷却钻头、冲出岩粉和防
8、止孔壁坍塌的作用，但泥浆也会的作用，但泥浆也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。在水文地质钻孔施工时一般不允许使用泥浆作为冲洗在水文地质钻孔施工时一般不允许使用泥浆作为冲洗液，而使用液，而使用清水清水作为冲洗液。作为冲洗液。但有时孔壁不太完整情况下必须使用泥浆时，一定要但有时孔壁不太完整情况下必须使用泥浆时，一定要控制控制泥浆的粘度和密度泥浆的粘度和密度。在钻进结束后进行彻底地洗井工。在钻进结束后进行彻底地洗井工作。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
9、4、钻探工序复杂、观测项目多、钻探工序复杂、观测项目多 水文地质钻探除获取岩心外，还要进水文地质钻探除获取岩心外，还要进行止水、洗孔和抽行止水、洗孔和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。观测项目多。观测项目多。除观察描述岩心外，还要观测孔内除观察描述岩心外，还要观测孔内水位、水位、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
10、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，水文地质钻
11、探时必须进行详细分析论证，力求以最少的钻力求以最少的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原则）当前与未来变化结合的原则第三章第三章 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
12、富水带、评价地下水资源或进行地下水动态质参数、寻找富水带、评价地下水资源或进行地下水动态观测。观测。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
13、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）一般应布置成勘探线的形式，以便能绘制水文地）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。变化规律。（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。都应布置控制钻孔。（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
14、阶段的要求相适应应。又要与调查阶段的要求相适应应。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，使勘探孔所提供的资料能满足提供的资料能满足建立正确的水文地质概念模型、进行含建立正确的水文地质概
15、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。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补给时，主时，主要勘探线必须沿着流量计算断面布置。要勘探线必须沿着流量计算断面布置。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
16、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，流量值，勘探孔布置一般呈网状形式并能控制住边界上的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 钻孔应主要在地下水可能开采地段内，并尽可能考虑勘钻孔应主要在地下水可能开采地段内，并尽可能
17、考虑勘探与开采相结合，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孔应主要围绕基坑，或采矿地段布置，并尽可能与排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。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，钻孔可密些，水文一般来说，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。地质条件简单，钻孔可疏些，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
18、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意义由于水文地质条件的多变性，勘探目的的多样性，还没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，的基础上，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
19、、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。
20、，应沿山前至盆地中心方向布置。盆地边缘钻孔盆地边缘钻孔，控制盆地的边界条件，以查明山区地下，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。水对盆地含水层的补给条件。盆地内部钻孔盆地内部钻孔，控制主要含水层在水平和垂直方向上的，控制主要含水层在水平和垂直方向上的变化规律。变化规律。区域地下水的排泄区区域地下水的排泄区，应布置一定量的钻孔，查明其排，应布置一定量的钻孔，查明其排泄条件。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
21、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垂直地下水流向或地貌单元布置；在傍河或在河床下取渗在傍河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。勘探线。（3 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，再在富水地段布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（或垂直地下水流向）的勘探线。置垂直扇轴（或垂直地下水流向）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
22、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 勘探线应勘探线应垂直于主要的现代河流方向布置垂直于主要的现代河流方向布置，以查明古河，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 先垂直海岸线布置，查明咸水与淡水的分界面，然后在先垂直海岸线布置，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（按咸水不能入侵到拟建水源地考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
23、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（6）黄土地区）黄土地区 垂直和沿河谷、黄土洼地布置，平行（或垂直）黄土塬垂直和沿河谷、黄土洼地布置，平行（或垂直）黄土塬的长轴布置的长轴布置.（7）沙漠地区）沙漠地区 垂直和沿河流、古河道（包括河流消失带）和潜蚀洼地垂直和沿河流、古河道（包括河流消失带）和潜蚀洼地布置，或垂直沙丘覆盖的冲积、潮积含水层中的地下水流向布置，或垂直沙丘覆盖的冲积、潮积含水
