水文和工程地质

2025-01-31

水文和工程地质(共12篇)

水文和工程地质 篇1

1 引言

我国面积广阔, 地形复杂多样, 气候条件地区差异明显, 与之对应的工程地质和水文地质情况亦是复杂多变, 水利工程一般投资较大, 稍不注意就将影响工程质量, 造成巨大的经济损失。工程地质勘察为工程建设的质量以及运行期的安全提供了重要基础资料, 水利工程地质勘察基本上保证了水利工程建设的顺利进行。实践证明, 我国目前的病险水库产生的主要原因除了施工质量外, 最主要的原因就是前期工程地质和水文地质勘查不到位。可见, 做好工程地质和水文地质勘查工作对水利工程的建设和顺利运行至关重要。

2 常见水利工程的工程地质和水文地质条件

工程地质和水文地质条件, 可理解为与水利工程建筑物有关的各种地质因素的综合, 主要包括: (1) 土石类型及其性质; (2) 地质结构; (3) 地形地貌; (4) 水文地质; (5) 天然建筑材料等方面。

2.1 土石类型及其性质

土和岩石是水利工程建筑物的地基、建筑材料或建筑介质。它们的类型和性质对建筑物的稳定性、安全性、技术上的可行性、经济上的合理性都有着极为重要的影响。

2.2 地质结构

地质结构包括地质构造和岩体结构。地质构造按构造形态可分为倾斜构造、褶皱构造和断裂构造三种类型。岩体结构是指未固结成岩的第四级土层的结构, 包括各种成因类型土层的成层特征、岩相变化和空间分布规律。

2.3 地形地貌

地形一般指地表形态、高程、山势高低、山脉水系、自然景物、森林植被, 以及建筑物分布等, 常以地形图的形式予以综合反映。地貌主要指地表形态的成因、类型, 以及发育程度等。

2.4 水文地质

水文地质条件一般包括: (1) 地下水类型, 如上层滞水、潜水、承压水等; (2) 含水层与隔水层的埋藏深度、厚度、组合关系、空间分布规律及特征; (3) 岩层的水理性质, 包括溶水性、给水性、透水性等; (4) 地下水的运动特征, 包括流向、流速、流量、补给关系等; (5) 地下水的动态特征, 包括水位、水温、水质随时间的变化规律; (6) 地下水的水质, 包括水的物理性质、化学性质、水质评价标准等。水文地质条件的好坏直接关系到水库是否漏水, 坝基是否稳定, 地下水资源评价是否可靠等一系列工程建设问题。

2.5 天然建筑材料

天然建筑材料勘查应查明工程所需的各类天然建筑材料料场的分布、位置、储量、质量、开采和运输条件等, 为工程设计和施工提供依据。

3 水利工程地质问题分析

3.1 坝基岩体的工程地质分析

不同的坝型, 其工作特点不同, 所以对地质条件的要求也就不同。因此, 除了对各类坝型的工作特点应有所了解外, 特别要了解不同坝型对地质条件的适应性和对工程地质条件的要求。由于坝区岩体中存在的某些地质缺陷, 可能导致产生的工程地质问题主要有坝基稳定问题和坝区渗漏问题。

3.2 边坡的工程地质分析

常见的边坡变形破坏主要有松弛张裂、蠕动变形、崩塌、滑坡四种类型。此外尚有塌滑、错落、倾倒等过渡类型, 另外泥石流也是常见的边坡破坏的类型。影响边坡稳定的因素有:地形地貌条件的影响;岩土类型和性质的影响;地质构造和岩体结构的影响;水的影响;其他因素如风化因素、人工挖掘、振动、地震等。

3.3 地下洞室围岩稳定性的工程地质分析

理想的建洞山体应具备的条件:建洞区地质构造简单, 岩层厚, 节理组数少, 间距大, 无影响整个山体稳定的断裂带;岩体坚硬完整;地形完整, 没有滑坡、塌方等早期埋藏和近期破坏的地形;无岩溶或岩溶很不发育;地下水影响小;无有害气体和异常地热。

围岩变形破坏的几种类型:脆性破裂;块体滑动和塌方;层状弯折和拱曲;塑性变形和膨胀。

3.4 水库工程地质问题分析

水库有两类:一类是在河流上筑坝拦水所形成的人工湖泊, 即地面水库;另一类是利用地下蓄水构造, 经人工控制形成的地下水库。水库蓄水后, 水文条件、库周的水文地质条件都会发生比较剧烈的变化, 以致影响库区及邻近地段的地质环境。例如库水升高浸润库岸, 风浪作用冲蚀库岸, 地下水位上升浸没洼地等。因此产生了各种工程地质问题, 诸如水库渗漏、水库浸没、水库塌岸、水库淤积、水库诱发地震等问题。

3.5 软土基坑工程地质问题分析

软土基坑工程地质问题主要包括两个方面:土质边坡稳定和基坑降排水。在软土基坑施工中, 为防止边坡失稳, 保证施工安全, 采取的措施有:设置合理坡度、设置边坡护面、基坑支护、降低地下水位等。

软土基坑降排水的目的主要有:增加边坡的稳定性;对于细砂和粉砂土层的边坡, 防止流砂和管涌的发生;对下卧承压含水层的黏性土基坑, 防止基坑底部隆起;保持基坑土体干燥, 方便施工。软土基坑开挖的降排水一般有两种途径:明排法和人工降水。其中, 人工降水经常采用轻型井点或管井井点降水方式。

4 西北地区的工程地质及水文地质问题

西北地区面积广阔, 含昆仑山和秦岭以北、贺兰山以西的大面积区域, 涉及新疆、宁夏、甘肃、青海、陕西以及内蒙古六省区。该区域地形十分复杂, 地貌多样, 山地、高原、沙漠、盆地均有分布。从水利工程的分布看, 该区域集中了我国相当一部分大中型的水利工程。但是该区域地质环境较差, 地质灾害频发, 水文气象条件变化较大, 工程地质和水文地质问题较为复杂, 能否对该地区的工程地质及水文地质问题进行透彻的分析研究, 已经成为能否保证该区域水利工程顺利运行及兴建的关键。

4.1 山区泥石流、滑坡、崩塌灾害

西北地区地处印度板块和西伯利亚板块活动区, 该区域发育了大量的断裂带, 这对水利工程的实施带来很多不利因素。由于构造活动频繁, 西北地区也是我国的五个地震多发区之一, 地震引发的活动断裂为山区泥石流、滑坡、崩塌等地质灾害创造了条件。舟曲泥石流灾害、玉树地震灾害, 无一不是例证。

4.2 地面沉降及地裂缝灾害

地面沉降和地裂缝的成因机理和沿途破坏机制比较复杂, 但产生这些灾害的重要原因是过分开采地下水。西部地区社会经济的飞速发展, 使得城市膨胀、人口增长, 丁矿企业迅速发展, 当地表水资源已远远跟不上社会经济的发展脚步时, 只能通过过量抽取地下水的方法弥补。过量开采地下水直接导致地下水位快速下降, 进而地面沉降、地裂缝灾害不断加剧。如西北地区的古城西安, 地面沉降、地裂缝问题已经比较严重, 好在近年来已经引起重视, 各种如地下水回灌等措施正在实施, 情况有所好转。

4.3 水土流失问题

水土流失问题是困扰西北地区经济社会发展的一个大问题。西北地区属大陆性季风气候区, 降水时间比较集中, 雨季多发暴雨, 再加上该地区稀薄的植被, 这直接导致了水土流失问题的发生。除了该地区的自然气象因素外, 由于滥砍滥伐、超载放牧、过渡开垦等历史原因, 西北地区水土流失问题相当严峻, 自然条件十分恶劣。个别地区为了眼前利益, 置大局于不顾, 不仅不严格执行治理保护政策, 反而大搞开发, 破坏了大量的地貌和植被, 更加加剧了水土流失问题。另外, 近年来西北地区大量煤、油、气资源的开发, 过多生产道路的修建, 也对环境带来了很多不利的影响, 导致了新的人为原因的水土流失。

4.4 隧道工程勘测问题

西北地区山区面积较大, 各级水利工程、公路、铁路的修建难免需要遇到隧道工程。例如我国的南水北调工程的西线工程位于地质构造上青藏高原东部巴颜喀拉地块内, 块体的四周边界以巨型走滑断裂和逆断裂为特征, 构造运动非常强烈, 是块体运动引发应力集中和释放能量的主要场所, 在这一地区南水北调西线工程基本都以隧洞的形式穿越这一台地。水利、铁路和公路各项工程的前期勘测工作主要通过地面勘测的方法进行, 勘测仪器设备的优劣、勘测人员素质的高低、勘测方法的选择无疑成为形象工程的重要因素。

4.5 高边坡问题

随着我国大规模建设向西部推进, 西北地区高山峡谷区的一系列重大的水电建设和交通干线都涉及众多的岩质高陡边坡变形稳定问题, 以及黄土高原的高陡黄土边坡稳定问题, 露天开矿区也涉及高陡边坡的稳定性问题, 还有边坡岩土体的动力稳定性问题。边坡的高度已经远远打破我国的历史记录和世界纪录, 边坡规模的增大, 边坡工程地质条件更加复杂, 使高边坡变形与稳定性成为一个突出的工程地质问题。其中高陡边坡的工程适宜性问题、形成的地质一力学机制、变形与破坏的方式、工程荷载作用下的性状及控制措施与途径是高边坡研究中必须解决的关键问题。

结语

有什么样的区域背景, 就决定了什么样的工程地质和水文地质条件。实践证明, 作为一个优秀的水利工程勘测人员, 不仅要了解工程地质和水文地质方面的专业知识, 还要了解工程设计的原理和方法, 因为工程地质问题的提出与解决均须与设计、施工单位共同协作才能完成。因此, 需要不断总结经验, 交流推广、提高水利工程地质勘察的技术水平

摘要:水文地质和工程地质二者关系极为密切, 相互联系又相互作用, 地下水既是岩土体的组成部份, 直接影响岩土体工程特性, 又是基础工程的环境, 影响建筑物的稳定性和耐久性, 本文主要阐述了常见水利工程的工程地质和水文地质条件, 分析了常见水利工程的地质问题, 以西北地区的工程地质和水文地质问题为例进行的分析, 并说明地质勘测工作在水利工程建设中的重要性, 有一定的借鉴意义。

关键词:水利工程,工程地质,水文地质

参考文献

[1]曹丰.建筑施工技术.郑州:郑州大学出版社, 2007.

水文和工程地质 篇2

一、水文地质学和工程地质学研究的内容

水文地质学是研究地下水的专门科学。它研究地下水在周围环境(岩石围、大气圈、。水圈、生物圈以及人类活动)影响下,数量和质量在时间劝空间上的变化规律;主要包括地下水的分布与形成规律、化学成分、运动规律及动态变化等问题,其目的在于如何运用这些规律,更合理地利用地下水资源和更有效地防治地下水的危害。

地下水存在并运动于地哀以下的岩土空隙中,因此,地下水的各种特性与运动条件都与所在地区的地质情况——岩性、构造、地貌等密切相关。此外,由于地下水是整个自然界水体的一部分,它与大气降水、地表水之间又有密切的联系,因此,水文地质学是一门综合性的自然科学,它与岩石学、第四纪地质学、地貌学、构造地质学、气象学、水文学及水力学等关系密切。’‘

水文地质学是一门新兴的科学,它是在最近几十年中,随着生产的发展而形成的独立科学。目前,在水资源利用与开发,与矿床开采、地下建筑物有关的地下水研究方面得到了迅速的发展。

工程地质学是一门和水文地质学紧密联系的地质学科,它专门研究与工程建筑有关的地质问题,如地面建筑与井筒建筑中的地质问题。其空要研究内容是各种建筑物建造的地质条件,建筑物修建后自然地质条件的改变和可能发生的不良地质问题,以及保证建筑物稳定和正常使用的工程地质措施。因此,工程地质学的任务是阐明岩土的工程地质性质和影响岩土强度及变化的地质因素,以及保证岩土稳定性的工程地质措施。

工程地质学和水文地质学一样,也是以地质学为基础,应用数学、力学和胶体化学等学科的知识,来解决与工程建筑有关的各种地质问题。工程地质学与水文地质学的关系尤其密切,在研究工程地质问题时,往往必须考虑地下水的影响。

二、水文地质学及工程地质学在国民经济建设中的作用及其与煤矿律设和生产的关系水是人类生活和生产中不可缺少的物质。人每天需要饮用水,现代的大城市和大工矿区集中了数十万或数百万、以致上千万人口,不但在数量上需要大量的饮用水,同时在质量上也有严格的要求。地下水由于通过了岩土的过滤作用,在质量上和卫生条件有较多的优越性,所以世界各国大城市,多数尽先利用地下水作为供水水源。

水是发展工农业生产不可缺少的重要自然资源。建立大型工矿企业,不但需要饮用水,工业本身也需要用水,如炼lt钢需低温水6.7t,加工1t石油需水5—15t,生产1t肥皂需水o.5t,生产1 00m棉布需水3—5t,蒸汽锅炉需用大量软水。这些往往采用地下水,例如,我国蒸汽机车用水约有70%取之地下水。其次,农作物处长需要消耗大量水分,据测定,生产1kg小麦约需耗水1—1.5t,1kg皮棉约需耗水5t。我国广大的华北、西北地区地表水缺乏,大气降水量小,经常受到旱灾威胁,开发和利用这些地区蕴藏的地下水以满足工农业的需要是非常重要的。

