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        地質(zhì)災害預防中地下水資源勘察技術的應用

        2022-09-06 15:38:34康祿榮
        工程建設與設計 2022年16期
        關鍵詞:成孔水文地質(zhì)含水層

        康祿榮

        (青海省環(huán)境地質(zhì)勘查局,西寧 810000)

        1 引言

        我國幅員遼闊,不同區(qū)域之間地質(zhì)條件差異較大,滑坡、泥石流等不同地質(zhì)災害時有發(fā)生。分析地質(zhì)災害需要重視水文地質(zhì)條件,在分析地下水資源勘查結(jié)果的基礎上,提出地質(zhì)災害預防的策略與方案。因此,地質(zhì)災害預防工作中,對地下水資源勘察技術的應用進行分析具有重要的理論與實踐價值。

        2 水文地質(zhì)勘查的價值

        地下水勘查的價值主要表現(xiàn)為:(1)地下水勘查是地質(zhì)勘測的重要組成部分,工程地質(zhì)與水文地質(zhì)之間存在一定聯(lián)動性,二者相互制約。通過地下水勘查工作的順利開展,能確保地質(zhì)勘測結(jié)果的可靠性與全面性[1]。(2)地下水與巖土體相互作用,尤其是一部分地質(zhì)復雜的區(qū)域,對地下水進行詳細的勘查可以了解巖層變化,為地質(zhì)災害防控提供參考。

        3 影響地下水資源勘查的因素

        3.1 地質(zhì)狀況

        我國幅員遼闊,在不同的地區(qū)進行水資源勘查時,遇到的地質(zhì)情況各不相同,所以,在水資源勘查中,地質(zhì)狀況(包括巖層發(fā)育程度、裂隙分布、結(jié)構(gòu)特點等)是重要影響因素。

        3.2 自然環(huán)境

        水資源勘查中會受到自然環(huán)境的影響,如地形狀況、降水狀況等,會使地下水位發(fā)生變化,進而影響水資源勘查工作的開展。所以,在水資源勘查期間要關注自然環(huán)境,確??辈楣ぷ鞯捻樌_展[2]。

        4 地質(zhì)災害預防中地下水資源勘察技術應用

        4.1 地下水位測定技術

        地下水位測定要注意兩個要點:(1)對多層含水層進行測定,需做好止水措施;(2)在測定靜止水位期間,需針對含水層的滲透性對地下水位的穩(wěn)定時間進行確定。

        分層止水采用的方式為錐形止水器坐封止水。成孔時,使用鉆鋌加壓的方式成孔,按照成孔孔徑確定鉆頭,一般選擇φ152 mm 與φ245 mm 的組合剛齒輪鉆頭,這樣能對回轉(zhuǎn)扭矩予以控制,鉆進速度更快。鉆進采取正循環(huán)減壓回鉆,合理控制鉆孔垂直度,使偏差在1°以內(nèi)[3]。首先,使用245 mm 鉆頭鉆進,在鉆到設計止水位后,更換為152 mm 鉆頭繼續(xù)鉆進,將含水層鉆穿厚替漿成孔。同時要對泥漿進行有效控制,成孔時按照項目特征及場地地層巖性采用原土造漿的泥漿液。

        測定靜止水位時,可以使用微水試驗(Slug 試驗),該方法可以根據(jù)勘察現(xiàn)場的水文地質(zhì)參數(shù)計算水位。Slug 試驗方法所使用的模型為Hvoreslev,相關參數(shù)可以使用直線圖解法求出,計算采用式(1)、式(2):

        式中,H(t)為鉆孔中的水頭變化量;H0為鉆孔孔管套半徑;Re為斯格拉實驗的影響半徑;rW為過濾管半徑;T0為滯后時間。

        4.2 水文地質(zhì)參數(shù)

        水文地質(zhì)參數(shù)主要有滲透系數(shù)、導水系數(shù)、給水度等,具體見表1。

        表1 水文地質(zhì)參數(shù)

        首先,根據(jù)式(3)確定越流補給量:

        式中,E為越流補給量;H為承壓水頭測壓水位;Δt為計算時段。K′為含水層頂(底)板弱透水層的垂直滲透系數(shù);m′為含水層的厚度;h為計算含水層的水位或開采漏斗的平均水位。

        4.3 流動測定技術

        K

        r

        B

        t

        r

        c

        測定地下水流動情況時,需對多項參數(shù)予以確定,有流向、流速與流量3 個指標。測定時,需分別采用不同的方法。

        4.3.1 流向測定

        使用幾何方法對流向進行確定,測量點至少為3 個,呈三角形分布。按照巖土的滲透性、地形坡度等確定測點間距,間距一般為50~100 m。首先,對3 個測孔進行測量,可以分別測出地下水位[4]。水位最高的測孔與最低的測孔可以使用直線連接,與第三個測孔的水位相同的點的位置需標出。連接第三個側(cè)孔與標出的位置,確定為地下水等水位線。地下水的流向可以通過地下水的流向、等水位線方向、地下水位高低綜合判斷。

        4.3.2 流速測定

        采用充電法測定地下水流的速度,使用DUK-2 測量儀器。確定鉆孔為測量中心,逐漸向四周輻射,測線布置要以斜上方角度為依據(jù),每條測線測量電極距離要均等一致。電極測量含水層位置時,要求電極B 需在鉆孔的180 m 附近放置,與鉆孔的距離需控制在1 500 m 以上[5]。

        4.3.3 流量測定

        在地下水資源的綜合評價中,流量是十分重要的參數(shù),可以采用曲線分割法對地下水的流量進行測定。在達西定律理論中,地下水在土壤中的流動不會受到水深的限制,但會受到坡度的影響。假設地下蓄水區(qū)域為一個地下水庫,這樣地下水庫在洪水退水段沒有入流,地下水庫的流量通過式(5)計算:

        式中,S為地下水庫蓄水量;G為地下水庫流量;K為具有時間量綱的蓄量系數(shù)。

        4.4 抽水與壓水試驗

        4.4.1 抽水試驗

        抽水試驗的理論基礎為地下水井流理論,在井孔中抽水觀察,確定含水層的水文地質(zhì)參數(shù),對含水層的富水性及一些水文地質(zhì)條件進行判斷。抽水試驗中所使用的實驗儀器設備有過濾器、離心泵、空壓機等。采用電測水位計對水位進行觀測,水位較淺時,可以使用浮標水位計。抽水實驗成孔應采用清水鉆孔以及泥漿護壁鉆孔工藝,做好洗井工作。根據(jù)現(xiàn)場抽水場地情況,在排水過程中要確定好排水方向與距離。抽水實驗過程中要對抽水孔的用水量、觀測孔的動水位等進行觀測與記錄。通過抽水實驗可以得到滲透系數(shù)、影響半徑這兩水文地質(zhì)信息。

        4.4.2 壓水試驗

        壓水實驗能對巖石層的堅固性與穩(wěn)定性進行了解,分析地形是否會對工程項目產(chǎn)生影響。壓水實驗的主要目的是分析地質(zhì)特點、地形地勢等是否會對水資源勘察工程產(chǎn)生影響,為水資源勘察工作的開展提供精準的數(shù)據(jù)信息。實驗采用分段壓水法,鉆孔壓水實驗應隨鉆孔的加深自上而下用單栓塞分段隔離進行,單獨對巖石完整、孔壁穩(wěn)定的孔段進行試驗。使用壓力表或者壓力傳感器測壓,地下水位流量使用自動記錄儀測量。通過試驗可以得到巖體滲透系數(shù)K,并通過對p-Q(穩(wěn)定徑流-非穩(wěn)定徑流)曲線等內(nèi)容進行分析,對當?shù)氐刭|(zhì)條件與水文條件進行確定,為工程施工開展提供條件。

        5 結(jié)語

        地質(zhì)災害預防中,地下水資源勘察技術的應用具有重要意義,為確保地下水資源勘察效果,為地質(zhì)災害預防提供可靠支持,要針對實際情況采取更加有效的手段進行地下水資源勘察。同時,也要計算好各項參數(shù),保證參數(shù)計算的精準性,為地質(zhì)災害預防提供可靠參考。

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