24、层中的地下水流向布置布置。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（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：厚层砂岩、砾岩分布区的断裂破碎带（张性断裂破碎厚层砂岩、砾岩分布区的断裂破碎带（张性断裂破碎带、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
25、的地段；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（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：产状近于水平的岩层的裂隙密集带和共轭裂隙的密集部产状近于水平的岩层的裂隙密集带和共轭裂隙的密集部位；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
26、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 除按碎屑地区规定布置外，还应在可溶岩与其它岩层除按碎屑地区规定布置外，还应在可溶岩与其它岩层（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；裂隙岩溶发育带和岩溶微地貌（如溶蚀洼地、串珠状裂隙岩溶发育带和岩溶微地貌（如溶蚀洼地、串珠状漏斗等）发育处。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 对于对于北方岩溶北方岩溶
27、水盆地，勘探线应水盆地，勘探线应沿区域岩溶水的补给沿区域岩溶水的补给区到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。对于以管道流为主的对于以管道流为主的南方岩溶南方岩溶区布置水文地质勘探孔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时，除考虑上述原则外，尚应考虑有利于查明区内主要地主要地下暗河位置下暗河位置。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
28、岩地区布置在断裂破碎带、岩脉发育带、不同岩体接触带、布置在断裂破碎带、岩脉发育带、不同岩体接触带、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
29、）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三章第三章 水文地质钻探水文地质钻探3 水文地质钻孔
30、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 钻孔孔深主要根据钻孔的目的要求、地质条件，并结合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。生产技术条件来确定。水文地质勘探钻孔的深度，原则上应水文地质勘探钻孔的深度，原则上应揭穿主要含水层揭穿主要含水层（含水带）（含水带）。基岩孔应穿透。基岩孔应穿透主要富水段主要富水段，岩溶区应揭穿，岩溶区应揭穿岩溶岩溶发育带发育带（或主要岩溶含水层）。（或主要岩溶含水层）。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、
31、钻孔结构及孔径、钻孔结构及孔径 (1)结构结构:水文地质水文地质钻孔的结构钻孔的结构应根据地层结构和钻探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，尽可能任务确定，一般应尽量使孔身结构简单，尽可能“一径一径到底到底”。当需要取得不同含水层当需要取得不同含水层(段段)水文地质参数及水质、水水文地质参数及水质、水位、水量资料时，一般是采取位、水量资料时，一般是采取变径下管止水变径下管止水方法与其他方法与其他含水层含水层(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
32、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 (2)孔径孔径:一般是根据钻孔任务一般是根据钻孔任务先设计终孔孔径先设计终孔孔径，然后根，然后根据变径次数推算出据变径次数推算出开孔孔径开孔孔径，再根据抽水设备的口径进行检，再根据抽水设备的口径进行检验。验。一般钻孔孔径应比抽水设备外径大一般钻孔孔径应比抽水设备外径大50mm，当需要设置，当需要设置过滤器过滤器时，孔径还必须满足过滤器安装的需要。时，孔径还必须满足过滤器安装的需要。
33、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 在松散岩区，在松散岩区，开孔开孔多在多在450mm以上，以上，终孔终孔多在多在290 mm以上；以上；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 过滤器过滤器是指安装
34、在钻孔含水层（段）的一种是指安装在钻孔含水层（段）的一种带孔井管，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。井壁坍塌及含水层细粒物质进入井中造成水井淤塞。对于松散层钻孔对于松散层钻孔，为了防止孔壁坍塌和保证地下水顺，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；利进入孔内，需要设置过滤器；对于基岩含水层对于基岩含水层，当孔壁破碎不完整时，也需要安装，当孔壁破碎不完整时，也需要安装过滤器来保护孔壁。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
35、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 一般应根据含水层岩性、厚度和埋藏情况对一般应根据含水层岩性、厚度和埋藏情况对过滤器类过滤器类型和下置深度型和下置深度做出设计。做出设计。过滤器长度，一般应与含水层（段）厚度一致。当含过滤器长度，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，每段过滤器长度一水层较厚时，可设计非完整井抽水，每段过滤器长度一般般202030m30m。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
36、的设计 4 4、孔斜、孔斜为保证下管顺利和抽水设备安装及正常运行，应对孔为保证下管顺利和抽水设备安装及正常运行，应对孔斜提出要求。斜提出要求。一般要求孔深一般要求孔深小于小于lOOmlOOm时，孔斜时，孔斜不得超过不得超过1.51.5度度，当，当孔深孔深大于大于lOOmlOOm时，每增加时，每增加lOOmlOOm孔斜不得超过孔斜不得超过1 1度度，并要求，并要求每每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、止水、止水 为了获得各个含