当地下水中富集了某种元素时,可成为育工业价值的矿床。例如,四川自贡地区地下水为卤水,西北地区地下水中合有溴、碘元素,这些地区的地下水可作有用矿产开采。地下水中由于含有特殊成分或有较高的温度,具有医疗价值,加北京的汤山、西安的华清池等都是良好的疗养地。此外,某些地下水中台有硅、短、把、锌、讯、钢、铂、钻等对人体健康有益的微量元泰其水质符合医疗卫生和矿泉水的标准,这些地下水具有医疗保健作用和较高的经济价值,如北京门头沟矿、四川重庆市命架出及铜梁县巴岳山,内蒙古东乌珠穆沁旗额仁高比乡,以及广东等地均巳陆续发现优质的具有较高医疗和经济价值的矿泉水。近年来,利用地下热能已成为一个筋课题。利用地热实际上就是利用地下热水,如我国广东某地已利用地下热水发电,天津市已在取暖、加热等方面开始利用地下热水,我国有的农村已开始利

用地下热水,以弥补燃料的不足。

综上所述,水文地质学对人民生活及工农业的发展具有重要的意义。这是有利的方面。地下水对生产也有不利的影响,例机地下水可引起土壤的盐渍化和沼泽化严重地影响土地的合理利用和农作物的生长。水库、水坝、渠道的漏水,以及地下水对建筑物基础的侵蚀作用,使水利工程和建筑物遭到破坏。此外,地下水流入矿井坑道不仅要增加矿山排水费用,影响矿出生产的安分甚至还会造成矿井突然淹没事故。例如,1984年6月,河北省开滦范各庄矿发生一起特大突水掩并停产事故,突水量达2053m/min,造成数亿元的经济损失.又如,1935年山东淄博煤矿北大井,日本帝国主义不顾工人死活,进行掠夺性的开采,发生突水淹井事故,突水量达443m/min,井下535名冲国矿工无一得救,造成举世闻名的北大井惨案。有些矿床由于充水条件复杂,矿井充水性强,影响已查明的矿产不能早日开采。如我国太行山东、南麓煤田,许多大原组煤层都是由于水文池质条件复杂,目前暂时未能开采。

水文和工程地质 篇3

关键词:高密度电法;工程地质;水文地质

引言

高密度电法作为一种全新的地质勘探方法,其本身具有高密度测点,以及信息量庞大等方面的优势,所以在实际的水文地质和工程地质中应用非常普遍。其能够有效的提升地质勘探的科学准确性以及速率。

1、高密度电法的概念

1.1高密度电法的基本原理

高密度电法的基本构成主要是将电探测法以及电剖面法进行有效融合。一般来说,其同电阻率法有着相似之处。但是高密度电法具有自身的特点,譬如阵列勘探,这其实就是由于电极之间的自由组合使得勘探能够进行全面化的测量。一般在进行具体现场实地测量时,将全部的电极放在剖面测点上。程控电极的转换开关以及微机工程电测仪相互之间进行有效的作用,从而完成搜集工作。通常搜集的主要内容涵盖了剖面的不同电极间距以及不同电极排列模式的相关数据[1]。

1.2高密度电法的优势

首先,其能够及时的完成电极布置工作,可以降低故障以及电磁的影响,从而有效的提升工作效率;其次在进行野外测量时,能够按照选择不同电极的排列形式进行测量,进而获得充分的地电断面的详实数据;再其次,在进行野外的数据采集工作过程中,能够实现智能化以及半智能化搜集工作,有效的提升数据采集的速率,降低常规数据搜集中的手工操作失误次数;最后,随着科学技术的不断发展和进步,探测技术相应的取得了进展,高密度电阻率成像技术也实现广泛的应用,在一定程度上提升了地电资料的科学有效性。

2、高密度电法在水文地质和工程地质中的应用

2.1地下水的勘测应用

选取北方地区某乡村为实例进行研究,该地区的地质主要为花岗岩,因为受到地区废水污染的影响,导致无法引用浅层水。所以为了可以良好的解决地区农民的饮水问题,迫切需要在当地打一口深水井,对基岩裂隙中水的属性进行研究和分析。该地区电阻率垂直构造突出断面图见图一。

因为该地区属于丘陵地带,构造比较简单,在探勘区内没有断裂构造。所以基本上可以判断低下水位应该神于100m。其地层的电阻率可以达到40-250Ω·m。从图一中可以发现,在320-350m中电阻率出现异常反应,电阻率等级较低。该电阻异常垂直方向深度超过100m。B测试线中也出现相同的情形,将两条测试线中的异常区域进行连接发现,其主要走向是东北方向,偏离15度。所以基本上可以预判,这条电阻异常地区就是构造裂隙带。如果在这条该裂隙带内打深口井,成功的概率非常大。通过实际的打井结果,经过抽水检测,可以清楚的表明,该地区断裂带的水质完全吻合饮水标准,从而显示高密度电法在地下水的勘探中具有显著的作用[2]。

2.2水库大坝的渗漏探测的应用

选取南方某地区水坝作为实例,利用高密度电法探测其渗漏的具体情况。图二是该地区水库防渗墙在高密度电法探测下的反演色谱图。

该大坝的水库水位为195m,使用高密度电法进行探测,其主要的目标在于探测防渗墙完整性。从图1中可以清楚的发现,在DS30-DS32点的区域,相对高度为178-185m,出现了较为明显的低阻闭合圈的成像,通过研究电阻率的等值线,可以看出该现象的出现和等值线基本相同,所以能够预判出该地区属于富水区,另外在195m以下的区域,防渗墙没有出现低阻的异常情形。

2.3海堤石体深度勘探的应用

选取浙江某地区海堤作为实例,利用高密度电法勘探海堤石体深度。图三是在高密度电法测量下,浙江某地区海堤石体深度探测反演色谱图。

监测区内堤防工程一般都建造在抛石的上,主要结构都是土石混合构造,迎水侧为靠近于直立的浆砌石挡墙。利用高密度电法的主要目标在于对抛石层堤的挤淤深度等进行全面的勘探,所以按照检测区的具体特性,在堤坝的轴线进行高密度电的检测,其测线的距离可以通过控制抛石层的横断面形态来具体确认。

通过图3可以清楚的发现,整个地区海堤石体深度探测反演色谱图中的电阻率,基本上都是按照从高到低的顺序,分为3层水平状依次分布,按照对检测区抛石电阻率测试和有关的详细资料进行充分的研究,以电阻率30一40Ω·m作为抛石与填土的划分依据。所以从图中可以清楚的发现,大坝的石层厚度为7m左右,填土厚度为2m左右,在水深以下的5m内主要为淤泥,以及淤泥薄层粉细砂等等[3]。

2.4坝基渗漏探测的应用

选取南方某地区水电站大坝为实例,利用高密度电法探测其渗漏的具体情况。图4是在高密度电法的测量下,南方某地区水电站大坝反演色谱图。

从图4中可以清楚的发现,该地区的电阻率从高到低,呈两层分布,高低电阻的分界线具有一定程度的起伏,按照对检测区抛石电阻率测试和有关的详细资料进行充分的研究,第一层为高电阻层,其电阻率超过200Ω·m,主要为闭合圈反应,经过判断可以得知应该为浇筑混凝土的反应。第二层为低电阻层,其电阻率低于200Ω·m,经过判断,可以得知应该为大坝建基面以下岩体的反应。从图4可以看出,在桩号15-50,以及桩号110-130之间,出现明显的电阻异常闭合,其电阻率低于15Ω·m,可以判断出这主要是由于坝基岩体渗漏反应,而且不同的桩号渗漏的高度也各不相同。

结语

综上所述,本文从高密电法的基本原理进行入手分析,通过具体的实例,研究高密度电法在水文地质和工程地质中的应用,从而可以看出高密度电法在水文地质以及工程地质中的实践应用效果非常良好。

参考文献

[1]汤浩,谢蒙,许进和.高密度电法在水文地质和工程中的应用[J].人民珠江,2011,6(25):39-40.

[2]苏恒.高密度电法在水文地质和工程中的应用[J].中国高新技术企业,2014,2(20):126-127.

水文和工程地质 篇4

1 工程和水文地质的条件

工程地质条件主要包含:水文地质、地质结构、地形地貌、建筑材料等。水利工程的建筑地基一般是岩石和土, 其类型对工程的安全稳定以及技术、经济等方面都有重要影响。一般来说, 岩石的岩体的结构主要是第四纪的土层, 并且包含各种类型的土层的特征、变化以及空间分布。工程的地质结构按构造的形态可以分成褶皱、倾斜、断裂三种构造。地貌地形主要是指地表的形态以及类型, 具体指地表的森林植被、山脉和水系以及建筑的分布。

水文条件主要包含:地下水水质、水运动特性、岩层的透水和溶水性、含水层的厚度以及隔水层的深度。水文条件对坝基的稳定性、水库的严密性以及地下水的影响等工程相关因素都有极大的影响。另外, 对于建筑材料, 施工单位要对材料的开采、质量以及运输等进行详细的勘察, 以保证施工过程高效且顺利的进行。

2 工程地质的问题分析

2.1 坝体的地质问题

在水利水电工程, 针于不同类型的坝型, 由于地质要求不同, 导致工程施工的工作特点也不相同。如果大坝的岩体存在某些地质方面的缺陷, 那么在工程施工中就可能导致坝基的渗漏以及稳定性等方面的问题。由于地形地貌、地质构造以及岩体结构的影响, 大坝的边坡就可能出现错落、倾倒等现象, 另外如果有泥石流的发生, 也会对边坡产生极大程度的破坏。

边坡的变形以及破坏。

2.2 水库的地质问题

水库主要有地面水库和地下水库两种类型。水库在进行蓄水以后, 水库周围的地质条件以及环境都会产生极大变化。比如, 水库以及地下水的的水位升高或是风浪的冲蚀作用, 就会产生诸如水库浸没、淤积、渗透等各种问题的发生。

2.3 软土基坑的地质问题

软土的基坑问题主要包括边坡的稳定问题以及基坑的降排水问题。针对边坡的问题, 工程施工时, 采取了设置保护面、保护坡度、减低水位等措施。针对基坑的降排水问题, 可以使用细砂或是粉砂的土层作为边坡, 以及使用粘性的土作为基坑, 并且一定要保证基坑的干燥。对于降排水的处理方法, 一般有人工降水以及明排法两种。

3 水文地质的问题分析

3.1 山区地质灾害

在某些地区, 比如说我国的西北地区, 由于地面结构等活动比较频繁, 会成为地震的多发区。由于地震会引发众多地质灾害, 比如说泥石流、崩塌、滑坡等, 会给工程的施工带来极大的困难与不便。

另一方面, 由于我国经济的不断发展以及人口的不断增长, 我国地表水已经远远不能满足人们生产生活的需要, 所以人们开始大量开采地下水。由于对地下水的过度开采, 又导致了地下水位的急剧下降, 甚至是导致地面的沉降以及地裂灾害的发生。这些现象的发生, 毫无疑问又会极大影响工程施工。近年来, 由于某些地区地裂以及地面沉降的问题比较严重, 相关单位正在采取地下水的回灌等一些措施来缓解这种现象。

3.2 水土流失

在一些地区, 由于在雨季时降水比较集中, 如果该地区又正好植被比较稀疏的话, 就极容易产生水土流失的现象。另外, 也由于目前很多地区过度放牧、滥砍滥伐现象的增多, 水土流失的问题就往往更加严峻。再加上某些地区, 企业只注重眼前利益, 并不考虑长远的发展, 进行了大肆的开发, 严重损害了地区的生态平衡, 使水土流失的现象更加严重。这给工程施工带来了一定不利的影响。

3.3 隧道勘测

很多地区的各类水利工程的修建都会遇到隧道的修建工程。在我国某些地区, 由于某些地质结构块体的边界是以走滑断裂以及逆断裂为主, 是板块运动十分剧烈的场所, 所以它的南水北调等工程一般都是采用隧洞的形式。在这些工程的施工前, 一定要做好地面的勘测工作, 主要包括仪器设备的勘测、人员素质的勘测以及选择适合的勘测方法等。

3.4 高边坡的问题

随着水利工程建设不断向西部扩展, 很多工程项目都面临着各种地形的高边坡的稳定问题。有些边坡高度过高, 工程施工的地质条件也比较复杂, 就会成为具体施工过程中急需解决的一个重要问题。高边坡的地质力学、变性破坏以及荷载控制等问题, 都是工程研究中需要迫切解决的关键性的问题。

4 水文工程地质评价

在以前的工程施工中, 因为没有结合实际针对地下水对岩土工程的作用进行有效的评估, 所以在很多地区都发生了地面下沉、开裂等质量事故。因此总结以前的教训, 在对水文地质的问题进行评价时, 我们需要把重点放在这些方面:一是针对地下水对工程施工的具体影响, 预测出工程潜藏的危害并且做出相关的防范的措施。二是根据建筑地基的具体类型, 对水文地质问题进行探究。三是调查清楚地下水和工程施工之间的相互影响。四是结合地下水的影响, 对于水对工程钢筋器材的腐蚀, 可能出现的崩解、岩石土壤软化, 地基可能出现的流砂、侵蚀等现象, 地下水的水位对工程地基的影响, 防渗帷幕对地下水以及建筑环境等问题进行重点的评估。

5 结束语

水利水电工程的地质研究是最近一个世纪才发展起来的科学项目, 由于它的复杂和特殊性, 它的勘测一直都是各行各业中任务最难、问题也最复杂同时也非常具有权威性的产业。工程和地质环境共同构成了工程地质的环境系统。加载岩体的时间和路径决定了地质环境的调整, 当这种调整经过一定的积累, 就很有可能改变原来的环境系统变成一种崭新的系统。在对地质环境进行分析时, 一定要对项目的适应性以及水文地质进行分析, 之后再对工程施工以及运营的规模以及施工过程中可能的变化进行分析, 最后, 也要对可能产生的灾害以及如何对其进行控制和管理进行具体的分析。

对水利水电工程的相关地质问题进行分析, 其结果可以为工程提供详尽的参考, 为确保水利水电的工程施工的进行提供科学合理的建议, 并且能使其工程问题得到极大的重视以及有效的解决。

摘要:水利水电的工程因为所需的比较投资大、施工的周期比较长以及施工规模比较大等特点, 因而需要考虑很多方面的因素对其的影响。文章系统介绍了工程相关地质条件、工程地质的系列问题、水文地质的系列问题以及工程相关地质方面的评价等内容, 对水利水电的工程的施工具有极其重要的指导作用。

关键词:水利水电,水文地质,工程地质

参考文献

[1]文占国.浅析水利工程中的工程地质和水文地质[J].水利天地, 2014 (02) :41-42.

