❶ 淺層地熱能抽水回灌試驗
抽水試驗是通過抽水設備從井中連續抽水,並記錄水位、水量、水溫的變化來測定含水層的滲透性能和水文地質參數的試驗;回灌試驗是向井中連續注水,並記錄水位、水量的變化來測定含水層滲透性能和水文地質參數的試驗;抽水回灌試驗在抽水與回灌共同作用下,測定水位、水量和水溫在試驗過程中的變化,確定單井出水能力和回灌能力的試驗。根據河南省主要城市所處的水文地質單元與淺層地熱能賦存特徵,以下列舉了5組抽水回灌試驗成果。
一、試驗地段選擇
1.試驗區水文地質條件
(1)安陽市試驗區
1)地下水的埋藏條件與富水性:試驗區位於安陽市區西南部,地貌上屬於安陽河沖洪積扇。安陽河沖洪積扇是中、晚更新世及全新世後期次復合堆積而成的,具有明顯的上細下粗的二元結構。其三面被丘陵崗地環繞,向東敞開,呈向東傾的簸箕狀,封閉條件較好,構成一個完整的水文地質單元。
試驗區地形平坦,表層多為粉土,有利於大氣降水的補給,含水介質由中上更新統砂、卵礫石層組成(圖4-1),試驗區一帶主要是開采淺層(100m以上)地下水,淺層地下水儲存在安陽河沖洪積扇鬆散裂隙水儲水介質中,其底部為下更新統泥礫或黏土組成的隔水層。
試驗區主要的儲水介質是中、上更新統沖洪積卵礫石及半膠結鈣礫石層(圖4-2)。該處卵礫石層頂板埋深26.4m,略向東傾伏,厚約32m,其成分主要為灰岩,次為石英砂岩,粒徑一般為0.2~5cm,大者可達10cm,磨圓度好,分選性差,含砂量約10%~30%,局部夾有黏土透鏡體。單井涌水量每天約5000m3/5m,水位埋深37.5m,含水介質厚度21m。滲透系數大於200m/d。
圖4-1 安陽市試驗區水文地質剖面圖
圖4-2 安陽市三分庄抽、注水井地層結構柱狀圖
2)地下水化學特徵:試驗區地下水化學類型為HCO3型,礦化度一般小於lg/L,為淡水。
(2)鄭州市高新區試驗區
1)地下水的埋藏條件及富水性:試驗區位於鄭州高新技術開發區東北部慧城小區,含水層為第四系全新統和上更新統沖洪積物,其次為中更新統。150~200m以上地下水可分為淺層及中層地下水,二者具有一定的水力聯系,實際開采也多是混合取水。淺層地下水因埋藏淺,在試驗區一帶,淺層含水層底板埋深約70m,厚約30m。目前,該區已由前些年的農業區轉變為新興的工業區,現城市供水水源為黃河九五灘水源地地下水,加之區內耕地減少,且中深層地下水限制開采,地下水開采強度較低。此外,試驗區東鄰石佛沉沙池,地表水對淺層地下的補給作用較強,地下水水位回升趨勢明顯。
中深層水主要為第四系中、下更新統沖積-湖積層和新近繫上段湖積層。試驗區中深層含水層組頂板埋深90m左右,中深層水是目前城市供水的主要開采層,井深一般在100~300m左右,其含水層岩性為中砂、細砂、粗砂等。200m以淺含水層總厚度約50m。
根據已有鑽孔及抽水資料(圖4-3),淺層與中深層混合水位一般在30m左右。實抽降深20m,單井出水量70m3/h,滲透系數一般為8~10m/d。據鄭州市地下水資源評價結果:高新區地下水可采模數每年為13.42×104m3/km2,目前開采利用率僅46%,有擴大開採的能力。試驗區一帶淺層、中層混合水溫為17℃。
2)地下水化學特徵:試驗區淺層地下水水化學類型為HCO3-Ca·Mg型,礦化度604.28mg/L,總硬度為428mg/L;中深層為HCO3-Ca-Na型,礦化度為453.33mg/L,總硬度為273.5428mg/L。
(3)鄭東新區試驗區
1)地下水的埋藏條件及富水性:試驗區處於黃河沖積平原,地表岩性為粉土,水位埋深10.6m。據鑽孔資料(圖4-4),90m以上共有含水層5層,總厚度約44m,岩性以中細砂、粉細砂為主。實測降深9.6m,單井出水量51m3/h,滲透系數為4.04m/d,水溫為15.9℃。
2)地下水化學特徵:試驗區地下水化學類型為HCO3-Ca·Na型,礦化度為1407mg/L,總硬度為630mg/L。
(4)新鄉市東郭試驗區
1)地下水的埋藏條件與富水性:試驗區位於新鄉市區北部共產主義渠北側,地貌上為古泛流帶。淺部地層岩性為粉質黏土,在40~60m深度內發育有3~4層細砂,總厚度為30~40m,降深5m單井涌水量500~1000m3/d。滲透系數10~15m/d,水位埋深10m左右,水溫16.0℃。
2)地下水化學特徵:地下水化學類型為HCO3-Ca·Na·Mg型,礦化度為1183.2mg/L,總硬度為572.5mg/L。
(5)新鄉市南魯堡試驗區
1)地下水的埋藏條件與富水性:試驗區位於新鄉市鳳泉區西南魯堡。淺部地層岩性為粉質黏土、細砂,45m深度內共有含水層2層,總厚度22m,含水介質為細砂。水位埋深11m,實測降深2.95m單井涌水量37.19m3/d,滲透系數12.3m/d,水溫16.0℃。
2)地下水化學特徵:地下水化學類型為HCO3·Cl--Mg·Ca·Na型,礦化度為999.66mg/L,總硬度為547.5mg/L。
圖4-3 鄭州市高新技術開發區油、注水井地層結構
2.試驗場地布設
5組抽回灌試驗場地分別位於沖洪積扇、山前沖洪積斜平原、沖積平原,代表了沖洪積卵礫石、沖湖積、沖積粗砂、中砂、細砂含水層的抽水、回灌能力(表4-1)。抽水、回灌方式有一抽一回、一抽二回(圖4-5),如新鄉市東郭試驗採用一抽一回方式,試驗過程中,超出回灌井回灌能力的水量再回灌於抽水井。
圖4-4 鄭州新區抽、注水井及地層結構
表4-1 試驗井基本情況表
圖4-5 新鄉東郭注水試驗場地布置
河南省城市淺層地熱能
二、試驗方法與質量
1.試驗方法
抽水試驗分別採用單孔穩定流和孔組非穩定流方法。回灌試驗採用自流回灌方式,回灌時保持回灌孔水位穩定,計量注水。
(1)觀測內容與精度
試驗過程中觀測抽水孔和觀測孔水位,抽水孔的出水量、水溫、氣溫,注水孔的回灌量與水位等。
主要觀測工具為雙股平行線和水位計,觀測精度:抽水孔水位讀數到厘米,觀測孔水位讀數到毫米;抽水量和回水量採用水表測量,讀數到0.1m3;水溫、氣溫讀數到0.5℃。