37、水层的水位、水量及水文地质参数，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。分层抽水试验。（1）止水部位的选择）止水部位的选择止水部位止水部位应选在隔水性能好、厚度较大而稳定的岩层应选在隔水性能好、厚度较大而稳定的岩层中。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、止水、止水 （2）止水
38、方法及材料选择）止水方法及材料选择 1 1）暂时性止水：）暂时性止水：水文地质勘探孔，只满足分层观测及水文地质勘探孔，只满足分层观测及试验时，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）永久性止水：）永久性止水：对勘探开采孔或开采孔，需用对勘探开采孔或开采孔，需用粘土，粘土，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）止水效果检查：）止水效果检查：止水效果如何，必须进行检查，常止水效果如何，必须进行检查，常用检查方法是在止水管内抽水或注水，观测其管外水位变用检查方法是在止水管内抽水或注水，观测其管外水位变化。化。第
39、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常用止水材料对比常用止水材料对比表表 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松散岩层和基岩钻孔暂时止水；松散岩层和基岩钻孔暂时止水；2管径与孔径相差二级以上管径与孔径相差二级以上海带膨胀性强，止水快，效果好，但不能用海带膨胀性强，止水快，效果好，但不能用作永久止水，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水压和水流不太大，隔水层厚度水压和水流不太大，隔水层厚度大于大于5m的同异径止水；的同异径止水；2适于松散岩层和裂隙岩溶岩层适于松散岩层和裂隙岩溶岩层止水止水方法简单，
40、操作方便，成本低，效果好，但方法简单，操作方便，成本低，效果好，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法简单，效果好，但成本稍高，固结时间方法简单，效果好，但成本稍高，固结时间较长较长牛皮牛皮1潜水及出水量大、水压高的承压潜水及出水量大、水压高的承压水；水；2孔壁完整的换径处孔壁完整的换径处膨胀性强，效果好，但成本高，不适于长期膨胀性强，效果好，但成本高，不适于长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塑性强，效果好，但成本高，工序麻烦，可塑性强，效果好，但成本高，工序麻烦，只
41、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 对水井中的非开采含水层和隔水层，提出井壁与井管之对水井中的非开采含水层和隔水层，提出井壁与井管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
42、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。对对基岩地层基岩地层一般采用一般采用回转钻进回转钻进；对于；对于松散岩层松散岩层，当不需要，当不需要取岩心时，可采用取岩心时，可采用冲击钻冲击钻进，当需要取岩心时，应采用进，当需要取岩心时，应采用回转回转钻进钻进。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
43、洗液 理论上，水文地质钻孔最好使用理论上，水文地质钻孔最好使用清水清水钻进。实际工作中，钻进。实际工作中，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。但使用但使用泥浆粘度过大泥浆粘度过大，对含水层透水性会产生严重不利影，对含水层透水性会产生严重不利影响。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
44、。的需要。对松散岩层来说，一般对松散岩层来说，一般2-3m2-3m取一个岩取一个岩(土土)样，变层时应加样，变层时应加密取样。对基岩来说，密取样。对基岩来说，完整岩层完整岩层岩心采取率不得小于岩心采取率不得小于7070，无岩心长度不得超过无岩心长度不得超过2m2m，构造破碎带、风化带、岩溶带不得构造破碎带、风化带、岩溶带不得小于小于30。水文地质钻孔设计书水文地质钻孔设计书应附有钻孔的地层岩性剖面图、井应附有钻孔的地层岩性剖面图、井孔结构剖面和钻孔平面位置孔结构剖面和钻孔平面位置图。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
45、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
46、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 岩心观测是确定岩心观测是确定地层岩性及其空隙性的主要手段地层岩性及其空隙性的主要手段。在水文。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，仔地质钻探过程中，要求每次提钻
47、后立即对岩心进行编号，仔细细观察、描述、测量和编录观察、描述、测量和编录。观测内容包括。观测内容包括岩性、厚度、裂岩性、厚度、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描述的内容基本对岩心观察描述内容与对地面岩石露头描述的内容基本相同。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
48、究岩心采取率，可以判断研究岩心采取率，可以判断坚硬岩石的破碎程度及岩坚硬岩石的破碎程度及岩溶发育强度溶发育强度，分析岩石的，分析岩石的透水性和确定含水层位透水性和确定含水层位。一般。一般基基岩岩中中,岩心采取率要求不得小于岩心采取率要求不得小于7070，构造破碎带、，构造破碎带、风化风化裂隙带、岩溶带中裂隙带、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隙率或岩溶率，可统计全孔、某层位或某个深度内裂隙率或岩溶率，可统计全孔、某层位或某个深度内的，视要求而定。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
49、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，以供观察、鉴定、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。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井，以准确划分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），取得有关参数资料。含水层（段），取得有关参数资料。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
50、、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。的变化能反映钻进岩层的岩性和透水性。钻进过程中要随时观测冲洗液的钻进过程中要随时观测冲洗液的消耗量及颜色、稠度消耗量及颜色、稠度和水温和水温的变化，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