[2]范骁宇.浅谈水利水电工程的水文地质勘察策略[J].科技与企业, 2013 (24) :238.

工程地质以及水文地质 篇5

工程地质学:是将地质学的原理运用于解决工程地基稳定性问题的一门学科。水文地质学是研究地下水的科学,地下水是指赋存于地面以下岩石孔隙中的水。

基础是指底部与基础接触的承重构件,作用是把建筑上部的荷载传给地基。地基是指建筑下面支撑基础的土体或岩体。

地基承载力是指地基所能承受由建筑物基础传递来的荷载的能力。直接与基础接触的土层叫持力层,持力层下部的土层叫下卧层。

工程地质条件是指工程建筑物所在地区地质环境各项因素的综合,这些因素包括:地层岩性,地质构造,水文地质条件,地表地质作用,地形地貌。主要的工程地质问题包括:地基稳定性问题,斜坡稳定性问题,洞室围岩稳定性问题,区域稳定性问题。

自然界的三大岩类:火成岩,沉积岩,变质岩

岩石物理特征:比重,重度,孔隙性,吸水性,软化性,抗冻性;力学性质:岩石的变形特征,岩石的强度特征。

确定地质年代方法:地层层序律,生物层序率,切割率,岩性对比法;相对年代:地质事件发生的先后顺序。绝对年代:地质事件发生至今的年龄(同位素年龄)。相对年代的确定:

1、地层层序律;

2、生物层序律;

3、切割律:岩层(岩石)被侵入岩侵入穿插,则侵入者年代新,被侵入者年代旧。绝对年代的确定:同位素年龄的测定.冰期:第四纪气候冷暖变化频繁,气候寒冷时期冰雪覆盖面积扩大,冰川作用强烈发生。间冰期:气候温暖时期,冰川面积缩小。

第四纪沉积物:残积物,坡积物,洪积物,沉积物

褶皱的工程地质评价:1.褶皱的核部是岩层强烈变形的部位,岩石破裂.裂隙发育.直接影响到岩石强度和岩体的完整性。2.褶皱的翼部不同于核部,以倾斜岩为主。

岩石破裂后,沿破裂面无明显位移者称为节理。张节理是由张应力作用下形成的,剪节理是剪应力作用而形成的。节理的工程地质评价:1.岩体中的裂隙,在工程上除有利于开挖外,对岩体的强度和稳定性均有不利影响。2.裂隙的存在,破坏了岩体的整体性,加速岩体的风化速度,增强岩体的透水性、软化性,因而使岩体的强度和稳定性降低。3.当裂隙主要发育方向与走向平行,倾向与边坡坡向一致时,不论岩体产状如何,边坡都将失稳滑移。4.还会影响爆破作业的效果。5.裂隙有可能成为影响工程设计与施工的重要因素,就应当对裂隙进行详细的调查研究,详细论证裂隙对岩体工程建筑条件的影响,采取相应的措施,以保证建筑物的稳定和正常使用。

断层:沿破裂面有明显位移(规模大)外力地质作用剥蚀沉积物覆盖——标志(断层存在的标志)(1)地质体不连续(2)断层面(带)的构造特征:镜面、擦痕与阶步牵引构造、牵

引褶皱;断层岩:指断层带中因断层动力作用被破碎、研磨(3)地貌和水文等标志。

断层的工程地质评价:1.大多数情况下,断层面两侧一定宽度范围内的岩石破碎,对场地的稳定性影响极大。2.在新构造运动强烈的地区,有的断层可能有活动性,甚至有产生地震的可能性,将对其附近工程带来极大的事故隐患。3.断层与地下水常紧密相连,给地下工程造成事故隐患。4.断层是软弱结构面。5.造成建筑物的不均匀沉降。6.对采矿工程会造成极大困难。

震级是衡量地震绝对强度的级别,释放的能量E越大,震级M就越高,两者关系为logE=4.8+1.5M。烈度是指地面及建筑物受地震的破坏程度。

风化作用的类型:

1、物理风化

2、化学风化

3、生物风化。岩石风化程度的划分:全风化带、强风化带、弱风化带、微风化带、新鲜岩石。影响风化作用的因素:气候因素、地形因素、地质因素

阶地是沿河流、湖泊和海滨伸展,超出河、湖、海面以上的阶梯状地貌。由侵蚀剥蚀、堆积过程和地壳构造运动合力塑造而成。河流阶地:1 侵蚀阶地,2坡积阶地,3基座阶地

岩溶作用的基本条件:岩石的可溶性、岩石的透水性、水的流动性、水的溶蚀性

岩溶地貌:地表岩溶地貌、漏斗、竖井、落水洞、溶蚀洼地、干谷和盲谷

根据岩溶发育的特点,岩溶地区可能遇到以下几类地基:1.石芽地基 2.溶洞地基 3.土洞地基。处理方法:石芽:这类地基具有不均匀性,处理的原则主要是两大类:其一是处理软弱部分,即压缩性较高的地基,对之施行加固,使之能与坚硬部分相适应;其二是处理坚硬部分,换之以压缩性土,使之与软弱部分地基变形相协调。溶洞:规模小,可采用清除或堵塞;规模大,则不宜作为建筑物的地基。土洞:这类地基具有不均匀性,处理的原则主要是两大类:其一是处理软弱部分,即压缩性较高的地基,对之施行加固,使之能与坚硬部分相适应;其二是处理坚硬部分,换之以压缩性土,使之与软弱部分地基变形相协调。

滑坡滑动分为蠕滑、滑动、剧滑三个阶段

滑坡的治理原则:1)防止或减轻诱发滑坡的外部环境条件,如截排水沟、卸荷减载坡面防护。2)改善边坡内部力学特征和物质结构,如土质改良,土质改良有2种途径:1是加进某种材料以改变斜坡岩土体成分;2是采用某种技术改变土的结构状态。3)设置抗滑工程直接阻止滑坡的发展,如抗滑桩、抗滑挡墙等

弧形滑移面的斜坡稳定性计算:K=(cL+tanΦ∑N)/∑T

斜坡稳定性评价:包括定性评价和定量评价 定性评价:1)根据滑坡的地貌形态来判断 2)根据工程地质类比判断 3)根据滑动前的各种迹象判断 定量评价:1)常规土坡稳定计算方法 2)极限平衡分析方法3)数值计算(有限元法、神经网络法等)

影响岩体工程性质的主要因素:1.岩石强度和质量 2.岩体的完整性 3.水的影响

[BQ]=BQ-100(K1-K2-K3)

特殊土指具有一定分布区域或工程意义上具有特殊成分、状态和结构特征的土。主要有: 黄土、红粘土、软土、膨胀土、冻土、盐碛土.红黏土性质物理力学性质:1)天然含水量、孔隙比、界限含水量都很高,但有较高力学强度和较低的压缩性2)各种指标变化幅度大

工程勘察阶段:选址勘察阶段,初步勘察阶段(收集资料、初步勘察、确定地震),详细勘察阶段

工程地质测绘分为:综合性测绘和专门性测绘工程地质图的比例尺分三种:小比例尺1:5000~1:50000可行性研究时;中比例尺1:2000~1:5000初步勘察时;大比例尺1:200 ~1:1000详细勘察等。绘图精度:误差不超过3mm,其他地段不超过5mm。两种测绘方法:像片成图法和实地测绘法

勘探分为:物探,钻探,坑探

控制含水系统发育和地质结构有关

控制地下水流动系统发育和水的势场有关

化石保存在沉积岩中

断层破碎带的水文地质意义:储水空间,导水

孔隙的大小和孔隙度大小无关

地下水是可再生的,但不是取之不尽用之不竭,不能破坏其平台

SW

赋存于地壳岩石层空隙中各种形式的水统称为地下水,主要赋存于孔隙、裂隙、溶隙中。空隙中水的形式有:气态水、结合水、重力水、毛细水、固态水。岩石的水理性质有容水性,持谁性,给水性,透水性。

含水层是指能透过又能给出重力水的岩层,隔水层是指不能给出并透过水的岩层。地下水按埋藏条件分为:上层滞水(包气带水)、潜水、承压水。上层滞水:包气带中局部隔水层之上的重力水。特点:分布不广,埋藏较深;由大气降水补给,通过蒸发或向隔水底板边缘排泄;易受污染,稳定性差,对建筑物的施工和人民健康有影响。潜水:埋藏在地面以下第一个稳定隔水层之上具有自由水面的重力水。特点:

1、潜水面以上无稳定的隔水层存在,大气降水与地表水可直接渗入补给,即补给区与分布区一致。

2、潜水深度和含水层的厚度受气候、地形、地质条件影响,变化较大,受地表污染较重。

3、具有自由水面,渗流速度取决于含水层的渗透性能和潜水面的水力坡度。

4、垂直排泄(蒸发)和水平排泄(向邻近较低河流排泄)。

5、潜水对建筑物的稳定性和施工均有影响。承压水:充满与两个稳定的隔水层的重力水。特点:1.具有连续的隔水层覆盖,大气降水(地表水)不能直接补给,只有在含水层直接出露时,才能接受地表水补给,帮承压水具明显的补给区、承压区和排泄区。2.承压水无自由水面,并承受一定的静压力。3.承压水具有水头压力,不仅向低洼处排泄,还可以由低处向高处流,形成上升泉、自流泉等。4.受顶部隔水层控制,受大气、水文、气候、人类活动的影响较小,故水量变化 不大(具恒定性),动态稳定和水质优良。

地下水的补给:含水层自外界获得含水量的过程。补给来源大气降水补给:最主要来源,补给数量与降水性质、植物覆盖、地形、地质构造、包气带厚度及岩石透水性有关。暴雨、连

绵细雨不同。地下水的排泄:含水层失去水量的过程。排泄方式:蒸发:土壤蒸发、植物蒸发;泉水:山区与平原,上升泉与下降泉。向地表水排泄、含水层之间的排泄、人工排泄。

地下水的物理性质主要有温度、颜色、透明度、气味,味道,比重、导电性以及放射性

地下水中的化学成分:气体成分有:

离子成分有:

地下水中所含各种离子、分子及化合物的总量称为地下水的总矿化度,也称为地下水的总溶解固体,以g/L表示。

地下水化学成分的形成包括:溶滤作用、浓缩作用、脱碳酸作用、脱硫酸作用、阳离子交替吸附作用、混合作用、人类活动在地下水化学成分形成中的作用。

当水井贯穿整个含水层,并在含水层的全部厚度上都进水时称为完整井;如果水井的进水部分只有井底和含水层的部分厚度是称为非完整井。

影响半径的原始定义是井轴到降落漏斗边缘断面间的距离。假想含水层中存在一个以抽水井井轴为中心的理想圆柱体,抽水时沿其周界水头保持不变,抽水井抽水效果与实际抽水结果一致,这个圆柱体的半径便是“引用影响半径”

地下水的工程地质评价:

1、地下水位的变化,如地下水位上升,引起浅基础地基承载力降低,地基沉降,在有地震砂土液化的地区会引起液化的加剧,同时易引起建筑物震陷加剧。对岩土体产生变形、滑移、崩塌失稳等不良地质作用 2.地下水位下降,此时往往会引起地表塌陷,地面沉降等。对建筑物本身而言,当地下水位在基础底面以下压缩层内下降时,岩土的自重压力增加,可能引起地基基础的附加沉降。如果土质不均匀或地下水位突然下降,出可能使建筑产生变形破坏。通常地下水位的变化往往是由于施工中的抽水和排水引起,局部的抽水和排水,会产生基础底面下地下水位突然下降,产生建筑物发生变形。3.地下水的侵蚀性的影响主要体现在水对混凝土,可溶性石材,管道以及金属材料的侵蚀危害。它包括结晶类腐蚀、分解类腐蚀、结晶分解复合类腐蚀。4.由地下水引起的流砂这种不良地质作用的影响主要表现为在工程施工中能造成大量的土体流动,致使地表塌陷或建筑物的在破坏,会给施工带来极大的困难,或直接影响建筑工程及附近建筑物的稳定。5.潜蚀,这种不良地质作用通常分为机械潜蚀和化学潜蚀。机械潜蚀是指地下水的动力压力作用,而化学潜蚀是指地下水溶解土中的易溶盐分,这两种作用在土中同时发生,并会引起土粒间的结合力和土的结构破坏和水带走土粒,形成洞穴的不良影响,其后果是使地基土的强度受到破坏,土下形成空洞,致使地表塌陷,破坏建筑场地的稳定。6.。基坑突涌,涌水会冲毁基坑,破坏地基,给工程带来损失。7.地下水的浮托作用。当建筑物基础底面位于地下水位以下时,地下水对基础底面产生静水压力,即产生浮托力。

达西定律:Q=KA(H1-H2)/L=KAI,v=Q/A=KI,Q=KWh/L W是过水断面,v是渗流速度,Q是渗透流量(m3/d),H1H2是上下游过水断面的龙头,L是上下游过水断面的水平距离,A是过

