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        鉆孔井點抽水試驗在擬建深茂鐵路恩平站供水水文地質(zhì)勘察中的應(yīng)用分析

        2015-12-16 11:58:34楊志明
        西部探礦工程 2015年2期
        關(guān)鍵詞:出水量井點第四系

        楊志明

        (深圳市巖土綜合勘察設(shè)計有限公司,廣東深圳518172)

        鉆孔井點抽水試驗在擬建深茂鐵路恩平站供水水文地質(zhì)勘察中的應(yīng)用分析

        楊志明*

        (深圳市巖土綜合勘察設(shè)計有限公司,廣東深圳518172)

        擬建深茂鐵路恩平站,計劃使用地下水作為車站清潔及冷卻用水,因此進行供水水文地質(zhì)勘察,確定地下水源,本勘察利用鉆孔井點抽水試驗,確定滿足要求的單井穩(wěn)定出水量,完成供水水文地質(zhì)勘察任務(wù)。

        深茂鐵路恩平站;供水水文地質(zhì)勘察;鉆孔井點抽水試驗

        1 概述

        擬建深茂(深圳到茂名)鐵路恩平站,位于廣東省恩平市東成鎮(zhèn),車站中心里程為DK210+300,車站設(shè)到發(fā)線3條,設(shè)基本站臺1座,中間站臺1座,車站近期到發(fā)客運量為75萬人/年,遠期為109萬人/年,最高聚集人數(shù)800人。因車站擬使用地下水作為清潔及冷卻用水,供水要求為120t/d,故需對車站場地進行供水水文地質(zhì)勘察,尋找并確定滿足要求的地下水源。

        2 場地水文、工程地質(zhì)條件

        2.1 地形地貌

        擬建場地為丘陵地貌,地面高程介于21.70~38.70m,丘坡自然坡度介于10°~15°,植被發(fā)育,谷地多辟為農(nóng)田及魚塘。

        2.2 地層巖性分布

        根據(jù)勘探揭示,場地的地層按其成因分類主要有第四系人工填土層、第四系沖洪積土層、第四系全新統(tǒng)坡殘積層,以及侏羅系基巖地層。

        (1)第四系人土填土層:素填土,褐黃色、褐灰色,稍濕,松散,由粘土及砂、碎石等組成,頂部常見植物根系。平均厚度為1.10m。由人工種植、挖填魚塘、修筑道路等活動形成,場地局部地段地表有分布。

        (2)第四系沖洪積層:

        ①淤泥質(zhì)粘土,灰黑色,軟塑,主要成分為粘粒,含少量有機質(zhì),稍具臭味,分布于谷地池塘、溝渠等底部,平均層厚0.80m。

        ②粉質(zhì)粘土,淺灰、褐黃、褐紅、灰黃等色,可塑—硬塑,主要成分為粘粒,粘性一般,局部夾砂、礫石等雜物,分布于谷地,平均層厚5.80m。

        (3)第四系全新統(tǒng)坡殘積層:粉質(zhì)粘土,黃褐色,硬塑,土質(zhì)不均,含少量碎石,切面粗糙。分布于丘坡表層或谷地覆蓋層的底部,由下伏侏羅系基巖風(fēng)化殘積而成,平均層厚3.80m。

        (4)侏羅系基巖:

        ①全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖,褐紅色,原巖風(fēng)化劇烈,其結(jié)構(gòu)、構(gòu)造已全部破壞,巖芯呈土狀,手捏易碎。平均層厚18.20m。

        ②強風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖,褐紅色,風(fēng)化裂隙發(fā)育,巖芯呈柱狀及塊狀,巖質(zhì)軟,錘擊聲悶,易碎。平均層厚20.50m。

        泥質(zhì)粉砂巖含泥質(zhì)均一性差,造成巖石軟硬不均,導(dǎo)致巖石受風(fēng)化程度不均,常使巖石不同的風(fēng)化層交替呈現(xiàn)。

        2.3 地質(zhì)構(gòu)造

        根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料,推測車站場地有一小型斷裂通過,其性質(zhì)、規(guī)模不明。

        2.4 場地水文地質(zhì)條件

        (1)地表水。擬建場地為丘陵地帶,分布有小型池塘及灌溉溝渠,水位及水量受季節(jié)性降雨及人工灌、排干涉等因素影響較大。

        (2)地下水。場地地下水由第四系孔隙水、基巖裂隙水以及構(gòu)造裂隙水組成,孔隙水賦存于第四系覆蓋層中,水量貧乏?;鶐r裂隙水及構(gòu)造裂隙水存貯于基巖中,水量受裂隙的發(fā)育程度及其連通性影響而變化較大。場地地下水接受大氣降水以及池塘、溝渠地表水體入滲補給,地下水位在谷地埋藏較淺,在丘坡埋藏較深,勘察期間測得地下水埋深介于0.60~15.50m間(標高介于15.88~35.08m間)。