(2)觀測方法
1)單孔穩定流抽水試驗:單孔穩定流抽水試驗進行一次最大降深的穩定流抽水。抽水試驗時,動水位和出水量觀測時間為抽水開始後的第5、10、15、20、25、30min各測一次,以後每隔30min觀測一次;水溫、氣溫每隔2h同步觀測一次。抽水穩定延續時間不少於8h。停抽後進行水位回復觀測,觀測頻率和抽水開始時的相一致,觀測至水位趨於穩定或抽水前的靜止水位。
2)孔組非穩定流抽水試驗:抽水過程中,抽水孔的出水量保持穩定。水位觀測頻率為抽水開始後第1、2、3、4、6、8、10、15、20、25、30、40、50、60、80、100、120min各觀測一次,以後每隔30min觀測一次,水量、水溫、氣溫每隔2h觀測一次。抽水結束後,對抽水孔和觀測孔進行恢復水位的觀測,觀測頻率和抽水開始時的相一致,觀測至水位趨於穩定或抽水前的靜止水位。
3)回灌試驗:採用自然重力回灌法。回灌時及時調整回灌量,考慮到實際回灌時的水位升幅,一般保持回灌孔內水位埋深穩定在2~4m。觀測方法及頻率同穩定流抽水試驗。
(3)水樣採取
抽水試驗結束前採取水質全分析樣,並填寫水樣采樣記錄卡,水樣送實驗室測試。
分析項目包括含砂量、色、嗅和味、渾濁度、肉眼可見物、pH值、氯離子、硫酸根、碳酸氫根、碳酸根、氫氧根、鉀離子、鈉離子、鈣離子、鎂離子、總硬度、溶解性總固體、銨根、全鐵、磷、硝酸根、亞硝酸根、氟化物、高錳酸鹽指數共24項。
2.試驗質量
1)抽水、回灌試驗參照的技術標准主要有:《供水水文地質勘察規范》(GB50027-2001)、《淺層地熱能勘查評價技術規范》、《水樣的採取、保存和送檢規程》、《地源熱泵系統工程技術規范》(GB50366-2005)等。
2)為確保試驗質量,抽水開始前,對參與觀測的人員進行觀測技術培訓,統一觀測記錄格式與要求;
3)抽水前所有設備准備就緒,排水工程完備,觀測工具、人員到位。
4)測線採用伸縮性小的高質量雙股平行線,減小觀測誤差。
5)同一觀測井觀測人員與測具固定,觀測數據填寫及時准確,清晰、內容齊全。
6)觀測資料及時整理,發現問題及時解決,保證資料的完整性。
三、試驗成果
1.參數計算方法與結果
根據單孔穩定流抽水試驗資料,按下式計算含水層滲透系數K
河南省城市淺層地熱能
根據注水孔試驗資料,按下式近似計算滲透系數K
河南省城市淺層地熱能
按下式計算單位抽水量q 抽或單位回灌量q回:
q抽=Q抽/S;q回=Q回/S
式中:K為滲透系數,單位為m/d;Q為穩定的出水量或注水量,單位為m3/d;H為潛水含水層厚度,單位為m;S為水位降深或升幅,單位為m;R為影響半徑,取經驗值,單位為m;r為過濾器半徑,單位為m;L為試驗段或過濾器長度,單位為m。
計算結果見表4-2。收集的部分回灌試驗成果如表4-3。
表4-2 抽水、回灌試驗成果一覽表
表4-3 收集的回灌試驗成果表
2.回灌量大小的影響因素分析
回灌量的大小受成井結構與質量、水文地質條件等多種因素影響。
含水層岩性是決定回灌量的基本因素。由表4-2可知,不同含水層的抽、注水試驗求得的滲透系數比值分別為:以粗砂、礫石為主的含水層為1.96~2.81,以中砂、中細砂為主的含水層為3.28~8.50。表明含水層顆粒越粗,抽、回灌水能力越接近,即含水層顆粒越粗越容易回灌。
水位埋深對總回灌量的大小影響明顯,回灌量與水位埋深成正比。以鄭州高新區和鄭東新區兩組回灌試驗對比,二者含水層岩性相似,均以中細砂為主,含水層滲透能力近似,高新區靜水位埋深為34m,鄭東新區僅為10.6m,響應的高新區回灌量為42m3/h,鄭東新區只有12.56m3/h。
濾水管結構對回灌量有直接影響。含水層岩性近似地段,使用鋼質橋式濾水管成井的回灌量明顯大於使用水泥濾水管井(表4-3)。
綜合發現:卵礫石含水層地區,單位回灌量為單位抽水量的70%以上;粗砂、中砂含水層地區,單位回灌量約為單位出水量的70%~40%;中細砂含水層地區,單位回灌量約為單位出水量的50%~30%;細砂、粉砂含水層地區,單位回灌量小於單位出水量的30%。
3.抽水、回灌井數比例的確定
單位抽水量和單位回灌量之比可作為確定回灌井數的主要依據。根據上述試驗成果,考慮到長期回灌時回灌井可能的堵塞情況,在地下水靜水位埋深大於10m的條件下,地溫空調井抽、灌井數比例確定如表4-4。
4.地溫空調井運行對地下水環境的影響
(1)對地下水溫度的影響
研究區地溫空調井抽水井中水溫一般約16~20℃,回水管道中水溫供暖期一般在10~15℃,比抽水井中地下水溫度低2~7℃,製冷期一般在18~25℃,比抽水井中地下水溫度高1~8℃。根據對地溫空調井地下水溫度監測(圖4-6、圖4-7),地溫空調運行時對地下水溫度階段性影響較明顯。
表4-4 地溫空調井抽水、回灌井數比例確定
圖4-6 鄭州市兒童醫院地下水埋深與抽水井水溫動態曲線
圖4-7 鄭州嵩陽中學地下水埋深與回灌井水溫動態曲線
製冷期,回灌水溫度一般在19~30℃之間,最高可達35℃;供暖期,回灌水溫度一般在8~15℃ 左右。受回灌水溫度的影響,製冷期使地下水溫度略有升高,供暖期略有下降,但在一個完整的製冷與供暖周期內,地溫空調井回灌對地下水溫度總的持續性影響不明顯。多年溫度動態曲線(圖4-8至圖4-13)也表明研究區地溫空調運行未造成地下水或 土體溫度持續性的升高或降低。沒有觀測到明顯的熱污染現象。
圖4-8 安陽市文峰時代廣場回灌井水溫動態曲線
圖4-9 安陽市五中回灌井水溫動態曲線
圖4-10 中國農業科學院棉花研究所回灌井水溫動態曲線
圖4-11 安陽市廣電局回灌井水溫動態曲線
(2)對地下水水質的影響
根據對鄭州市兒童醫院地溫空調井製冷期運行前(5月5日)、運行期間(8月21日)及運行後(10月29日)的水質采樣、分析(表4-5)和安陽市部分地溫空調系統在運行期間抽水井與回灌井的水質采樣、分析(表4-6)。通過對比發現,淺層地熱能在開發利用過程中,對地下水水質影響不大;元素鋅在回灌井中有明顯升高現象,分析其主要原因是鋅易氧化成鋅離子進入水中,所以,建議不使用鍍鋅鋼管。