水断面的面积,K是渗透系数,I是水力坡度

达西定律只适用于雷诺数Re≤10的地下水层流运动。

简析工程地质与水文地质勘察 篇6

[摘要]工程地质与水文地质勘察是工程建设中不可缺少的一个重要组成部分。地质勘察工作质量的好坏,决定着工程方案的决策和工程建设能否顺利进行在地质勘。文章本文指出工程地质及水文地质条件与工程建设的关系十分密切,其地质勘察工作是工程建设中不可缺少的一个重要组成、部分。

[关键词]工程地质;水文地质;勘察

[中图分类号]K826.16 [文献标识码]B [文章编号]1672-5158(2013)06-0290-01

在勘察工作实践过程中,由地质问题引起的工程事故时有发生,轻则修改设计、增加投资、导致工期延误,重则造成工程事故给人民生命财产带来重大损失。

1 工程地质与水文地质勘察的目的

1.1 工程地质勘察目的

工程地质勘察的目的是查明工程建筑物地区的工程地质条件,分析预测可能出现的工程地质问题,并充分利用有利的地质条件,避开或改造不利的地质因素,为工程的规划、设计、施工、运用和管理提供可靠的地质资料。工程地质勘察工作一般分为规划、可行性研究、初步设计和技施设计4个阶段

①规划勘察:规划勘察的目的是为工程选点提供初步的工程地质资料和地质依据,该阶段的主要任务为搜集、整编区域地质、地形地貌和地震资料;了解工程建设地点的基本地质条件和主要工程地质问题;分析工程建设的可能性;了解各规划方案所需天然建筑材料的概况,进行建筑材料的普查。

②可行性研究勘察:可行性研究勘察是在河流或河段规划方案选定的基础上进行的勘察。其目的是为选定坝址、基本坝型、引水线路和枢纽布置方案进行地质论证,根据建设条件,进行技术经济论证,提出设计比较方案,对拟建场址的稳定性和适宜性作出评价,并提供工程地质资料。

③初步设计勘察:初步设计勘察是在可行性研究阶段选定的坝址和建筑场地上进行的勘察。其目的是对场地内建筑物地段的稳定性做出评价,为确定建筑物总体布置、选择主要建筑物地基基础方案和不良地质现象防治对策进行论证,查明。水库区及建筑物地区的工程地质条件,为选定坝型、枢纽布置进行地质论证,并为建筑物设计提供地质资料。

④技施设计勘察:技施设计勘察是在初步设计阶段选定的枢纽建筑物场地上进行的勘察,结合施工图设计,按不同建筑物(群)提出详细的工程地质资料和设计所需的岩土技术参数,对建筑地基作出岩土工程分析和评价,为基础设计、地基处理、不良地质现象的防治等具体方案作出结论和建议。其目的是检验前期勘察的地质资料与结论,为优化建筑物设计提供地质资料。

1.2 水文地质勘察目的

水文地质勘察是研究水文地质条件的主要手段。水文地质勘察的目的是为了查明地下水的形成、分布规律,并在此基础上对地下水资源做出水量与水质评价,从而为国民经济建设提供水文地质依据。水文地质勘察工作的任务是运用各种不同的测绘、勘探、试验、观测方法,经过一定的勘察程序,查明基本的水文地质条件和解决专门性的水文地质问题。

2 工程地质与水文地质测绘

2.1 工程地质测绘

工程地质测绘的比例尺主要取决于不同的设计阶段。在同一设计阶段内,比例尺的选择又取决于建筑物的类型、规模和工程地质条件的复杂程度。工程地质测绘的比例尺分为:小比例尺(1:10万~1:5万)测绘、中比例尺(1:2.5万~1:1万)测绘和大比例尺(1:5000~1:1000)测绘。

2.2 水文地质测绘

水文地质测绘是水文地质勘察工作的基础与先行工作,是认识和掌握区域地质构造、地貌、水文地质条件的重要调查研究方法。水文地质测绘基本任务是查明:①与地下水形成有关的区域水文、气象因素;②区域地质、地貌及第四纪地质特征;③地下水的补给、径流、排泄条件;④含水层的埋藏条件及其分布。

最后,结合其他工作对地下水资源及其开采条件进行初步评价,为工农业生产建设部门合理开发利用地下水资源提供完整的水文地质资料。

3 工程地质与水文地质勘探

勘探工作是工程地质勘察的重要工作方法之一。对任何工程地质条件及工程地质问题,从地表到地下的研究,从定性到定量的评价,都离不开勘探工作。

3.1 物探工作

岩层有不同的物理性质,如导电性、弹性、磁性、放射性和密度等。利用专门仪器测定岩层物理参数,通过分析地球物理场的异常特征,再结合地质资料,便可了解地下深处地质体的情况。工程地质勘察中常用的是电法勘探和弹性波勘探。

电法勘探是利用仪器测定人工或天然电场中岩土导电性的差异来识别地下地质情况的一组物探方法。电法勘探以岩石的电学性质为基础,不同岩石电性差异的大小、相同岩石的孔隙大小以及富水程度的强弱等,对电法勘探结果都会产生影响。这就要求配合一定数量的试坑或钻孔进行校验,才能较准确地判别资料的可靠性。电法勘探受地形条件限制较大,要求工作范围内地形起伏差小,所以在平原和河谷区使用较普遍。

3.2 钻探工作

钻探是利用一定的设备和工具,在人力或动力的带动下旋转切割或冲击凿碎岩石,形成一个直径较小而深度较大的圆形钻孔。通过取出岩芯可直观地确定地层岩性、地质构造、岩体风华特征等。从钻孔中取出岩样、水样可进行室内试验,利用钻孔可进行工程地质、水文地、质及灌浆试验、长期观测工作及地应力测量等。与物探相比,钻探的优点是可以在各种环境下进行,能直接观察岩芯和取样,勘探精度高。

4 工程地质与水文地质野外试验

野外试验是在工程地质和水文地质勘察中经常进行的一种重要的勘察方法,是获得工程地质与水文地质问题定量评价、工程设计、施工和认识区域水文地质条件、评价地下水资源所需参数的主要手段。

4.1 钻孔压水试验

钻孔压水试验是用专门的止水设备。把一定长度的钻孔段隔离开,然后用固定的水头向该段钻孔压水,使水从孔壁裂隙向周围渗透,最终渗透水量会趋向一稳定值。根据压水水头、试段长度和渗压入水量,便可确定裂隙岩石的渗透性能。

4.2 抽水试验

抽水试验是利用一定的抽水设备在钻孔、各类井以及某些流量较大的上升泉、深潭式地下暗河、截潜流工程和方塘等上进行,用以测定含水层的水文地质参数,从而判断地下水运动性质,了解地下水与地表水以及不同含水层之间的水力联系。

5 长期观测

在工程地质与水文地质勘察中,长期观测是一项很重要的工作例如,有些动力地质现象及地质应力随时。间推移将不断地变化,尤其在工程活动影响下的某些因素和现象将发生显著变化,严重影响工程的安全稳定、和正常使用。在这种情况下,仅靠工程地质测绘、勘探、试验等工作,很难准确预测和判断各种动力地质作用的规律性及其对工程使用年限的影响。

6 结束语

通过上述主要手段和方法的实施及在实际中的灵活运用,能准确地抓住工程地质与水文地质勘察工作中的主要问题,通过周密的经济、技术评价分析,为工程设计、施工提供合理的和优化的地质依据。

参考文献

[1]乐安祺,工程勘察中的水文地质问题不容忽视,科技咨,[J]询导报,2007,(19)

水文和工程地质 篇7

导水系数 (T) 和贮水系数 (S) 是地下水流动中非常重要的两个水文地质参数[1]。工程中通常通过抽水试验的方法获取含水层水文地质参数, 而对与单个含水层, 进行抽水试验可以得到其理想状态下的水文地质参数, 但考虑到地下各种复杂因素的影响, 一般由计算得出的水文地质参数对整个区域的实用性较低, 为了可以应对工程的需要有必要进一步的分析得出对实际工程实用较好的水文地质参数。

Aquifer Test (含水层试验) 软件是用于抽水试验资料分析、数据处理的图形化分析和研究的软件[2]。蒋辉[2]以及陶宗涛[3]等认为通过Aquifer Test求参相对人工求得的参数对比性强且更为精确、便捷。FEFLOW (有限元地下水流系统) 是一种基于GIS并采用有限元算法模拟地下水水流过程的模拟系统, 可以有效地生成有限元网格, 快速轻易地定义复杂模型的属性及边界条件, 稳定、快速地进行数值模拟以及图形化地展示结果[4]。本文以安徽小王家铁矿大尚家矿区的抽水试验资料为基础, 利用配线法的Aquifer Test软件求参, 并使用FEFLOW软件进行模型识别, 得出更适用于实际工程计算的水文地质参数。

1 水文地质条件

1.1 区域水文地质条件

小王家铁矿位于安徽省东南部, 南濒长江, 北临巢湖, 地表水体丰富。矿区地层总体包括第四系松散层, 新第三系 (钙质) 细砂、粉细砂、泥岩及砾石层岩体, 三叠系中统徐家山组白云岩、白云质灰岩、灰岩岩体及岩浆侵入岩体, 由石英闪长岩组成。地下水主要类型为松散岩类孔隙水和碳酸盐岩类裂隙岩溶水。勘探中揭露含水层底板深度为-190m~-250m, 主要含水层为T2x岩层。基岩面上方广泛发育砂砾石层, 渗透性好, 且该砂砾石层与长江冲积砂砾石层联通, 水文地质条件较为复杂。天然条件下, 矿区接受大气降水和丰水季节长江水补给。在矿坑开采条件下, 基岩上方的砂砾石层可以获得长江水补给, 使矿坑有充足的补给水源。

1.2 抽水试验情况

选取KZK802孔进行单孔抽水试验测试岩浆侵入岩体中破碎岩体的水文地质参数, 进行3次抽水试验。含水层厚度51.19m, 钻孔半径0.045m, 静止水位埋深0.63m。第一次抽水试验的稳定流量为2.073m3/d, 历时664min。第二次抽水试验的稳定流量为1.469m3/d, 历时664min。第三次抽水试验的稳定流量为0.95m3/d, 历时634min。

取KZK004孔为抽水井进行了3次多孔抽水试验测试三叠系中统徐家山组岩体的水文地质参数。含水层厚度109m, 钻孔半径0.108m, 静止水位埋深0.56m。选取KZK802孔作为观测井, 静止水位埋深0.63m。第一次抽水试验的稳定流量为1780.7m3/d, 历时1470min。第二次抽水试验的稳定流量为1009.1m3/d, 历时690min。第三次抽水试验的稳定流量为809.6m3/d, 历时713min。

取KZK202孔为抽水井, 进行3次多孔抽水试验测试三叠系中统徐家山组岩体的水文地质参数。含水层厚度103.2m, 钻孔半径0.681m, 静止水位埋深1m。KZK316作为观测井, 静止水位埋深1.4m。第一次抽水试验的稳定流量为2148.336m3/d, 历时1530min。第二次抽水试验过程中由于设备原因中断抽水, 而且由于停电半个小时, 抽水试验结果误差较大, 不作为本次模拟的使用值。第三次抽水试验的稳定流量为887.07m3/d, 历时820min。

KZK802, KZK004, KZK202, KZK316孔的位置如图1所示, 抽水试验参数见表1~表4。

2 Aquifer Test软件求解

抽水试验的试验段均为承压含水层, 通过利用Analysis中的Diagnostic Graph功能分析认为, 在Aquifer Test软件中宜使用Theis配线法进行参数求解, 得出自动拟合后利用经验法对参数曲线进行人工优化, 通过移动参数曲线实现自动拟合与人工拟合的最优效果。

3 FEFLOW数值模拟

Aquifer Test软件计算出来的是岩层的理想渗透参数, 而在实际工作中, 由于一些因素在工程计算中的简化, 岩层的渗透参数也将被等价化。下面是利用FEFLOW软件进行渗透系数的等价化, 以便后面更多的计算应用。

3.1 水文地质概念模型

根据大尚家矿区21个勘探孔和矿区外围10个区域钻孔资料, 建立模拟的水文地质概念模型。模型的计算区是以矿区为中心成正方形区域, 面积约49km2。由于区内的小断层在钻孔中未显示, 且由地质资料显示小断层相对尺寸较小, 故模型中未以考虑。根据钻孔资料, 第四系地层厚度达到40m以上, 其补给排泄条件对整个地下矿区的影响较小, 为简便计算, 模型中剥离第四系地层。

模拟的目标层是三叠系中统徐家山组 (T2x) 灰色白云岩、白云质灰岩、灰岩含水层和岩浆岩地层, 主要是燕山期酸性侵入岩体, 两者之间有一定的水力联系。将整个模型概化为均质各向同性。

对模型进行垂向参数分区:第一层为上第三系地层 (N) , 岩性主要为灰绿色 (钙质) 细砂、粉砂岩、泥岩和砾石层。第二层为三叠系徐家山组地层。第三层为岩浆岩 (δμ) , 主要由石英闪长岩组成, 厚度大于200m。第四层为基岩部分, 视为隔水边界。矿区距离长江及巢湖较近, 水量补给充足, 平水期认定水位为长江水位。由于计算区域边界未超出影响半径, 设定选区的边界条件为定水头边界, 水位为长江水位。

3.2 数学模型

依据概化的物理模型, 相应的数学模型为:

式中, K为渗透系数 (m/d) (x、y、z方向的分量相等) ;H为地下水水头 (m) ;Ss为含水层的贮水率 (1/m) ;H0其初始水头 (m) ;H1为模拟期内Γ1为边界处的地下水水位 (m) ;t为时间 (d) ;D为模拟区范围;Γ1为第一类边界。