        3 供水水文地質(zhì)勘察工作——鉆孔井點抽水試驗的應(yīng)用

        本次供水水文地質(zhì)勘察,目的為尋找并確定滿足水量要求的地下水源,因受場地、上工期、經(jīng)濟效益等條件限制,本次供水水文質(zhì)勘察未做大規(guī)模的水文地質(zhì)調(diào)查工作,而以鉆孔井點抽水試驗為主,通過抽水試驗確定符合要求的供水源地。

        場地第四系覆蓋層中未見砂土層、碎石土層等富水地層分布,本次鉆孔井點抽水試驗?zāi)繕说貙訛榛鶐r全—強風(fēng)化層及斷裂破碎帶,共布置了第一、第二2個鉆孔井點抽水試驗工作。

        3.1 第一鉆孔井點抽水試驗工作

        第一鉆孔井點位于場地內(nèi)一谷地底部。

        (1)第一鉆孔地層分布及其水文地質(zhì)特征:

        ①0.00~6.30m為沖洪積粉質(zhì)粘土層,微透水,富水性差。

        ②6.30~14.20m為殘積粉質(zhì)粘土層,弱透水,富水性差。

        ③14.20~21.00m、28.30~36.70m、50.60~64.00m等深度為全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖,土狀,局部夾強風(fēng)化巖塊,弱透水,富水性差。

        ④21.00~28.30m、36.70~50.60m、64.00~76.90m(終孔)等深度為強風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖,巖質(zhì)軟,裂隙發(fā)育,多呈閉合狀,由粘土礦物充填,少量張開狀,巖芯完整,透水性弱—中等,富水性差—一般。

        (2)第一鉆孔井點孔內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)置。鉆孔內(nèi)徑146mm,孔內(nèi)0.00~22.00m為內(nèi)徑127mm套管,22.00~62.80m為內(nèi)徑127mm濾管,62.80~67.50m為內(nèi)徑127mm沉淀套管,抽水泵位于孔內(nèi)45.00m。

        (3)第一鉆孔井點抽水試驗成果。第一鉆孔井點穩(wěn)定地下水位埋深為4.50m,抽水試驗孔段為22.00~62.80m,進行最大、中間、最小3次降深抽水,各次試驗參數(shù)及其成果如下:

        ①最大降深 S1=38.60m,穩(wěn)定出水量 Q1= 102.77m3/d,單位降深出水量q1=0.11m3/h·m,屬非淹沒過濾器井壁進水,用公式k=及 R=10S進行計算得:滲透系數(shù)k1=0.055m/d,影響半徑R1=91m;

        ②中間降深S2=27.50m,穩(wěn)定出水量Q2=94.12m3/d,單位降深出水量q2=0.14m3/h·m,屬非淹沒過濾器井壁進水,用公式k=及R=10S進行計算得:滲透系數(shù)k2=0.069m/d,影響半徑R2=72m;

        ③最小降深S3=8.20m,穩(wěn)定出水量Q3=37.39m3/d,單位降深出水量q3=0.19m3/h·m,屬淹沒過濾器井壁進水,用公式k=及R=10S進行計算得:滲透系數(shù)k3=0.093m/d,影響半徑R3=34m。

        三次降深抽水試驗成果“涌水量—水位降深(Q-S)曲線圖”及“單位涌水量—水位降深(q-S)曲線圖”見圖1中曲線Ⅰ。

        根據(jù)上述試驗結(jié)果,第一鉆孔井點出水量為65.15~102.77m3/d(相當于65.15~102.77t/d),小于120t/d,未能滿足車站供水要求。

        3.2 第二鉆孔井點抽水試驗工作

        第二鉆孔井點位于場地推測的斷裂通過地段。

        (1)第二鉆孔井點地層分布及其水文地質(zhì)特征:

        ①0.00~5.50m為沖洪積粉質(zhì)粘土層,微透水,富水性差。

        ②5.50~8.50m為殘積粉質(zhì)粘土層,弱透水,富水性差。

        ③8.50~14.40m、39.40~44.00m、53.00~66.50m等深度為全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖,土狀,弱透水,富水性差。