圖4-12 安陽市公安局回灌井水溫動態曲線
圖4-13 安陽市喜相逢大酒店回灌井水溫動態曲線
5.抽水、回灌井間距的確定
抽、回灌井的合理間距以不發生熱短路為原則。回灌水到達抽水井的時間(熱短路時間)可用下式表示:
河南省城市淺層地熱能
式中,n為含水層的有效孔隙度;π為圓周率;d為抽水井和注水井距離;B為含水層厚度;Q為穩定的注水量。
根據上式可確定發生熱短路的抽水、回灌井間距臨界值為:
河南省城市淺層地熱能
當抽水井、回灌井距離小於合理間距(d)時將發生熱短路現象。以兒童醫院為例:
兒童醫院的地溫空調工程設計抽水井、灌井數為6眼,其中抽水井深98m回灌井深70m。抽水、回灌井運行模式為兩抽、四灌,3#和6#為抽水井,其餘4眼為回灌井。運行時單井抽水量100m3/h單井回灌量50m3/h。抽、灌井及觀測井的位置分布見圖4-14。
圖4-14 抽、灌井分布圖
表4-5 鄭州市兒童醫院地溫空調井不同時段下水水質對比表
按製冷期熱泵運行時間120d,含水層厚度15.9m,孔隙度0.30,則d為85m,即在回灌量為50m3/h時(相當於塬前沖積平原區),抽、灌井間距大於85m時不會發生熱短路。如單井回灌量達到85m3/h時(相當於黃河沖積平原),則抽、灌井間距大於111m不會發生熱短路。
實際上,3號抽水井和2號回灌井間距為36m。6號抽水井和5號回灌井間距也僅為55m。圖4-7是系統運行時6#抽水井水溫曲線,從溫度變化來看,顯然發生了熱短路現象,其製冷期最高溫度23~24℃,較背景值(20℃)高出3~4℃。供暖期最低溫度17~16℃,較背景值低約3~4℃。
一般熱泵機組正常工作時,要求水的溫度介於2~35℃之間,以保證系統可以正常運行。因此,雖然回灌水引起了熱短路,但溫度變化還在熱泵允許的范圍內,能夠保證系統的運行效率,滿足建築物冷熱負荷的要求。另一方面,城市區多數建築場地不能滿足理論計算的抽、灌井間距要求。大量的觀測資料也說明熱短路現象是普遍存在的。但因回灌水溫度適中,可以保證水源熱泵空調系統的運行效率。而抽、灌水的溫度變化供暖期和製冷期呈現周期性的波動,也反映出水源熱泵空調系統在長期的運行過程中,其水動力場影響范圍內某點的地下水溫度波動的規律性,即在水源熱泵空調系統長期運行過程中,地下水溫度在冷、熱交替中的影響范圍內不會發明顯持續性升高或降低。
表4-6 抽水井與回灌井水質對比表
因此,地溫空調井間距的確定不能僅以熱短路作為依據,而應考慮其回灌水影響范圍內水溫的變化能否滿足熱泵系統運行要求、對地質環境的影響和運行的經濟性。但在條件允許的情況下應盡量滿足井間距要求,以減少熱短路影響,保證系統運行效率。在實際工程中回灌量和含水層厚度差別較大,結合此次對已有地溫空調系統運行效果的調查情況及抽、灌試驗成果,建議細顆粒地層中抽、灌井間距不宜小於40m,卵礫石含水層中間距不宜小於80m。實際工程應用中可根據具體情況調整。
❷ 供水鑄鐵管道用電動試壓泵做什麼試驗的,是注水試驗、還是閉氣試驗啊。
供水管道試壓試驗就是管道打壓,具體方法是:管道充水、排氣一直到充滿為止。不管用什麼方法充水都行,必須充滿。電動試壓水泵是柱塞泵,壓力大流量小,必須有人在旁邊盯著壓力表並且給水泵的水箱注水。現在打壓壓力是1.5倍額定工作壓力,保持壓力30分鍾不漏。
❸ 地面塌陷調查評價成果資料整理
地面塌陷調查工作完成後,要對所取得的各類資料進行整理、分析,並編寫報告。
地面塌陷成果資料包括地面調查資料、工程地質測繪資料、鑽探物探資料和監測資料。
地面調查資料整理內容有:地形地貌資料(重點岩溶地貌資料、地下河或溶洞的地表標志資料),第四系地層岩性資料,地下水的儲量、開采量、補給量資料,基岩地層岩性、地質構造及其與區域地質構造的關系資料,第四紀地質發展史和新構造運動情況資料,水文氣象資料,建築物破壞、地表開裂資料,人類經濟活動情況和經濟發展趨勢等資料。同時提交地面塌陷調查報告,評價地面塌陷危害等級,提出防治方案。
工程地質測繪資料包括:設計書,測繪方法,使用儀器,工程進度,地形圖,宏觀地形地貌和微觀地形地貌資料,岩性工程地質圖,開展抽、滲水試驗、滲透系數、第四系水文地質圖,基岩水文地質圖,地下水等水位線圖和岩溶水徑流圖等資料。
勘探與測試資料包括:勘探點線的布置,鑽孔編錄和鑽孔柱狀圖資料,物探方法、儀器及成果(平剖面圖及物探解譯)資料,第四紀地層資料,隱伏斷裂資料,抽注水試驗資料,地下水基本特徵資料和岩溶率資料。
監測資料整理的內容包括:地質雷達、淺層地震、電磁波、聲波透視(CT)監測資料和地理信息系統(GIS)技術資料等。
地面塌陷勘查報告的主要內容包括:序言,所處地貌單元,第四紀地層岩性及發展史,新構造運動,水文地質條件,經濟發展現狀及經濟發展趨勢,地面塌陷歷史及成因機制,地面塌陷危險性評價(評價方法、危害等級及分區),地面塌陷易損性評價(承災體分類及價值、地面塌陷災害易損性分區),地面塌陷破壞損失評價,地面塌陷防治方案。附圖包括:地形圖,地貌圖,第四系水文地質圖,基岩水文地質圖,地下水等水位線圖,基岩工程地質圖,鑽孔柱狀圖,地質剖面圖,重要斷裂橫剖面圖,物探平剖面圖,基岩等高線圖和地面沉降危害分區圖等。附件包括調查報告、工程地質測繪報告、勘探與試驗報告和監測報告。
❹ 其他試驗
任務分析
本任務簡單介紹其他試驗的方法及技術要求,其中滲水試驗是一種在野外現場測定包氣帶土(岩)層垂向滲透性的簡易方法。注水試驗,當鑽孔中地下水位埋藏很深或試驗層為透水不含水時,近似地測定該岩層的滲透系數。地下水實際流速測定採用示蹤試驗法,可直接用於地下水斷面流量的計算。連通試驗是採用水位傳遞法、示蹤試驗法、氣體傳遞法,確定研究地段上地下水流經具體途徑的一種有效方法。要求了解其他試驗資料的整理與成果應用。
任務實施
(一)滲水試驗
滲水試驗是一種在野外現場測定包氣帶土(岩)層垂向滲透性的簡易方法。在研究大氣降水、灌水、渠水、暫時性地表水流對地下水的補給量時,常需進行此種試驗。