模型采用Triangle方法进行网格剖分, 共剖分出节点20000个, 模型如图2所示。

3.3 模型识别

由于地层多为裂隙介质, 未能对各个地层进行渗透试验。利用FEFLOW和抽水试验的资料对模型进行检验, 以得出最符合工程计算时的渗透参数。根据Aquifer Test得出部分地层的渗透系数和贮水率, 其他地层的贮水率可以根据水文地质手册和岩层的岩性特征给出经验值。

使用试错法进行模型的识别, 模型模拟得出结果水位与抽水试验观测水位进行比较, 得到的结果如图3~图5所示。

由图3~图5可以看出, KZK802单孔抽水第三次抽水水位拟合线中, 降深偏大, 模型的计算水位与抽水试验观测水位的绝对误差在±3m以内的达到80%以上, 说明渗透系数偏大;KZK004多孔抽水KZK802观测孔水位拟合线中, 模型的计算水位与抽水试验观测水位的绝对误差在±1m以内的达到80%以上;KZK202多孔抽水KZK316观测孔水位拟合线中, 计算水位与抽水试验观测水位的绝对误差在±1m以内的达到85%以上, 而其降深速率较快, 说明贮水率偏大。由于抽水试验中的人为因素造成的误差不可避免, 通过FEFLOW进行模拟的结果与抽水试验数据的相对误差符合较小, 说明所建立的数值模拟模型基本正确, 可以用于以后的工程计算。由此, 得出如表5所示的渗透系数和贮水率。

4 结语

1利用Aquifer Test软件对抽水试验的资料进行计算, 得出理想状态下的含水层参数:T2x地层中渗透系数为6.59E-1 (m/d) , 贮水率为2.60E-4 (1/m) ;δμ地层中渗透系数为1.76E-3 (m/d) , 贮水率为1.82E-5 (1/m) 。

2利用FEFLOW软件建立水文地质模型, 并进行模型的识别, 得出可以用于实际工程计算的水文地质参数:N地层中渗透系数为0.52 (m/d) , 贮水率为4.5×10-5 (1/m) ;T3x地层中渗透系数为0.78 (m/d) , 贮水率为2.8×10-4 (1/m) ;δμ地层中渗透系数为0.00053 (m/d) , 贮水率为1.0×10-5 (1/m) 。

3由于Aquifer Test软件对抽水试验资料的计算不考虑其他因素的影响, 而Theis公式的假定条件就是理想化的, 由其计算出来的结果可以作为FEFLOW模拟的一个参考条件。在实际计算中, 利用FEFLOW进行模型识别得出的水文地质参数更适合使用到实际工程计算中。

摘要:工程由于受地下各未知因素的影响, 应用于工程计算的含水层水文地质参数与利用抽水试验及求参公式计算得出的结果有较大差距。本文利用AquiferTest软件对抽水试验结果进行模拟计算得出理想状态下区域水文地质参数, 结合FEFLOW软件对小王家矿区进行了数值模拟, 得出可以用于工程实际的水文地质参数, 通过与实测值对比发现效果较好, 模拟结果可以较好的应用于工程中的水文地质条件。

关键词:AquiferTest,FEFLOW,数值模拟,水文地质参数

参考文献

[1]刘立才, 陈鸿汉, 张达政.梯度法在水文地质参数估值中的应用[J].水文地质工程地质, 2003, 3:39~41.

[2]蒋辉等.基于AquiferTest的抽水试验参数计算方法分析[J].水文地质工程地质, 2011, 38 (2) :35~38.

[3]陶宗涛, 闫志为.基于Aquifer Test的水文地质参数计算方法研究[J].水利科技与经济, 2012, 18 (12) :25~27.

水文和工程地质 篇8

1 常见水文地质勘察中的难点问题

据统计, 地下水与岩土体互相作用所造成的地质灾害具有类型的多样性、机理的复杂性、分布的广泛性、灾害的严重性和可控性等特征。目前在项目和科研实践中对地下水作用致灾的重要性认识及勘察研究投入还是远远不足, 在工程地质勘察评价中对地下水作用的定性定量分析还是一个很薄弱环节。

1.1 水文地质勘察的评价

最容易被忽略的往往是很重要的细节问题, 在水文地质勘察中我们应该首要考虑在水文地质勘察中水文地质的评价内容。在实际的勘察工作中, 勘探成果里因过少直接涉及水文参数的利用, 水文地质问题往往只被认为是象征性的工作继而不被重视。在勘察中大多只是简单地对天然状态下的水文地质条件作一般性的评价, 在勘察报告中往往也是一带而过。在一些水文地质条件较复杂的地区, 由于工程勘察中对水文地质问题研究不够深入, 设计中忽视了水文地质问题, 导致经常会发生由地下水引发的各种岩土工程危害相关的问题, 令勘察和设计处于比较尴尬的境遇。

1.2 水文地质勘察的主要技术方法

现水文地质勘察的主要技术方法分为测绘、钻探、物探、实验、监测五个类型, 在实际运用中, 应当考虑到相应技术的运用所带来的不足。测绘, 是严格遵守《测绘法》规定, 按一定比例尺要求, 对测绘范围内水文地质现象进行准确的观察测量与描述记录, 形成地质测绘图件并进行总结, 对地下水的形成与运动规律进行研究分析。测绘的优点是覆盖面广, 其缺点是工作量大, 针对性差。钻探的方法是运用钻机设备从地表向地下钻进成孔, 从而达到水文地质普查、取得地下水文地质资料等目的, 特别是在深层水的开发利用中是目前唯一的技术手段。钻探的优点是直观、准确, 缺点是技术较为复杂、成本较高。物探, 是利用地球物理原理, 根据各种岩石间的密度、磁性、电性、弹性、放射性等区别, 采用先进的探测仪器与方法测量了解水文地质的勘察方法。物探的优点是针对性强、速度快, 缺点是物探只是一种辅助性方法, 必须配合其他方法使用。实验, 是为得到水文地质参数, 解决水文地质问题进行的各种实验, 实验方式多元化。实验的优点是针对性强、参考价值高, 缺点是不够全面。监测, 是一项日常性、基础性勘察工作, 包括监测各种基础参考指标。监测的优点是针对性强、参考价值高, 缺点也同实验, 不够全面。

2 常见水文地质勘察中针对难点的改良措施

总结以往的经验与教训, 在水文地质勘察中有针对性地改良工作是很有必要的, 可以有效的避免许多因细节问题而造成的严重后果。

2.1 水文地质勘察的评价改进措施

在水文地质勘察的评价这一方面, 应重点评价地下水对岩土体和建筑物的作用和影响, 预测可能产生的岩土工程危害, 提出相关的防治措施。另外, 工程勘查要密切结合建筑物地基基础类型的需要, 查明有关水文地质的问题, 提供选型所需的水文地质资料。从工程角度, 按地下水对工程的作用与影响, 提出不同条件下应当着重评价的地质问题。例:拟建供水水厂一座, 供水量2×100 m3/d。其供水水源地初步定于A城区北部, 需进行A城区供水水文地质勘察工作。根据建设方意向, 水源地开采满足2×100 m3/d, 连续20年左右开采期限要求。结合目前掌握的水文地质资料, 须进行详查勘察阶段的水文地质工作。在初步圈定可能富水地段的基础上, 结合水源地开采, 实施探采结合勘察方法。查明拟建水源地范围内的水文地质条件, 进一步评价地下水资源, 提出合理开采方案, 探明地下水允许开采量满足B+C级精度要求, 为水源地施工、设计及批准开采提供依据。

B级精度要求如下:

1) 查明拟建水源地区的水文地质条件与供水有关的环境水文地质问题, 提出开采地下水必须的有关含水层和数据。

2) 根据一个水文年以上的地下水的动态资料和群孔抽水试验或开采性抽水试验, 验证水文地质计算参数, 掌握含水层的补给条件及供水能力。

3) 结合具体的开采方案建立和完善数值模型, 计算和评价补给量, 确定允许开采量。

4) 预测开采条件的地下水位、水量、水质可能发生的变化。

5) 提出不使地下水水量减少和水质变差的保护措施。

C级精度要求如下:

1) 基本查明含水层的空间分布和水文地质特征。

2) 初步掌握地下水的补给、径流、排泄条件及其动态变化规律。

3) 根据带观测孔的单孔抽水试验或枯水期的地下水动态资料确定有代表性的水文地质参数。

4) 结合开采方案初步计算允许开采量, 提出合理的采用值。

5) 初步论证补给量, 提出拟建水源地的可靠性评价。

2.2 水文地质勘察的主要技术方法改进措施

水文地质勘察的主要技术方法有测绘、钻探、物探、实验、监测五个类型, 在实际操纵中应注意取长补短运用。

水文地质测绘是认识地区水文地质的最基础方法, 也是全部水文地质工作的基础。测绘的内容应包括:1) 地貌形态、成因类型及各地貌单元间的关系;2) 地形、地貌与含水层的分布及地下水情况;3) 地层的成因类型、时代、层序及接触关系;4) 地层的厚度、分布、透水性、富水性等情况;5) 地质构造的褶皱、断层、泉井、地表水的位置、类型、规模、富水性等情况。

钻探的基本任务是在测绘和物探基础上, 进一步查明含水层的构造、层次、岩性、厚度以及水质、水量、水温等水文参数, 一般采取“以探为主、探采结合”的打井方法。钻孔选择应有测绘物探基础, 勘探点与线应合理选择, 满足抽水成井需求。岩石要用清水清洗, 松散层也应用泥浆冲洗, 以保证钻探质量, 提高岩芯采取率, 完整岩层、粘性土大于70%, 破碎带、溶蚀带、碎石土、砂性土大于30%。

在应用物探的方法时, 要注意方法的针对性与适用性, 采取电阻率法、浅震、电磁波法、声波法等多种方法确保其科学性。物探的方法与测绘及钻探方法配合使用, 可较准确查明水文地质情况, 提高了工作效率。

实验分为室内实验与室外实验, 室外实验包括抽水、放水、注水、渗水、压水、连通、弥散、流速、流向等测定, 其中应用最多的是抽水试验, 抽水试验段应尽量布置在富水性好和拟选择的水源地, 确定抽水孔的特征曲线、实际涌水量, 评价含水层的富水性, 推算井孔的用水量, 确定含水层的水文地质参数, 为评价地下水资源提供依据。室内实验测定包括分析、测定、模拟实验地下水及岩石水理、力学性质, 岩石侵蚀机理、含水层颗粒成分。

监测主要包括对地表水、地下水的动态检测, 包括其水位、水量、水温、水质等进行的监测, 以方便对地下水进行全面评估与掌握。

3 结语

为提高工程勘察, 在工程勘察中水文地质工作尤为重要。随着工程勘察的发展, 水文地质工作将受到越来越广泛的重视。切实做好水文地质工作将对勘察水平的提高起到极大的推动作用。参考文献:

摘要:对常见的水文地质勘察中的难点问题进行了分析, 阐述了水文地质勘察评价与水文地质勘察方法的改进措施, 以切实做好水文地质勘察工作, 提高工程勘察质量, 消除或减少地下水对岩土工程的危害。

关键词:水文地质,勘察,难点,改进措施

参考文献

[1]徐伟军.工程地质勘察与水文地质[J].城市建设 (下旬刊) , 2011 (3) :25-26.

[2]韩爱臣.水文地质问题在工程地质勘察中的重要性[J].今日科苑, 2009 (1) :17-19.

[3]杜雄进.浅谈工程地质勘察中水文地质问题[J].大众科技, 2009 (2) :29-30.

水文和工程地质 篇9

南奔铜多金属矿区位于老挝丰沙里省奔怒县28°方向, 平距约15km。自2009年至2012年, 对本矿区区域内的地表水、地下水的分布及其特征, 矿体顶底板围岩岩性进行了调查, 初步分析了矿区的水文地质条件和特征, 水文地质工作程度较低。2012年底进入详查阶段。我们依据最新的勘查资料, 对KT1矿体各含水层, 尤其是矿床充水含水层的空间分布特征、埋藏条件、富水性及矿床充水条件进行了初步分析总结, 用大井法预算了矿坑涌水量, 为后续的地质勘查工作和矿床开采提供依据。

1 地形地貌、地表水系与气候

南奔铜多金属矿区地处老挝丰沙里省西北部南布河、南桑河上游地区。区内地貌总体西南高, 东北低, 最高点位于矿区的西南部的山顶, 高程为1260m, 最低点为南奔河面, 为650m。山脉呈北东走向。区内水系发育, 主要河流为南桑河、南布河及其支流。河流近于平行山脉走向, 从南西流向北东。两河流量随季节变化较大, 旱季南布河流量为1.08m3/s, 南桑河为3.24m3/s。两河流出矿区处的水面标高在635m至680m之间, 为地表水的侵蚀基准面。矿区属于中等切割的中山地貌。矿区地处热带湿润季风气候区, 每年5~10月为雨季, 11月至次年4月为旱季。年降雨量一般1500-2200mm。

2 矿区水文地质条件

2.1 地下水类型

根据含水介质和储水空间的类型, 将地下水分为三大类型:松散岩类孔隙潜水、碎屑岩类孔隙裂隙水、断裂带裂隙水。松散岩类孔隙潜水分布于南桑河和南布河的河谷地带。碎屑岩类孔隙裂隙水, 含水介质为下白垩统景星组砂岩, 砂岩厚度均匀。据钻孔揭露, 砂岩厚度超过30m (ZKB301) 。主要含水层位为地层上部的风化裂隙带和下部的受断层影响的节理裂隙带。断裂带裂隙水, 含水介质为下白垩统景星组断裂带影响的裂隙中。其分布面积不大, 但沿F1断层走向分布。