        ④14.40~39.40m、66.50~76.73m(終孔)等深度為強風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖,巖質(zhì)軟,裂隙發(fā)育,巖芯呈柱狀及塊狀,透水性弱—中等,富水性差—一般。

        ⑤44.00~53.00m揭露斷裂破碎帶,裂隙極發(fā)育,巖芯破碎,石英脈,石英團塊大量發(fā)育,巖芯見較多的水蝕坑穴,透水性及富水性中等。

        (2)第二鉆孔井點孔內(nèi)結(jié)構(gòu)設(shè)置。鉆孔內(nèi)徑146mm,孔內(nèi)0.00~35.00m為內(nèi)徑127mm套管,35.00~59.50m為內(nèi)徑127mm濾管,59.50~64.50m為內(nèi)徑127mm沉淀套管,抽水泵位于孔內(nèi)42.50m。

        第二鉆孔井穩(wěn)定地下水位埋深為4.10m,抽水試驗孔段為35.00~59.50m,進行最大、中間、最小3次降深抽水,各次試驗參數(shù)及成果如下:

        ①最大降深 S1=22.70m,穩(wěn)定出水量 Q1= 222.15m3/d,單位降深出水量q1=0.41m3/h·m,屬淹沒過濾器井壁進水,用公式k=及R=10S進行計算得:滲透系數(shù)k1=0.265m/d,影響半徑R1=113m;

        ②中間降深 S2=13.20m,穩(wěn)定出水量 Q2= 178.66m3/d,單位降深出水量q2=0.56m3/h·m,屬淹沒過濾器井壁進水,用公式k=及 R=10S進行計算得:滲透系數(shù)k2=0.357m/d,影響半徑R2=82m;

        ③最小降深S3=7.30m,穩(wěn)定出水量Q3=137.91m3/d,單位降深出水量q3=0.79m3/h·m,屬淹沒過濾器井壁進水,用公式k=及R=10S進行計算得:滲透系數(shù)k3=0.577m/天,影響半徑R3=55m。

        三次降深抽水試驗成果“涌水量—水位降深(Q-S)曲線圖”及“單位涌水量—水位降深(q-S)曲線圖”見圖1中曲線Ⅱ。

        圖1 鉆孔井點抽水試驗成果圖

        根據(jù)試驗結(jié)果,第二鉆孔井點出水量為130.30~205.54m3/d(相當于130.30~205.54t/d),大于120t/d,滿足車站供水要求,可作為車站供水地下水源地。

        4 鉆孔井點抽水試驗成果分析

        如圖1所示,第一鉆孔井點抽水試驗成果曲線Ⅰ代表含水層分布范圍較小,含水層的滲透性和地下水補給條件較差,出水量較?。坏诙@孔井點抽水試驗成果曲線Ⅱ代表含水層的滲透性、補給條件好,出水量大,且水量滿足設(shè)計要求,因此選擇第二鉆孔井點地段作為車站地下水供水源地是適宜的。

        5 結(jié)束語

        建設(shè)工程項目因生產(chǎn)、經(jīng)營需要進行供水,并進行供水水文質(zhì)勘察以尋找地下水源地時,因場地范圍、勘探工期、以及經(jīng)濟效益條件等限制,不一定能進行長期、大規(guī)模的水文地質(zhì)調(diào)查工作,因此布設(shè)適當?shù)乃牡刭|(zhì)勘探鉆孔,揭示含水地層,并進行鉆孔井點抽水試驗,確定單井的穩(wěn)定出水量,以滿足項目用水要求,抽水試驗的鉆孔井點也可直接作為以后的生產(chǎn)用井,因此,鉆孔井點抽水試驗不失為一種簡單易行,經(jīng)濟高效的供水水文地質(zhì)勘勘察方法。

        [1]工程地質(zhì)手冊[M].4版.中國建筑工業(yè)出版社.

        [2]鐵路工程地質(zhì)手冊[M].中國鐵道出版社,1999.

        [3]TB10049-2004 J339-2004鐵路工程水文地質(zhì)勘察規(guī)程[S].

        [4]GB50027-2001供水水文地質(zhì)勘察規(guī)范[S].

        [5] 吳吉春,薛禹群.地下水動力學(xué)[M].南京大學(xué).

        TV53

        B

        1004-5716(2015)02-0108-03

        2014-12-17

        楊志明(1973-),男(漢族),廣東深圳人,工程師,現(xiàn)從事水工環(huán)地質(zhì)技術(shù)工作。

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