試驗方法主要有試坑法、單環法和雙環法,其中,前兩種方法多用於粗粒岩石和砂性土,後一種方法主要用於黏性土和其他鬆散岩層。
1.試坑法
其方法是在試驗層中開挖一個截面積不大(0.3~0.5m2)的方形或圓形試坑,不斷將水注入坑中,並使坑底的水層厚度保持一定(一般為10cm厚,圖1-3-11),當單位時間注入水量(即包氣帶岩層的滲透流量)保持穩定時,則可根據達西滲透定律計算出包氣帶土層的滲透系數(K),即
水文地質勘察
其中,
水文地質勘察
式中:Q為穩定滲入流量(m3/d);v為滲透水流速度(m/d);ω為滲水坑的底面積,即過水斷面面積(m2);I為垂向水力坡度;Hk為包氣帶岩土層的毛細上升高度(m),可直接測定或用經驗數據;Z為滲水坑內水層厚度(m);L為水從坑底向下滲入的深度(m),可通過試驗前在試坑外側3~4m外和試驗後在坑中鑽兩個小徑鑽孔取土樣,測定其不同深度岩土的含水量(濕度)值的變化,經對比後確定。
圖1-3-11 試坑滲水試驗示意圖
在通常情況下,當滲入水到達潛水面後,Hk=0,又因Z小於L,故由式(1-3-9)計算求得的水力坡度近似等於1(即I≈1)。於是式(1-3-8)可寫成
水文地質勘察
式(1-3-10)說明,在通常條件下,包氣帶土層的垂向滲透系數(K)實際上等於滲入水在包氣帶土層中的滲透速度(v),即等於試坑底單位面積上的滲透水量。
由於試坑法直接從試坑中滲水,未考慮滲入水向試坑以外土層中側向滲入的影響(圖1-3-11),故所求得的K值常常偏大。
2.環滲法
為了克服試坑法側向滲水的影響,常採用環滲法,環滲法有單環法和雙環法。其中單環法是在試坑中嵌入一個鐵環(直徑約35.75cm,高一般為0.5m),以減少側滲,提高精度,雙環法的滲水試驗裝置如圖1-3-12所示,整個裝置置於試坑中,裝置由內、外圓環及馬氏瓶組成。內外環間水體下滲所形成的環狀水帷幕即可阻止內環水向側向滲透,使其豎直滲入,以便用內環滲水資料更精確的計算滲透系數(K),馬氏瓶為定水頭自動給水裝置,為防止沖刷,環內還應鋪設2cm厚的礫石層。試驗時,用兩瓶分別向內、外環注水,並記錄滲水量,直至流量穩定並延續2~4h,即可停止注水,此時通過內環的穩定滲透速度,就是包氣帶岩石的滲透系數,即K=v。一般雙環法的精度高於單環法。
在野外進行滲水試驗時,為了說明試驗過程和滲透速度的變化情況,一般要求在試驗現場繪制滲透速度(v)隨時間(t)變化的過程線(圖1-3-13),其穩定後的v值,即為包氣帶岩土層的滲透系數(K)。由於水體下滲時常常不能完全排出岩層中的空氣,對滲水試驗結果有一定影響。
圖1-3-12 雙環法試坑滲入試驗裝置圖
1—內環(直徑0.25m);2—外環(直徑0.5m);3—自動補充水瓶;4—水量標尺(單位為m)
圖1-3-13 滲透速度與時間關系曲線圖
(二)鑽孔注水試驗
當鑽孔中地下水位埋藏很深或試驗層為透水不含水時,可用注水試驗代替抽水試驗,近似地測定該岩層的滲透系數。注水試驗還可用於人工補給和廢水地下處理研究。
注水試驗形成的流場,正好和抽水試驗相反(圖1-3-14),抽水試驗是在含水層天然水位以下形成上大、下小的正向疏干漏斗,而注水試驗則是在地下水天然水位以上形成反向的充水漏斗。目前一般是採用穩定注水方法,不穩定注水方法很少用。
圖1-3-14 潛水注水井示意剖面圖
一般,注水試驗是向井內定流量注水,抬高井中水位,待水位穩定並延續至符合要求時,可停止注水,觀測恢復水位,對穩定後延續時間的要求,與抽水試驗相同。
對於穩定流注水試驗,其滲透系數計算公式的建立過程與抽水井正好相反,其不同點僅是注入水的運動方向和抽水井中地下水運動方向相反,故水力坡度為負值。
潛水完整注水井,其注(涌)水量計算公式為(圖1-3-14)
水文地質勘察
承壓完整注水井,其注(涌)水量計算公式為
水文地質勘察
注水試驗常常是在不具備抽水試驗條件下進行的,由於洗井往往不徹底或不能進行選井(孔內無水或未准備洗井設備),同一水頭差下注入流量往往比抽水偏小,所以所求得的滲透系數(K)也往往比抽水試驗小得多。
注水試驗所用水源應滿足水量、水質要求。注水試驗的資料整理與抽水試驗相似。
(三)地下水實際流速和流向的測定
地下水實際流速和流向的測定是密切相關的,在測定地下水實際流速前應先測定或確定地下水流向。
1.地下水流向的測定
地下水的流向是闡明區域地下水徑流條件,確定地下水補給方向和流量計算斷面的方向、正確布置地下水取水、排水、堵水截流工程設施以及示蹤試驗井組位置等必不可少的依據。地下水流向的測定(確定)方法主要有:①根據等水線圖確定:即垂直等水位線由高到低的方向就是地下水流向;②物探方法:如用充電法確定地下水流向,詳見有關物探書籍;③三角形井孔法確定地下水流向:大體按等邊三角形布置三個鑽孔(圖1-3-15),並測定天然地下水位,用插值的方法作出等水位線,垂直等水位線由高到低的方向即為地下水流向(圖1-3-15)。
圖1-3-15 地下水流向、流速測定鑽孔布置示意圖
1—投放示蹤劑孔;2—主要流速觀測孔;3,4—輔助觀測孔;5—地下水流向
A,B,C—地下水位觀測孔(水位標高:m)
2.地下水實際流速測定
地下水實際流速,可直接用於地下水斷面流量的計算,判斷水流屬層流或紊流,可研究化學物質在水中的彌散,確定含水層的一些參數以及作為決定地下水灌漿中一些技術措施的依據等。測定地下水實際流速的方法有兩種,一種為示蹤試驗法,另一種為物探方法,這里僅說明前者的試驗方法。
1)測定流速前先測定地下水流向,方法同前。
2)布置投放示蹤劑孔(注入孔)和觀測孔(接受孔)。在地下水流向已知的基礎上,沿地下水流向至少布置兩個井孔,上游孔為投放示蹤劑(或稱指示劑)孔或注入孔,下游孔為觀測孔或接受孔(取樣孔),為防止流向偏離,可在下游孔兩側按圓弧相距0.5~5.0m各布置一個輔助觀測孔(圖1-3-15)。上游孔與下游孔之間距離主要取決於岩石透水性。如為細砂,一般相距2~5m,透水性好的裂隙岩石一般為10~15m。