2.2 含 (隔) 水层水文地质特征

矿区位于昌都-思茅-南邦陆块中的思茅-丰沙里微陆块内。该区地层出露简单, 主要为下白垩统景星组 (K1j) , 次为上侏罗统坝注路组 (J3b) , 还有少许上三叠统 (T3) , 第四系松散层散布在缓坡和河谷地带。地层分布及剖面图如图1、图2。

2.2.1 隔水层

2.2.1. 1 上侏罗统坝注路组相对隔水层 (J3b)

上侏罗统坝注路组 (J3b) 呈条带状出露于矿区东南部, 为一套红色陆源碎屑沉积, 岩石组合以紫红、浅紫红色、灰绿色厚层-块状粉砂质泥岩为主, 夹少量细砂岩。该地层厚度>600m[1]。该组含水性极弱, 可视为隔水层。

2.2.1. 2 上三叠统相对隔水层 (T3)

上三叠统 (T3) 出露于矿区的东南角, 岩性为灰黑色泥质粉砂岩、黑色碳质泥岩与灰白色中细粒砂岩夹煤层及煤线。该地层厚度>1325m[1]。该组含水性极弱, 可视为隔水层。

2.2.2 含水层

2.2.2. 1 第四系松散堆积孔隙弱含水层 (Q)

该含水层主要由第四系冲洪积层和残坡积层构成。第四系冲洪积层主要分布于南桑河和南布河的河谷地带, 厚0~15m, 为冲洪积砾石, 砂砾及黏土混合组成, 结构较疏松, 含孔隙潜水。地下水沿孔隙通道径流, 在河谷适宜地段散流排泄, 与河水水力联系密切。富水性较好。由于该层分布位置较低, 对矿床充水无影响。

第四系残坡积层分布于山顶及山腰缓坡地带, 由腐植土、亚黏土、碎石、碎块组成, 厚0~40m。该含水层结构松散, 透水性较好, 富水性弱。大多数钻孔静止水位在残坡积层以下, 个别钻孔揭露该含水层厚度可达10m。地下水接受大气降水渗入补给, 由高处向低处径流, 在冲沟等低洼处以散流的形式排泄。总体上看, 该含水层厚度薄、规模小, 对矿床充水影响小。

2.2.2. 2 下白垩统景星组裂隙孔隙含水层 (K1j)

下白垩统景星组 (K1j) 出露于矿区中部和西北部。该组以砂岩为主, 是矿区的主要含水层, 也是主要赋矿层位。据岩石组合, 该组进一步划分为两个岩性段。

①景星组第二段 (K1j2) 。景星组第二段 (K1j2) 主要出露于矿区西北部。岩石组合为浅紫红、紫红色厚层-块状粉砂质泥岩为主, 夹灰白、紫红色中厚层状细粒含长石石英砂岩, 厚度大于300m[1]。该层含水性不均, 大部分具隔水性, 局部具弱富水性, 含层间裂隙水。由于富水性弱, 对矿床充水影响不大。

②景星组第一段 (K1j1) 。该层地表出露面积约占矿区面积的15%, 主要含裂隙水。岩性以灰白色厚层状—块状中细粒石英砂岩为主, 夹紫红色薄-中层状粉砂质泥岩, 厚度大约236m[1]。该层是矿区含矿层位, 也是矿区主要含水层, 产状为310°∠40°, 其变化不大。该层岩石裂隙发育, 浅部含风化裂隙水, 深部含构造裂隙水。砂岩顶部强风化带厚度为2-14m, 平均厚度为7.5m (表1) 。根据矿区露头和坑道的统计, 平均裂隙率为0.0138。裂隙多为剪性, 其填充物一般为泥质, 开启性较差, 连续性较好。

砂岩在风化裂隙带之下的部分, 构造裂隙发育。矿区受到至少3次构造运动影响, 构造裂隙主要发育于矿体围岩 (砂岩) 。据矿区11个钻孔地质编录统计, 主要有4个节理裂隙发育的含水层, 其厚度和RQD值如表1和表2。

1号含水层:规模较小, 厚度在4-8米。节理裂隙发育, 裂隙面平直光滑。岩心RQD值为48.38%。在钻孔ZKB1101的61.17m处漏水。2号含水层:似层状, 厚度1.6-21.8米。节理裂隙发育, 但被重晶石、黄铁矿、方解石脉填充, 脉宽为0.5-6mm。3号含水层:似层状, 厚度23.7-63.1米。节理被方解石, 黝铜矿、石英脉胶结, 脉宽为0.5-20mm。4号含水层:厚度9.9-78米。其中ZKB401在45米处全孔漏水。总体上看, 各含水层倾角基本相等, 厚度变化较均匀, 岩心RQD平均值变化范围为33.68%-54.14%, 岩石完整性差[2], 节理发育, 但多被填充, 未被填充的裂隙表面光滑, 可为水的流动提供良好的通道。该岩组静止水位线与地形线的变化基本一致, 且水位在地下45m左右。针对KT1矿体选取ZKB001勘探孔进行抽水试验, 取得测试成果如表3。

2.3 构造破碎含水带

南奔矿区F1断层为5~50m宽的碎裂岩-构造角砾岩带。断层面总体倾向南东, 倾角50-65°, 为南东盘向北西盘逆推的逆断层。构造带内岩石破碎, 发育紫红色、灰白色构造角砾岩、碎裂岩, 角砾呈棱角状, 大小一般3~15mm, 成分复杂。局部断层带岩体呈劈理化破碎。断层构造带地表风化强烈, 多为土状, 富水性极弱。深部裂隙发育, 有不同程度的泥质或方解石充填, 胶结总体疏松, 为地下水的运移和富集创造了有利条件。坑道揭露显示, 矿区含水部位与断层破碎带关系密切。未受断层破碎带影响的地层, 坑道一般只是潮湿, 少见滴水。掘进到断层破碎带时, 股状构造裂隙水常沿断裂面或裂隙面涌出。单个涌水点流量一般0.05~0.2L/s, 最大可达0.3L/s。

3 矿区主要含水层结构面产状和优势结构面分析

为了研究矿区含水层之间垂向上的水力联系, 对矿区地表人工开挖的露头和地下坑道, 选择4个节理观测点, 统计了391条裂隙, 做出了节理统计倾角分布直方图 (图3) 和节理裂隙走向玫瑰花图 (图4) 。由图3知, 倾角小于30°为2%, 30°-60°的倾角为30%, 倾角为60°-90°的占68%。矿区陡倾角节理裂隙占绝大部分。根据图4, 节理走向主要集中在273°-314°之间, 与断层平行或是小角度斜交。由图5知, 24条节理倾向3°方向, 约占节理总数的6%。151条节理倾向南西方向, 为151条, 占节理总数的38%。由表4知, 优势结构面有两组, 走向基本一致, 为NW273°-283°, 倾角很陡, 但是倾向相反。从钻孔情况看, 在断层北面的ZKB1101、ZKB901、和ZKB702和断层南面的ZKB701、ZKB501、ZKB301、ZKB101、ZKB001均揭露断层破碎带和矿体, 只是断层南面的钻孔破碎带和矿体厚度较断层北面大些。因此, 可推知, 矿区断层及节理呈竖直的锯齿状向地下延伸, 类似“Z”字形。产状为185-193°∠76-80°和3°∠83°。

通过以上结构面的统计分析, 矿区的节理倾角大部分很陡, 可以切穿各含水层, 为各含水层的水力联系提供了通道。也使得各含水层与顶部的风化化裂隙带产生了密切的水力联系。

4 地下水的的补给、径流、排泄条件

4.1第四系冲、洪积层主要沿南布河和南桑河两岸分布, 富水性较好, 与大气降水和地表水关系密切。

一年四季接受大气降水、河水渗入和风化裂隙带潜水的补给。潜水的流向主要与河流流向呈锐角相交, 局部地段呈垂直相交。其排泄方式除蒸发外, 多以泄流的形式补给南布河和南桑河。分布于矿体东南侧的第四系坡积物中的孔隙潜水的唯一补给来源是大气降水。由于受地形地貌控制, 地下水自分水岭处向河谷方向径流, 或下渗补给基岩风化裂隙潜水。其特点是:就地补给, 就地排泄, 径流途径短, 交替循环迅速。

4.2 碎屑岩类基岩地下水接受大气降水及基岩风化带潜水的补给。地下水总体由分水岭两侧向北西和南东沿砂质岩层中的构造裂隙运移。

在无断裂破坏的情况下, 地下水经短距离运移后, 于沟谷处以散流的形式排入溪沟, 具有就地补给、近源排泄的特点。在有断裂破坏的情况下, 切割不同含水层而具有较强径流性质的断层破碎带裂隙可沟通不同含水层, 排泄破碎带两侧含水层地下水而使水位与其它部位相比显得较低。

5 矿床充水因素分析

5.1 矿床充水水源

大气降水和地下水是矿床主要的两大充水水源。

矿区有一个矿体, 为KT1, 分布于矿区的中部, 埋深浅, 矿体分布在+688m标高以上, 位于南桑河和南布河侵蚀基准面以上, 两河河水对采矿不会造成影响。

大气降水通过入渗补给地下水再通过井筒进入矿坑, 是矿井充水的间接水源。因此, 矿井主要充水期与主要降水期基本一致, 或是稍微延后一段时间。丰水年的丰水期是威胁采矿安全的主要时期。

矿体位于含水层砂岩中, 矿体顶板是坝注路组隔水层, 含水性极弱, 对矿井影响不大。当采用地下井采方式时, 底板中, 含矿层中的地下水会直接涌入井巷, 构成井巷直接充水水源。非含矿层的砂岩和断层影响带中储存的地下裂隙水, 当采矿造成的突水系数超过临界值时会造成矿井突水, 是矿床间接的充水水源。涌水量以净储量为主, 排水初期涌入量大, 但之后水量逐渐减少。

5.2 充水通道

矿坑充水通道是矿坑充水的重要条件。根据矿区水文地质条件、基岩风化带裂隙调查和钻孔岩心分析, 矿坑充水通道主要为构造破碎带及其影响带和基岩风化带网状裂隙。

基岩风化裂隙构成降水入渗的主要通道, 构造裂隙构成矿床充水的直接通道。F1断层影响带的构造裂隙在垂向上可沟通各砂岩含水层中的裂隙水, 如ZKB1101、ZKB401全孔漏水就是在构造裂隙带发生的。这条断层分布在Kj1含水岩组中, 起到汇水之作用, 它同时也切割各隔水地层, 破坏地层的隔水性, 各含水层中的水力联系得到加强, 涌入井巷的水量也会增大。因此, 在矿坑开采过程和井巷开拓中, 应特别注意这类导水通道。

总的来说, 大气降水通过强风化带的孔隙入渗到基岩风化裂隙中, 然后基岩风化裂隙水沿构造裂隙, 渗入到各个砂岩含水层中和断层破碎带中。断层破碎带及其影响带联通各含水层, 起到汇水和沟通管道的作用[3]。当采矿时, 受到扰动, 地下水可通过这些通道进入井巷、坑道中, 造成涌水。

5.3 充水强度

影响矿区充水强度的因素概括起来有两个:

5.3.1 充水岩组的出露面积和补给条件

充水岩组的顶部边界是与大气降水发生联系的交换边界, 通过残坡积层接受大气降水补给。影响充水强度包括出露面积、盖层的透水性、地形、植被覆盖程度及地质构造条件等因素[4]。

矿区充水岩组出露面积约为3km2, 占矿区面积的1/7。含水层上部为强风化带, 为残坡积层。其厚度一般2~14m, 山脊处薄一些, 坡地平缓处厚一些, 最薄2m, 最厚14m, 平均厚度7.5m (表1) 。该层最上部由腐植土组成, 厚20~40cm, 渗透性好;下部由亚砂土夹碎石组成, 平均厚度3.7m, 渗透性相对较好。但是中部由亚粘土组成, 平均厚度4.1m, 渗透性较差;虽然渗透性差的亚粘土层较厚, 但分布不连续, 所以总体上残坡积层透水性较好。矿体位于分水岭东南侧的山腰上, 坡度一般20°~35°, 植被覆盖好, 腐植土层厚, 利于降水入渗。

矿区北东走向的断层F1位于下白垩景星组第一段含水岩组中部且平行该组地质界线穿越矿区, 其裂隙发育的影响带将大大改善大气降水的入渗。还加上大量前期地质勘探施工的探槽、探坑, 人为的改变了降雨入渗条件, 有利于降水入渗。

综合以上因素, 矿区内对大气降水的入渗是有利的, 所以, 如遇降水期, 充水强度会有所增强。

5.3.2 充水岩组的侧向和顶底部边界条件

矿床东南侧为南布河, 西北侧为分水岭, 地下水由分水岭流向南布河 (如图1) 。且矿床开采深度位于河流侵蚀基准面以上, 又有厚度很大的坝注路组隔水层把南布河隔开, 因此, 地表水不会对矿床造成影响。在未开采情况下, 水文边界以地下分水岭中间界线为界;在开采情况下, 井巷涌水, 水文边界则会向北西偏移。

矿床及其直接顶、底板的隔水或透水条件, 是影响矿床充水强度的关键性因素之一[6]。矿床的顶板边界主要为坝注路组和一小部分景星组第一段 (图2) , 基本上不含水和不透水, 构成充水岩组的顶部隔水边界。矿床的底板为统景星组第一段, 以砂岩为主的含水岩组, 其构成矿床底部充水岩层。涌水强度主要是受景星组第一段砂岩含水层裂隙水和F1断层影响带中的裂隙水的影响, 涌水量主要是裂隙中的静储存量。开始涌水时, 强度会大些, 但会衰减, 若无降水补给, 涌水强度会变小。