3)選擇示蹤劑並在注入孔中投放,在觀測孔中進行接受監測。應根據試驗條件和要求選擇合適的示蹤劑。目前我國測定實際流速主要採用的是化學試劑和染料,見表1-3-2。進行試驗時,首先將示蹤劑以瞬時脈沖方式注入投劑孔(注入孔)中的含水層段,然後用定深取樣分析方法或定深探頭(如離子探針等)定時觀測觀測井(接受井)中示蹤劑的出現,待示蹤劑暈的前緣在觀測孔中出現後,應加密觀測(取樣)次數,以准確地測定出示蹤劑前緣和峰值到達觀測井的時間。
表1-3-2 示蹤劑類型、特點和應用條件
4)計算地下水實際流速。因為投放示蹤劑孔與觀測孔的距離是已知的,所以確定地下水實際流速的問題實際上就是確定示蹤劑從投放示蹤劑孔到達觀測孔的時間。示蹤劑在孔隙和裂隙中的運動,不是活塞式的推進,而是以對流-彌散方式進行的,由於空隙通道的復雜性,觀測孔中示蹤劑濃度歷時曲線也是復雜多樣的,它主要取決於岩性、示蹤劑類型及投劑孔和觀測孔間的距離等,一般條件下觀測孔中示蹤劑濃度歷時曲線如圖1-3-16所示。實際上,當所測流速用於供水時,常取b點對應的時間tb參與計算;當用於疏干時,常取a、b間c點所對應的時間tc。則
圖1-3-16 觀測孔中示蹤劑含量變化過程曲線
水文地質勘察
(四)連通試驗
連通試驗實際上是一種示蹤試驗,它是在上游某個地下水點(水井、岩溶豎井、落水洞、地下暗河表流段、坑道等)投入某種示蹤劑,在下游地下水點(除前述各類水點外,尚包括泉水、岩溶暗河出口等)監測示蹤劑是否出現,以及出現的時間和濃度,從而確定其連通情況。連通試驗是確定研究地段上地下水流經具體途徑的一種有效方法,主要用於研究和查明岩溶地下水的運動途徑、速度、地下河系的連通、延展與分布情況、地表水與地下水的轉化關系,以及尋找礦坑(井)涌水的水源與通道,查明水庫漏失途徑,判斷地下水分水嶺的位置等。
由於連通試驗主要是查明地下水系統的補、徑、排條件,因此,對試驗井點布置及試驗方法沒有嚴格的要求,一般多利用現有的人工或天然地下水點和岩溶通道,監測水點應盡可能多,常用的試驗方法簡介如下:
1)水位傳遞法。一般是利用天然的岩溶通道,對天然地下水流進行堵、閘、放水或抽水、注水等,以改變地下水流水位,而在上、下游岩溶水點(包括鑽孔)和其他點上觀測水位、流量的變化,從而確定其連通性及具體途徑。這種方法主要用於查明岩溶管流區岩溶水點間的聯系。但也應考慮到,這種方法可能引起地下水天然流動方向的改變。
2)示蹤試驗法。一般多在岩溶管道發育區和裂隙岩溶區進行此種試驗。常利用天然岩溶水點投放和接收示蹤劑,一般可選用谷糠、鋸屑、石松孢子、漂浮紙片等作為示蹤劑(物)。對於流量較大的地下暗河還可用浮漂式小型定時炸彈和電磁波發射器來查明地下暗河流經途徑和位置。近年來,一種微小彩色塑料粒的示蹤物得到應用,此法除查明水點間連通性外,還可大致估算地下水流速。
3)氣體傳遞法。對無水或非充滿水的通道,可用煙熏、施放煙幕彈等方法,探明通道的連通性及連通程度,但一般只能做近距離試驗。
❺ 以往工作成果搜集與整理
2.1.2.1 目的
統計以往工作區水文地質勘探與調查、環境地質調查、物探、化探等工作成果與完成的工作量,為科學布置本次補充調查與勘探工作服務。
2.1.2.2 基本要求
(1) 1955 年以來的調查區相關資料的統計。
(2) 要細化統計內容,明確以往工作區完成的各類工作量。
(3) 要在成果內容內描述報告份數、頁數及附圖張數和比例尺等。
(4) 統計工作要力求全面、准確,並應包括地質部門以外的其他部門所做的工作。
2.1.2.3 內容
(1) 項目名稱: 原項目的名稱。
(2) 項目編號、項目來源及工作性質: 按任務書有關內容填寫。
(3) 工作范圍: 包括工作區的地理坐標和工作區內的各級行政區,行政區應具體到縣一級。
(4) 項目類別: 水文地質勘察、工程地質勘察,其他。
(5) 項目下達單位、承擔單位及起止時間: 按實際填寫。
(6) 地質測繪: 包括野外水文地質測繪和工程地質測繪的面積、工作比例尺及實測剖面條數和實測剖面位置。
(7)遙感解譯:包括遙感解譯面積、比例尺,成果解譯圖及說明書等。
(8)物探:各類地球物理勘探方法(包括電測深法、電剖面法、電測井法、磁法、重力法、淺層地震、甚低頻或聲頻大地電場、放射性法等),完成的勘探剖面條數及各類物探解譯推斷成果圖件。
(9)化探:化探樣品數量及分析項目數,化探成果圖件。
(10)鑽探:各類地質、水文地質鑽孔(地質勘探孔、水文地質孔、探采結合孔、地質鑽孔、工程地質鑽孔等)數量、總進尺及樣品數目。
(11)抽水試驗:各類抽水試驗類型(單孔抽水試驗、多孔抽水試驗、干擾井群抽水試驗、大型群孔抽水試驗、穩定流抽水試驗、非穩定流抽水試驗、分層抽水試驗、混合抽水試驗、分段抽水試驗等)、數量。
(12)動態觀測:地下水水位觀測水點、水質觀測水點及開采量觀測水點個數。
(13)水質分析:水質簡分析、水質全分析的樣品數量以及微生物、污染物分析樣品數量。
(14)同位素:同位素分析樣品數量及主要分析項目。
(15)其他工作:壓水試驗、鑽孔注水試驗、試坑滲水試驗、連通試驗、示蹤試驗等。
(16)成果主要包括:各種綜合性調查報告、研究成果、圖件以及其內容簡述。
(17)成果提交使用情況(包括其社會經濟效益)。
填寫附表68。
❻ 地面沉降調查成果資料整理
地面沉降調查工作完成後,要對調查過程中所取得的各類資料進行整理、分析,並編寫報告。
地面沉降成果資料包括調查資料、工程地質測繪資料、鑽探物探資料和監測資料。
地面調查資料整理內容有:第四系地層岩性資料;地下水的儲量、開采量、補給量資料;基岩地層岩性、地質構造及其與區域地質構造的關系資料;第四紀地質發展史和新構造運動情況資料;建築物破壞、地表開裂資料;人類經濟活動情況和經濟發展趨勢等資料。同時提交地面沉降調查報告,評價地面沉降危害等級,提出防治方案。
工程地質測繪資料包括:設計書,測繪方法,使用儀器,工程進度,地形圖,地表水入滲、產流、徑流、沖刷以及地表水的流通、灌溉、庫水位及升降資料,開展滲水試驗、滲透系數、地下水位等深線圖等資料。
鑽探與物探資料包括:勘探點線的布置,鑽孔編錄和鑽孔柱狀圖資料,物探方法、儀器及成果(平剖面圖及物探解譯)資料,第四系地層資料,隱伏斷裂資料,抽注水試驗資料和地下水基本特徵資料。
監測資料整理的內容包括:分層標、基岩標、孔隙水壓力標、水準點、水動態監測網、水文觀測點、海平面預測點的設置,水準測量和地下水開采量、地下水位、地下水壓力、地下水水質監測及地下水回灌監測資料,建築物和其他設施因地面沉降而破壞的定期監測資料和地面沉降速度、幅度、范圍資料等。
地面沉降勘查報告的主要內容包括:序言,所處地貌單元,第四系地層岩性及發展史,新構造運動,水文地質條件,經濟發展現狀及經濟發展趨勢,地面沉降危害等級及成因機制,地面沉降防治方案。附圖包括地形圖,地貌圖,第四系地質圖,水文地質圖,地下水等水位線圖,鑽孔柱狀圖,地質剖面圖,隱伏斷裂橫剖面圖,物探平剖面圖,基岩等高線圖和地面沉降危害分區圖(圖6-5)等。附件包括調查報告、工程地質測繪報告、勘探與物探報告和監測報告。
圖6-5 北京市平原區地面沉降危害分區評價示意圖(據俞豐俊)
❼ 崩塌調查評價的技術方法
崩塌地質災害的調查評價涉及很多技術方法,主要有:遙感圖像解譯、工程地質測繪、地球物理勘探、鑽探、山地工程、室內試驗及現場試驗、模型試驗和模擬試驗、動態監測等。
(一)遙感圖像解譯
1.基本要求
1)遙感圖像解譯應在搜集資料階段完成,並編制工程地質解譯圖,為野外踏勘和設計編寫服務。
2)區域性解譯採用1∶50000~1∶67000的航片,崩塌體部分選用大比例尺(1∶10000~1∶1000)航片。有條件時,宜採用多時相的彩紅外、紅外、彩色、黑白、側視雷達等多種航片進行綜合解譯。
3)一般採用目視解譯,盡可能對航片進行光學處理和數字處理,突出有效信息,提高解譯水平和效果。
4)建立不同航片的直接解譯標志(形態、大小、陰影、灰階、色調、花紋圖形等)和間接解譯標志(水系、植被、土壤、自然景觀和人文景觀等);進行室內解譯,編制解譯地質圖和像片鑲嵌圖,規劃調查工作和要解決的重點問題。
5)進行解譯驗證,建立准確的解譯標志,同時建立健全解譯卡片和驗證卡片,以積累詳細准確的地質資料。
6)提交的成果為:①解譯災害地質圖;②解譯卡片;③驗證卡片;④典型相片集;⑤解譯報告;⑥調查所需的其他解譯圖件。
2.解譯內容
1)劃分地貌單元,確立地貌形態、成因類型、微地貌形態及發育特徵;確定地貌與地質構造、地層岩性與工程地質條件之間的關系;確定崩塌體產出的地貌單元,分析判斷崩塌與地貌的關系。
2)解譯崩塌體產出的地層岩性特徵。
3)解譯崩塌與構造的關系。確定主要構造形跡(褶皺、斷層)的分布和規模,與崩塌形成的關系。
4)解譯地表水、地下水對崩塌形成及其堆積物穩定性的作用及影響。判定大泉、泉群、地下水溢出帶,確定窪地、漏斗、落水洞、天坑等岩溶現象的分布,圈定地表水體分布范圍,了解水系發育特徵。
5)解譯崩塌體邊界,推測其厚度和體積,判譯其形成機制和類型。根據崩塌區地貌形態、植被情況及彩紅外影像特徵等,初步分析崩塌的形成時間和穩定狀況。
6)推斷危岩體將來發生崩塌的體積、范圍、方位、位移距離,圈定成災范圍,分析派生災害,初步進行災情評估。
(二)工程地質測繪
1.基本要求
1)比例尺的確定:綜合區域工程地質測繪為1∶25000~1∶50000;崩塌災害環境地質測繪初步調查為1∶10000~1∶1000,可行性研究階段測繪為1∶2000~1∶500。
2)測繪范圍:外圍環境地質調查,以查明與崩塌體成生有關的地質環境和小區域內崩塌發育規律為准;崩塌體的測繪范圍應為其初步判斷長寬的1.5~3倍,並應包含其可能造成危害及派生災害成災的范圍。
3)使用的地形圖必須是符合精度要求的同等或大於測繪比例尺的地形圖。
4)實測地質體的最小尺寸一般為相應圖上的2mm。特別重要的,不足2mm可擴大表示,但須註明實際數據。地質點位與地質界線的誤差不應超過圖上的2mm。
5)開展測繪之前,應實測地層剖面,建立地層岩性柱狀圖,確定填圖單元。
6)測繪方法採用穿越和追索相結合。重要邊界要追索。覆蓋地段應採取人工揭露。
7)觀測點布置應目的明確、密度合理,崩塌邊界、地質構造、裂縫等要有足夠的點控制。觀測點的類型分為:岩性點、地貌點、地質構造點、裂隙統計點、水文地質點、外動力地質現象點、裂縫調查點、崩塌壁調查點、崩塌體調查點、崩塌變形點、災情調查統計點、人類工程活動調查點、采樣點、試驗點、長觀點、監測點等。
8)觀測點的測量要求:測繪比例尺小於1∶5000時,採用目測和羅盤交會法定位,高程可根據地形圖和氣壓計估算。測繪比例尺大小1∶5000時,必須用儀器測量。重要的觀測點、勘探點、監測點,不管比例尺多大,均須用儀器測量。
9)野外記錄要求:①採用專門的卡片記錄觀測點,分類系統編號,卡片編號與地點號一致;②記錄須與野外草圖相符;③描述應全面又突出重點;④進行點與點之間的路線描述和記錄。
10)採集具代表性的岩土樣、水樣進行鑒定和室內試驗。
11)測繪過程應經常校對原始資料,及時進行分析,及時編制各種分析圖表,及時進行資料整理和總結,及時發現問題和解決問題,指導下一步工作。
12)測繪工作結束,原始資料整理完畢,應組織野外驗收。在全面系統的資料整理和初步分析研究的基礎上,應提出以下原始成果:①實際材料圖;②野外地質草圖;③實測地層柱狀圖;④實測地層剖面圖;⑤觀測點記錄卡片;⑥山地工程記錄表及素描圖;⑦長觀記錄和監測記錄;⑧岩土、水樣試驗成果一覽表;⑨照片冊;⑩文字總結;瑏瑡數據化的資料。
2.測繪內容
1)岩體工程地質測繪:查明岩體的地質時代、成因類型、岩性、接觸關系等。
2)土體工程地質測繪:查明土的粒度成分、礦物成分、密實度或稠度、空隙性、土體結構、成因類型及地質年代等。