6 矿坑涌水量预测

6.1 引用计算公式

针对KT1矿体选取ZKB001勘探孔进行抽水试验。选用的水泵, 参数为:扬程120m, 流量6.0m3/h。根据该孔抽水试验所得参数, 进行矿坑涌水量的预测。

根据KT1号矿体水文地质条件, 适宜采用“大井”法预测矿坑涌水量。根据矿体分布的资料, 对标高821m中段进行矿坑涌水量预测。计算采用潜水井的Dupuit公式[5]:

式中:Q—矿坑涌水量 (m3/d) ;K—渗透系数 (m/d) ;H—水头高度, (m) ;Sw—矿床设计疏干水位降深, (m) ;R0—影响半径, (m) 。r0—引用半径, (m) 。

6.2 各参数的确定

①渗透系数 (K) 。根据ZKB001钻孔抽水试验数据, 采用承压水完整井Dupuit公式计算:

L—过滤器长度, (m) 。

经计算得K=0.19m/d。

②水位降深 (Sw) 。设计水位降深为44m。

③水头高度 (H) 。H为各勘查钻孔的静止水位标高平均值与预算中段标高的差, H=865-821=44m。

④引用半径 (r0) 。采坑面积近似矩形, 采用公式:

预算采坑投影为:长边a=130m, 短边b=70m。η是与a/b比值有关的系数, 查表求得为1.15。计算得r0=58m。

⑤引用影响半径 (R0) 。R0=R+r0=254+58=312m。 (其中) 。

将各相应参数代入潜水完整井Dupuit公式中, 得出预算中段的涌水量:。

从矿区现有的平硐和钻孔涌水量来看, 由于补给有限, 矿区地下水受到人工排泄后, 涌水量将一直衰减, 消耗的主要是静储量。故针对KT1估算的涌水量代表的应该是最大涌水量, 随着矿山疏干排水的持续进行, KT1矿坑涌水量也会逐步减小。

7 结论

①矿床的主要充水含水层为碎屑岩类孔隙裂隙含水层, 矿床为裂隙充水型矿床。②矿床主要充水含水层与矿床直接接触, 地下水直接进入矿坑, 为直接充水型矿床。③矿体位于当地最低侵蚀基准面以上, 地形有利于自然排水, 矿床主要充水含水层的富水性为弱-中等, 渗透性差, 水文地质边界简单, 矿床为水文地质条件简单的矿床。④大井法以地下水动力学原理为基础的方法, 是理想化的模型, 计算公式适于均质的含水层, 而本区为非均质的裂隙含水带, 而视为均质层计算求得渗透系数, 影响了预算的精度。

摘要:以南奔矿区详查阶段勘查资料为基础, 通过对含水层 (带) 特征、结构面、矿床充水条件分析研究, 划分出矿床水文地质类型和确定了水文地质条件复杂程度, 并用大井法预测了矿坑涌水量为687.7m3/d, 为后续的地质勘查工作及矿床开采提供依据。

关键词:老挝,含水层,矿床充水条件,涌水量

参考文献

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[3]刘光亚.基岩地下水[M].北京:地质出版社, 1979.

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[5]薛禹群, 吴吉春.地下水动力学[M].北京:地质出版社, 2010, 76.

水文和工程地质 篇10

正确预测矿井涌水量是矿井水文地质工作的核心问题, 也是设计部门设计矿井防排系统的主要依据。近年来, 由于资源勘探阶段对井田主要含水层水文地质参数选取及矿井涌水量预测的偏差, 已给许多矿井造成严重的经济损失及安全问题。造成这种情况的原因主要有两方面: 一是所采用的水文地质参数不够精确, 二是建立预测模型不正确或与所预测矿区不适合[1]。而前者是基础, 若水文地质参数不精确, 即使建立的模型非常正确也不会得到正确的矿井涌水量预测值。

水文地质勘探是查明矿区水文地质条件的关键环节, 能否得到真实的水文地质参数直接体现勘探的质量[2]。水文地质参数是研究地下水运动问题非常重要的参数[3]。由空间变异引起的水文地质参数不确定性不仅很大程度上影响着含水层特征描述[4], 它的准确与否也是决定矿井涌水量计算结果可靠性的重要依据[5]。因此, 确定合理准确的水文地质参数也成为地下水建模的一项关键性挑战[6]。用抽水试验方法来查明水文地质特性和确定水文参数, 不仅是水文地质工作的基础, 也成为了求取水文地质参数的重要途径[7]。

水文地质勘探中稳定流抽水试验方法简单, 稳定流抽水试验又可细分为单孔抽水试验、孔组抽水试验、群孔抽水试验, 勘探实践中往往因抽水试验方式不同所得到的水文地质参数差异很大, 造成预测的涌水量差异数倍甚至更多。而如何得到客观的水文地质参数也是本文关心的问题。本文根据现场抽水试验数据, 使用三种不同的抽水试验方式对水文地质参数进行求解, 并对影响水文地质参数准确性的模型进行修正, 对比分析所得结果和误差, 就现行煤田水文地质勘探稳定流抽水试验中所存在的问题进行分析和探讨, 得到了令人满意的研究结果。

1 试验方法与数据来源

为了取得比较切合实际的水文地质参数, 本文采用抽水试验方法获取原始数据进行求参。

本次试验共布置三组各三个钻孔, 其中C1 代表抽水钻孔, G1 和G2 为观测钻孔, 钻孔布置见图1。C1 钻孔在对指定含水层进行抽水试验时, G1 和G2 作为其同含水层观测孔进行水位观测。抽水层位为煤层顶板砂岩孔隙裂隙承压含水层, 含水层岩性为细、中、粗粒砂岩, 抽水层段上部地层下入无缝钢管, 采用水泥永久隔离止水。抽水方式为稳定流抽水试验, 稳定标准为最远端观测孔水位稳定达到两小时以上。抽水试验数据详见表1。

2 水文地质参数的确定

2. 1 渗透系数K的确定

对于承压完整井抽水试验, 分别按照单孔抽水、一个观测孔和两个观测孔稳定流三种方法进行求参[8]。

单孔抽水试验:

带一个观测孔抽水试验 ( 如利用观测孔1) :

带两个观测孔抽水试验:

式中: K—渗透系数, m·d- 1;

Q—流量, m3·d-1;

M—含水层厚度, m;

Sw—主抽孔水位降深, m;

S1—观测孔一水位降深, m;

S2—观测孔二水位降深, m;

R—影响半径, m;

rw—主抽孔半径, m;

r1—观测孔一距主抽孔距离/m;

r2—观测孔二距主抽孔距离/m。

2. 2 影响半径R的确定

单孔抽水试验的R值可由式 ( 1) 、 ( 2) 进行迭代计算求得。

带一个观测孔的抽水试验 ( 如利用观测孔1) :

代入式 (3) 求得的K值得出影响半径R值。

带两个观测孔的抽水试验:

2. 3 修正降深S'的确定

但在单井抽水过程中, 在主抽孔井筒中观测到的水位降深是没有消除井损值的水位降深, 和井壁含水层的实际水位有一差值, 需要进行修正[9]。目前, 根据单孔抽水试验的水位降深S和与其流量Q多次曲线方程所确定的经验公式法来确定水文地质参数是比较流行的方法之一。考虑井损, 承压完整井涌水量方程式可写作:

当主抽孔有3 个或3 个以上落程抽水试验数据时, 可用最小二乘法等方法求得a、b值[10]。即:

a值求出后, 代入以下公式, 即可求得:

若无观测孔资料, 单孔抽水则使用式 ( 7) 对降深进行修正, 用修正后的降深计算K'和R'值。

式中: S'—修正后的降深, m;

K'—修正后的渗透系数, m·d-1;

R'—修正后的影响半径, m。

3 求参结果分析

3. 1 渗透系数K的求参结果分析

根据式 ( 1) 、 ( 3) 、 ( 4) 分别求得单孔抽水、一个观测孔和两个观测孔三种抽水方式下的K值, 求参结果见表2。

从表2 可以看出, 三种不同抽水方式下求得的K值相差很大。与带两个观测孔抽水试验所得参数进行比较, 则三个孔组单孔抽水试验所得渗透系数K的误差分别为40. 54% 、23. 19% 、7. 80% , 带一个观测孔的渗透系数K误差分别为7. 49% 、1. 14% 、2. 49% , 说明带观测孔的抽水试验比不带观测孔的单孔抽水试验计算结果误差更小一些。单孔抽水试验所得K值离散程度分别达到了15. 88% 、17. 03% 、13. 34% , 带一个观测孔所得参数的离散度分别为0. 55% 、0. 20% 、0. 38% , 而带两个观测孔的计算值离散程度分别仅为0. 05% 、0. 66% 、0. 15% , 说明带两个观测孔所得K值基本上为一固定不变的值, 而单孔抽水试验所得K值为一个随流量而变化的不定值。

3. 2 影响半径R的求参结果分析

根据式 ( 2) 、 ( 5) 、 ( 6) 分别求得单孔抽水、一个观测孔和两个观测孔三种抽水方式下的R值, 求参结果见表3。

从表3 可以看出, 三种不同抽水方式下求得的R值亦相差很大。与带两个观测孔抽水试验所得参数进行比较, 则单孔抽水试验所得影响半径R值的误差更是分别达到了97. 86% 、84. 52% 、68. 88% , 带一个观测孔的R误差分别为24. 37% 、2. 07% 、3. 88% , 进一步说明带观测孔的抽水试验比不带观测孔的单孔抽水试验求参结果更准确一些。同样, 单孔抽水所得R值离散度达95. 44% 、103. 16% 、108. 37% , 带一个观测孔计算的R值离散度分别为2. 15% 、0. 74% 、0. 87% , 带两个观测孔的离散度仅为0. 86% 、0. 43% 、0. 17% , 说明带两个观测孔计算的R值接近一个常数值, 而单孔抽水所得R值为一个随流量和降深而变的值。

3. 3 修正降深S'的求参结果分析

将表4 中抽水试验资料代入式 ( 8) 、 ( 9) , 计算得出一孔组: a = 0. 3468 d /m2, b = - 6E - 06 d2/ m;二孔组a = 0. 7293 d /m2, b = - 4. 4E - 05 d2/ m; 三孔组: a = 1. 9806 d /m2, b = - 0. 00026 d2/ m。

若有带两个观测孔的抽水试验资料, 则可通过式 ( 6) 计算出R值, 再将R值代入式 ( 10) , 计算得出对主孔降深S' 修正后的K' 值, 一孔组: K' =0. 03733m / d; 二孔组: K' = 0. 03896m / d; 三孔组: K' =0. 02595m / d。与之前用带两个观测孔计算所得K值相比误差分别为5. 23% 、1. 24% 、2. 66% 。若无观测孔或只有一个观测孔资料, 则使用式 ( 7) 对主孔降深进行修正, 用修正后的降深计算K'值, 见表5。

从表5 可以看出, 对主抽孔降深修正后所计算的参数, 与带两个观测孔抽水试验所得参数进行比较, 则单孔抽水试验所得渗透系数K的误差分别为37. 87% 、23. 19% 、15. 30% , R值误差分别97. 86% 、84. 52% 、64. 92% , 带一个观测孔的渗透系数K误差为2. 3% 、1. 00% 、2. 51% , R值的误差达到了24. 24% 、1. 80% 、3. 87% 。单孔抽水试验K' 离散度分别为15. 71% 、17. 03% 、14. 61% , R' 离散度分别为95. 46% 、103. 16% 、96. 11% , 带一个观测孔K'离散度分别为0. 26% 、0. 26% 、0. 43% , R'离散度分别为1. 30% 、1. 02% 、0. 91% 。由此可见, 即使采用消除井损的公式对降深进行修正, 单孔抽水和带一个观测孔的抽水试验也不能求得精确的水文地质参数, 但带一个观测孔的抽水试验方式的求参结果误差相对小些。

4 结论与讨论

1) 不同的抽水试验及求参方式对水文地质参数的影响比较大。与带两个观测孔抽水试验所得参数进行比较, 单孔抽水试验所得渗透系数K的误差达到了7. 80% - 40. 54% , 影响半径R值误差更是达到了68. 88% - 97. 86% 。带一个观测孔的渗透系数K误差为1. 14% - 7. 49% , 影响半径R误差为2. 07% - 24. 26% 。且单孔抽水所得K和R值离散度非常大, 带一个观测孔的离散度较小, 带两个观测孔的离散度最小。

2) 使用吉哈尔特经验公式和裘布依公式共同计算K和R值时, 会造成很大的误差。在裘布依理想含水层中抽水时R是一个固定的常数, 而吉哈尔特经验公式中R是Sw的函数, 两者在性质上是完全不同的。另外, 由于奚哈德经验公式中R是Sw的函数, 不同的Q也会得到不同的K值, 而在层流范围内, K是一个反应含水层渗透性能的不变的常数。

3) 即使采用消除井损的公式对降深进行修正, 单孔抽水和带一个观测孔的抽水试验也不能求得精确的水文地质参数。本文使用最小二乘法对降深进行修正后, 用单孔和带一个观测孔所计算的参数误差及离散度没有明显的减小。

4) 稳定流抽水试验应使用带两个观测孔的观测数据, 水位监测应使用精确度高的自动检测仪器。为了矿井的安全生产, 稳定流抽水试验计算参数时应采用带两个观测孔的观测数据计算。带观测孔的稳定流抽水试验, K和R均是观测孔水位降深的函数, 水文地质参数对水位降深非常灵敏, 因此, 观测孔水位观测设备应尽可能采用精确度高的自动检测仪器。