3)地貌和斜坡結構調查:①以微地貌調查為主,包括分水嶺、山脊、斜坡、谷肩、坡腳、懸崖、溝谷、河谷、河漫灘、階地、剝蝕面、岩溶微地貌、塌陷地貌和人工地貌等。調查描述各地貌單元的形態特徵(面積、長度、寬度、高程、高差、深度、坡度、形體特徵及其變化情況)、微地貌的組合特徵、過渡關系及相對時代;②重點調查崩塌體產生的地貌單元,側重於溝谷地貌和斜坡地貌的調查,查明斜坡的結構類型與坡面特徵;③分析岩溶地貌、流水地貌與崩塌的關系;④調查人工地貌(采場、水庫大壩、道路、人工邊坡等)與崩塌的關系。
4)地質構造調查:理清調查區構造輪廓、構造形跡特點,調查褶曲、斷層、節理裂隙的位置、產狀、規模、力學性質及其與崩塌的關系。
5)新構造運動和地震調研:以收集資料為主。
6)水文地質調查:調查地表水體的位置、范圍、動態與地下水的關系,地下水的補、徑、排條件,地下水露頭的位置、出流特徵、動態變化等。在此基礎上,綜合分析地表水、地下水對崩塌的作用。
7)人類活動調查:調查人類工程活動的現狀與規劃、人類活動誘發的不良地質現象或地質災害。
8)崩塌區的調查:①查明崩塌區的地質結構:包括地層岩性、地貌、地質構造、岩土體結構類型、斜坡組構類型及其對崩塌形成的控制和影響。岩土體結構要重點記錄軟弱夾層、斷層、褶曲、裂隙、裂縫、岩溶、采空區、臨空區、側邊界、底邊界;②查明崩塌區的水文地質特徵,包括地表水入滲及產流情況,崩塌體內地下水水量、水質及侵蝕性;③早期崩塌的運移和堆積;④未來崩塌成災條件下可能的運移和堆積;⑤本次崩塌災害可能派生的災害類型(如泥石流、滑坡、涌浪等)和規模、成災范圍、災情預評估。
9)環境地質體調查:調查崩塌區外的地質體的穩定性,為防治工程持力層選擇提供依據。
10)孕災因素調查:調查與崩塌形成有關的孕災因素(如降雨、地表水沖蝕、地下水活動、人工爆破、地下開采、水渠滲漏等)的強度與周期。
(三)地球物理勘探
物探技術要求按現行的專業標准執行,主要物探剖面應與工程地質剖面一致。
(四)鑽探
1.基本要求
1)要編制鑽孔設計書(包括鑽孔的目的、類型、深度、結構、鑽探工藝等)。
2)鑽孔深度應穿過崩塌體底界。進入穩定岩(土)體3m(土體)至5m(岩體)。
3)孔徑應滿足取心及測試要求。
4)要進行鑽空簡易水文地質觀測。
5)鑽孔結束後應作封孔處理,按要求保留岩心。
2.鑽孔地質編錄
這是最基本的第一手成果資料,應在現場及時地分回次進行記錄;要注意殘留岩心的分配和岩心採取率的計算;鑽孔地質編錄應使用統一的表格。
1)岩心的描述:堅硬岩層,應描述岩石名稱、顏色、成分、結構、構造、節理裂隙、風化及破碎程度、岩心長度和完整性等;卵、礫層,應描述其名稱、顏色、岩性、成分、大小、形狀、充填物含量及膠結情況;砂類土層,應描述其名稱、顏色、成分、粒度、干濕狀態、夾雜物等;粘性土,應描述其名稱、顏色、成分、結構特徵、可塑性、稠度等。
2)節理裂隙描述:確定節理裂隙類型、成因、連續性、張開程度、充填物、裂隙率;斷層描述:斷層性質、破碎帶寬度(深度)、擦痕、構造岩、岩心完整性、漏水和涌水情況等。
要重視岩溶、裂縫、滑帶及軟弱夾層的描述和地質編錄,水文地質觀測記錄和鑽進異常記錄,取樣記錄。
3.鑽探成果
鑽孔終孔後,要及時整理並提交鑽探成果,包括鑽孔設計書、鑽孔柱狀圖、岩心素描圖、岩心照片、簡易水文地質觀測記錄、取送樣單、鑽孔報告書等。
鑽孔柱狀圖的比例尺一般為1∶100至1∶200,以能清楚表示主要地質現象為准。圖的內容、樣式、標注等應符合相應的規范。
4.鑽探方法解決的主要問題
1)查明崩塌體的岩性、地質構造、岩土體結構、風化帶、岩溶、邊界條件和崩塌體的形態特徵、規模。
2)查明崩塌區的水文地質條件,採取地下水樣。
3)探測隱伏裂隙、地表裂隙的深度、發育特徵、充填情況、充水情況和連通情況。
4)採取岩土體物理力學室內試驗樣品,進行水文地質野外試驗(壓水、抽水、注水、擴散試驗等)和長期觀測,確定水文地質參數,查證崩滑帶位置和特徵。
5)進行物探綜合測井和跨孔測井,擴展探測范圍。
6)進行崩塌變形長期監測和施工期變形監測。
(五)山地工程
1.山地工程解決的問題
1)試坑:深度小於3m。用於剝除浮土,揭露基岩,了解岩石及風化情況,或用作載荷試驗及滲水試驗。
2)探槽:深度一般不超過3m。用於剝除浮土,揭示基岩,多垂直於岩層走向布設。用於追索構造線、斷層、崩滑體邊界,了解殘坡積層的厚度、岩性等。
3)淺井、豎井:淺井深度小於15m,豎井深度大於15m。用於探查風化岩體的劃分、岩土體的結構構造、軟弱夾層、裂縫和溶洞等,進行原位試驗及變形監測。
4)平斜硐:一般斷面為1.8m×2m,適用於岩層傾角較陡以及斜坡地段。用於勘查地層岩性、岩體結構構造、斷層、裂縫和溶洞等,並用於取樣、現場原位試驗及現場監測。
5)平巷、石門:沒有直接地表出口而與豎井相連接的近水平坑道,不常用。
2.山地工程的地質工作
(1)地質編錄內容
1)揭露的岩土體名稱、顏色、岩性、結構、構造、層面特徵、厚度、接觸關系、地質時代、成因類型、產狀。軟弱夾層應放大比例尺進行素描,並注意其延伸性和穩定性。
2)岩石風化特徵及風化卸荷帶的劃分,風化與裂隙、裂縫的關系。
3)斷層:產狀、規模、斷距、斷層形態與展布特徵、破碎帶的寬度、構造岩、兩盤岩性、斷層性質等。
4)裂縫、裂隙:逐條描繪裂縫及貫穿性較好的節理,記錄其性質、壁面特徵、成因、裂縫張開、閉合情況、充填情況、連通情況、相互切割關系、錯動變形情況、滲漏水情況。
5)崩滑帶及重力變形帶作為描述的重點,放大表示。要描述其厚度、岩性、物質組成、構造岩、產狀、含水情況等。
6)水文地質現象:注意滴水點、涌水點、滲水點、連通試驗出水點、臨時出水點。關注其產出位置、水量,與裂縫、裂隙、岩溶及老窿的關系,水量與降雨的關系。
7)記錄各種試驗點、物探點、長觀點、取樣點、拍照點、監測點的位置、作用、層位、岩性及有關的地質情況。
(2)地質素描圖的有關規定
1)比例尺一般為1∶20~1∶100。
2)探槽的素描繪制一壁一底的展示圖。若兩壁地質現象不同,則繪制兩壁素描圖。槽底長度可用水平投影,槽壁按實際長度和坡度繪制,也可採用壁與底平行展開法。