摘要:正确的水文地质参数是准确预测矿井涌水量的基础。以实际抽水试验为基础, 对比计算分析单孔抽水、一个观测孔和两个观测孔三种不同抽水试验方式下的水文地质参数, 然后在考虑井损的情况下, 对抽水孔的降深进行修正, 以期得到更加精确的水文地质参数。结果表明, 由于经验公式及井损的影响, 使得单孔抽水所得参数误差及离散度较大, 即使对降深进行修正后, 单孔抽水依然得不到理想的结果。因此, 建议采用两个观测孔的抽水试验方式来获取较为正确的水文地质参数。研究结果可为含水层水文地质参数计算及矿井涌水量预测提供理论依据, 对矿井防排水系统设计和防治水措施制定具有重要现实意义。

关键词:抽水试验,观测孔,水文地质参数,渗透系数,影响半径,井损

参考文献

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水文和工程地质 篇11

关键词:地质勘查  工程地质  水文地质  问题  对策

中图分类号:P64 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2014)11(b)-0075-01

1 水文地质所产生的危害性

水文地质引起的危害性问题通常体现在下面两方面:潜水位出现升降导致的危害和地下水位出现变化引发的岩土工程危害。若地下水位出现大幅升降将极易引发膨胀性岩土出现不均匀的胀缩变形现象,甚至导致地裂。同时若地下水位出现变化的次数过多或者变化幅度过大时,膨胀性岩土将发生往复性涨缩,并且一旦涨缩幅度过大,甚至将破坏建筑物,尤其是在建筑物较低或较轻时。而潜水位出现上升现象将会软化建筑物地基,增强土壤含水量,降低其强度,使其具有更强的压缩性,从而使建筑物出现沉降变形的几率大大增加;地基也会因此出现侧移现象或隆起现象,进而导致基础上浮,降低建筑物稳固性。而潜水位下降的主要原因多为人为原因,所导致的自然灾害也很多,在此就不做赘述了。因此,因水文地质问题对于岩土工程和建筑工程产生安全的影响作用很大。

2 地质勘查发现的水文地质问题

2.1 地下水动压力作用引起的问题

天然状况下,地下水所具有的水动压力并不会对工程产生较大作用,通常情况下也不会产生危害。但其若加入人为作用,就可能对地下水产生较大的动力,打破自然的平衡环境,有些移动水所具有的较大压力,可能会导致岩土工程受到损害,如:流砂、管涌及基坑突涌等问题。

2.2 水位上升引发的各种问题

引发水位上升的诱因很多,但地质方面的因素主要有含水层结构和总体岩性状,而水文气象类因素主要有降水量、温度等,人为因素则主要有灌溉和施工等,有时导致水位上升的因素则包含其中几种。水位上升造成工程质量问题很多,如:土壤出现沼泽化和盐渍化问题,建筑物加快被岩土和地下水腐蚀的速度;斜坡与河岸等出现岩土体滑移、崩塌等重大地质灾害;有些非常特殊的岩土体结构会因遭到破坏而强度减少、软化,导致粉细砂和粉土发生饱和、液化、流砂及管涌等各种问题;地下洞室被倒灌、地基上浮及建筑物稳固性减弱。

2.3 水位下降导致的一些问题

造成地下水位下降的因素有很多,但大多是人为因素,如因为生活和生产对地下水进行大量抽取、矿业进行矿床疏干、上游修筑堤坝或水库拦截下游水等。而地下水位一旦出现大幅度下降,地面将出现开裂、沉降,甚至塌陷等问题,而地下水则会出现枯竭、水质恶化等各种问题,这些环境问题的存在将会导致岩土体与相关建筑物失稳,并在很大程度上危害到人类的生存环境。

3 水文地质勘察需注意的事项

3.1 水文地质调查

地质勘察必须在工程施工前完成,勘察工作应符合工程地基的种类,同时重点勘察评估地下水位升降对于岩土体及相关建筑产生的作用与影响,估量岩土工程因此出现危害的可能性,并做好防治工作。其次,工程勘察的方式应符合建筑地基要求,查清水文地质的相关问题,为选型提供需要的水文地质资料。再次,查清人为活动引起的地下水位升降变化及对岩土体与建筑物造成的危害是地质勘查的主要工作,同时也要查清天然条件下地下水的状态和影响。此外,工程不同面临的地址问题也大不相同,因此要根据工程的变化,勘查地下水对工程造成的影响,并对地质环境做出相应的评价。

3.2 水文地质勘查的主要问题

水文地质勘查和其他的工程地质勘查相比需要对其评价内容进行更复杂的分析,其主要体现在:首先应勘查出自然状态下地下水的分布状况,以便明确地下水对水文地质勘查造成影响的可能性,同时将工程建设中的人为活动作为依据,预测地下水位可能出现的变化,进而评估将对建筑物与岩土体产生怎样的消极影响;然后根据评估结论,制定相应的预防措施,根据外界的具体环境着重分析地质问题,如地下水对建筑物造成的腐蚀危害、建筑工程对施工场地的建设基础持力层的材料要求,及在符合标准要求的情况下,地基基础压缩层出现意外状况的几率;最后是根据建筑工程施工标准测定有关水文地质情况,并为其提供有效数据。

3.3 勘查水文地质参数

(1)建筑工程地质勘查一旦遭遇含水地层,必须测量其地下水水位。其中在对静止水位进行测量时应保留一段稳定时间,时间长短根据含水层渗透性决定,有必要时可以在勘查工作完成后統一进行静止水位测量;在应用泥浆钻进的过程中,应先将测水管打入含水层约20 cm处;在遇到多层含水层时,应先将其与其他含水层隔离,并做好止水工作。

(2)测量地下水流向常用的方法为几何法,先量出各孔内部水位,据此测定地下水流向。而测量流速则常应用充电法及指示剂法。

压水试验在地质勘查过程中必不可少,并将其结合地质测绘,根据工程标准,决定试验孔位,再依据岩层渗漏实况确定试验段,再根据实际要求决定试验的相关数据,如压力基数、压力极限及起始压力等,并及时计算压力和压力入水量之间的关系,确定试验段透水率,最终决定其曲线类型。

3.4 追踪水文地质变化状况,全面把握变化规则

勘查工作人员应对地质勘查有关数据了解全面,重视掌握水文地质和地基基础类型等相关数据,特别是和工程地基基础类型有关的数据,以便及时应用到现实工作中,一旦出现需求,就能马上提供充足资料。同时,不仅需要掌握勘察过程中水文地质情况在工程施工过程中的状况,更要了解工程施工状况,实时掌握其变化规则,及任何可能出现的有碍施工的问题,及早做好防范措施,确保工程能顺利竣工,保证工程的施工质量。

3.5 对地下水应合理应用并加以保护

水文工作规划应具有全局性、长期性及定向性特点。国民经济发展为水文地质开发工作创造了良好的机遇。水文地质工作必须与国民经济发展相适应,为经济社会发展贡献力量,并服务于经济社会,这样才会具有旺盛的生命力。政府相关部门应加大地下水开发与保护力度,结合相关政策法规制定战略,使地下水这个非常宝贵的资源能够在自然属性符合社会属性的情况下被开发利用,创造性地走出一条符合我国国情并能与大自然和谐互利的可持续发展道路。

4 结语

随着社会经济的发展,人们对建筑施工设计和工艺提出更高的要求,这也为工程地质和水文地质勘查与水文地质勘查加大了难度,而科学、合理的工程地质与水文地质勘查是工程施工质量的有力保证。因此我国应重视工程地质与水文地质勘查技术的学习与创新应用,尤其是水文地质勘查,这对于减少建筑工程危险系数,及保护建筑安全具有重要意义。

参考文献

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[2] 龚建波,李怀良.工程地质勘察中水文地质的作用及存在的问题分析[J].中国新技术新产品,2012(5):91.

煤矿水文地质工程存在的问题 篇12

1 水文地质工作对煤矿生产的重要意义

为了有效减少矿井水事故的频繁发生, 必须做好煤矿防治工作, 这是保障重大煤矿事故发生的关键, 对于维护国家的财产安全以及保持煤炭生产的可持续发展都有着重要的作用。下面就详细论述水文地质在煤矿生产中产生的重要意义和影响。

(1) 保障煤矿生产的安全性。矿井生产的安全性与水文地质资料的准确与否有着直接的影响。对水文地质的重视, 更加关系矿工的安全, 如矿井充水性图是综合记录下实测水文地质资料的图纸, 是分析矿井充水规律, 开展水害预测、制定防治水措施的重要依据, 这些资料的可靠和准确与否, 对于煤矿生产意义非同寻常。

(2) 可有效预防煤矿不安全事故的发生。重视水文地质工作, 分析煤矿生产前期的勘察情况, 必须对矿井进行资料的调查与搜集, 核查其废旧老窖以及小煤矿等, 标出井口的具体位置以及开采的时间年限和开采范围等, 并对出水点与积水情况详细记录, 对地下水文地质条件进行全面的掌握, 做好预防透水的一切准备工作, 从而有效确保矿井安全, 防止不安全事故的发生。

(3) 重视对地下水文状况的了解, 认清和掌握煤矿开采区以及掘巷道的影响, 水文地质与其都有着很大的关系, 如果把握不当, 将会对生产造成非常大的影响, 全面掌控这些, 将在很大程度上减少无用功的发生, 减少浪费状况的出现。

(4) 水文地质对煤矿水文的预测预报是一种有益的探索。水文预测预报是指导煤矿井巷施工和生产的一种重要手段, 其主要的表现是:可以有效避免重大透水施工问题的发生, 为制定安全技术措施提高依据, 指导煤矿的安全生产。

2 煤矿水文地质工程的类型划分及水害形式

2.1 类型

自然充水水源和人为充水水源是矿床充水水源两个重要组成部分, 其中自然充水水源包括大气降水和地表水水源、围岩地下水水源, 人为充水水源包括袭夺水、老窑水。一般来说, 煤矿正常涌水量和最大涌水量相差越大, 表明地表水与井下的沟通越好。随着雨季的来临, 井下涌水量剧增, 煤矿必须有足够的备用水泵, 否则将导致淹井。出现暴雨洪涝时, 最有效的措施是停产撤人, 等到暴雨结束后, 首先应开展隐患排查, 确定没有安全隐患后再进行复产。

2.2 水害形式

国内划分水害类型, 主要根据充水水源、导水通道、危害形式、经济损失、人员伤亡和时效特征等来进行划分的。充水水源是赋存于矿体和其周围岩层中, 以及与之存在水力联系, 并在开采过程中造成矿坑持续涌水或突水的水源的总称;导水通道是这些水源进入矿坑的途径;危害形式主要指具有温度异常和腐蚀性等特征的矿坑涌水或突水;经济损失和人员伤亡指矿坑涌水所造成的直接经济损失大小和人员伤亡数量;时效特征主要指矿坑涌水或突水与采掘工程推进之间的时间关系。

如果按照煤矿水害充水水源性质划分, 煤矿水害有天然和人为两大类。

天然充水水源型水害包括以大气降水为直接补给源的煤矿水害、地表水充水水源型煤矿水害和地下水充水水源型煤矿水害, 湖泊、河流、水库都算地表水充水水源。

人为充水水源型水害包括地下水袭夺水源型煤矿水害和井下老空积水型煤矿水害。大气降水是地下水的主要补给源, 往往致灾时间与大气降水时间同步, 或稍晚于大气降水时间。而灾害的严重性与降水强度和降水量有关, 一般与降水量呈正比。地表水体一般分布比较集中, 水量较大, 采矿活动及其影响范围一旦与其形成水力联系, 致灾性较强。

3 煤矿矿区预防及解决措施水文地质灾害的措施

在实际中, 基层技术人员和管理人员, 都务必树立安全第一的思想认识, 根据煤矿水文地质的现状总结经验和教训, 不断更新技术手段, 有效防范水文地质灾害的发生。

(1) 煤矿建设生产中始终坚持“预防为主、安全第一”的原则。在建设生产过程中, 要把握好“双基”建设工作主线, 扎实做好建设生产, 将防治水工努力做好。不断健全防治水的安全管理体系, 将矿井防治水工作当成第一要务。同时还应不断加强对防治水队伍的管理, 建立专门的水文地质机构, 结合当前的管理现状, 加强对技术人员的培训与管理。对近些年来发生的重大水害事故进行突出重点的调查研究, 分析和总结经验, 通过对以往案例的分析研究, 找出相关规律, 做好矿山开采中水害预防工作, 为煤矿生产最终决策提供有效的基础资料。

(2) 不断深化对水文地质基础工作的研究, 对水文地质的补充调查应当有计划的开展, 对其勘探工作也应有目的的进行, 对水文地质条件的勘探方法可采取物探或者钻探的方式进行。水文观测工作应逐步进行完善, 建立各含水层水质数据库, 对水文地质进行观测和编录, 同时绘制石门、巷道的实测水文地质剖面图或展开图。水害防治应当遵循如下原则“预防预报, 有疑必探, 先探后掘, 先治后采”对于防治水规划和计划应当细致编制, 并进行不断的补充和完善。

(3) 做好井下防探水措施。根据每年的实际情况, 在雨季来临前对矿井防治水工作进行专业全面的排查, 对于排查出有隐患的可制定相应的整改措施, 做好超前预防工作, 将水害隐患扼杀在萌芽状态。对于矿区的水害类型、具体特点以及危害程度都应全面掌握, 得出具有指导意义的报告, 用以处理整个矿区的水害防止工作, 保障煤矿生产的安全顺利进行。

4 结语

煤矿生产中水文地质是一项艰巨的工作, 对于煤矿安全也起着重要的意义。我国在煤矿水文地质勘探方面的重视程度较大, 因此务必把握好这一机会, 提高矿山预防水文灾害的能力, 促进矿山经济的持续大发展。

参考文献

[1]林瑞宗.工程勘察中的水文地质问题不容忽视[J].商情, 2012 (10) :230.

[2]张宝英.工程地质勘察中的水文地质问题综论[J].科技创新导报, 2011 (7) :115.

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