3)淺井、豎井的素描,展示圖一般作相鄰的兩壁,平行展開,註明壁的方位。圓井展示圖以90°等分分開,取相鄰兩壁平行展開繪制,斜井展示圖需註明其斜度。
4)平硐素描展示圖繪制洞頂和兩壁。展開格式為以洞頂為准,兩壁上掀的俯視展開法。當洞向改變時,需註明轉折前進方向,洞頂連續繪制,兩壁轉折時凸出側呈三角形撕裂叉口。洞深計算以洞頂中心線為主。洞頂坡度一般用高差曲線表示。
5)開挖過程中的編錄:及時記錄掘進中遇到的裂縫、滑帶、出水點、水量、頂底板變形等現象。一般隔5m作一個掌子面素描圖。對於圍岩失穩而必須支護的地段,應及時進行素描、拍照、錄像、采樣及埋設監測儀器。
(3)取樣及原位試驗
按有關規定和設計要求,原位試驗硐段視需要進行地質素描及試件素描。
(4)錄像
有條件應對重型山地工程進行錄像。錄像時要記錄方位及主要地質內容。
3.山地工程提交的成果
地質素描圖、重要地段施工記錄、照片集、錄像、取樣送樣單、各種點位記錄、重型山地工程勘查小結等。
(六)試驗
目的是查明崩塌地質體及其賦存環境,為穩定性評價、模型試驗、模擬試驗和防治工程設計提供必須的岩土物理力學參數和水文地質參數。
1.試驗工作布置原則
1)岩土成分鑒定和基本物理性質、水理性質測試,宜以岩性層或工程地質組、段為基本單元,每單元各取3~5組。
2)測試工作的重點應放在崩滑帶。崩滑帶的力學屬性具有不均一性,應重點測試主要軟弱面(最弱面)。要對崩滑帶進行面上的控制。參與統計的力學指標數不宜小於6個。
3)實驗工作應與其他工作緊密結合,充分利用其他手段進行取樣和試驗。如標准貫入試驗、旁壓試驗、深部采樣和水文地質試驗可充分利用鑽探;表層采樣和原位試驗可充分利用山地工程。
4)試驗工作的布置應室內、現場相結合,現場試驗耗資大且限制條件多,不宜過多投入,要根據工作階段及實際需要合理安排。
5)對於初步選定的防治工程持力層的岩、土體,可根據防治工程的類型、荷載、受力方式和可能產生的變形形式選擇測試項目。如評價持力層的抗滑穩定性、岩體抗拉穩定性、地基承載力和抗滑定性等。
2.試驗內容和方法
試驗的對象、內容和方法,取決於工作階段及其精度要求。
1)初勘階段:對崩塌—危岩體,試驗要能滿足評價其變形破壞特徵和穩定性計算。對於相關的環境岩體(周邊岩體、崩塌位移作用的地質體、防治工程持力岩土體、可能危及崩塌體的其他災害岩土體等),試驗以能滿足其穩定性和環境地質問題的定性評價為主。這個階段以收集資料和室內試驗為主。
2)預可行階段:對崩塌—危岩體要進行分析和穩定性計算所需的測試。對相關環境岩體要進行穩定性評價等所需的簡要測試。對持力岩體要進行定性或半定量分析評價所需的有關簡要試驗。方法以現場測試為主,同時進行相應的室內試驗。
3)可行性研究階段:對崩塌體要進行較為詳細的試驗,為變形分析、穩定性計算、模型試驗和模擬試驗提供所需的參數。對相關環境岩體,進行簡要試驗,以滿足穩定性定性評價和環境地質問題定性研究的需要。對於持力岩體,進行一定的試驗,為穩定性計算和防治工程方案設計提供所需的參數。試驗方法以現場測試為主,同時進行相應的室內試驗。
3.試驗項目的選擇
應根據崩塌的失穩機制和變形破壞的力學機制分析,選擇必須的試驗項目。
1)滑移式崩塌的測試項目為:①岩土成分、物理性質、水理性質;②彈性波速;③弱面抗剪強度;④水文地質試驗。
2)傾倒式崩塌的測試項目為:①岩土成分、物理性質、水理性質;②彈性波速;③底部弱面抗拉強度;④岩塊間岩面摩擦強度;⑤岩體抗拉強度。
3)拉裂式崩塌的測試項目為:①岩土體成分和物理性質;②抗拉強度。
4)鼓脹式崩塌的測試項目為:①岩石成分、物理性質、水理性質;②彈性波速;③底部軟弱層無側限抗壓強度。
5)錯斷式崩塌的測試項目為:①岩石成分、物理性質、水理性質;②彈性波速;③底部岩土體抗剪強度。
4.測試方法和測試條件的選擇
要根據崩塌岩土體的特徵和賦存環境選擇適宜的測試方法和測試條件。
1)室內滲透試驗適用於砂性土、粘性土。混合土和碎石土應考慮現場試驗。
2)室內壓縮試驗適用於粉土和粘性土,其他土類應選擇現場試驗。
3)室內直剪試驗適用於粘性土和砂土類(樣品中大於2mm的礫、塊石均要撿出)。角礫狀滑帶土或級配混雜的碎屑狀滑帶土宜考慮現場試驗。
4)土樣中粒徑大於10mm的顆粒較多時,不宜做室內三軸剪切試驗。宜選擇現場實試驗。
5)砂類土、粘性土和黃土類宜採用靜力觸探。
6)淺埋防治工程選用的地基土,可採用承壓板壓縮試驗;埋深較大(5~15m)的地基土,宜採用螺旋板荷載試驗或旁壓試驗。
7)土體崩塌不能採用鑽孔壓水試驗;崩塌體內有一定水位和水量時,可進行提水試驗或適當的抽水試驗;崩塌體內無水或微含水條件下,穩定條件允許時可採用控制性鑽孔注水試驗或地表滲水試驗。
8)在岩體中進行現場試驗難度極大,應根據彈性波觀測和室內試驗作選擇。
9)風化岩體和軟岩土可作預鑽式旁壓試驗。
10)尚未形成貫通性弱面的危岩體應進行現場直剪試驗;沿一定弱面滑移的危岩體應進行現場直剪試驗。
11)水庫型岩崩-危岩體,岩體裂隙發育時,考慮水庫高水位淹沒部分危岩體,可作抽水試驗或鑽孔壓水試驗。作壓水試驗前,須論證其是否影響危岩體穩定性。
12)人工快速對開裂岩土崩塌體裂縫內注水進行充水試驗和連通試驗,是十分危險且有害的,任何情況下都不能進行。
5.試驗成果的分析應用
承擔試驗工作的單位應提交對崩塌地質體的綜合測試報告,內容包括:①測試對象、試驗方案、試驗項目的確定及依據;②試驗要求及有關規范;③試驗技術及試驗過程(試驗概述、試件制備、試件數量及特徵、試驗儀器、試驗程序、成果整理);④試驗成果及綜合分析;⑤試驗成果建議值。
試驗成果只能作為穩定性計算和防治工程設計的參考。計算參數及設計參數取值應在反演分析及其他分析的基礎上,結合試驗成果、模型試驗、模擬試驗和專家經驗等予以綜合確定。
(七)動態監測
1.動態監測的目的和任務
1)動態監測的目的:①評價地質災害的活動性及穩定性;②通過監測崩滑變形塊體變形的分布、規模、位移方式、方向和速率等,為分析崩塌體的變形特徵、變形機制,進行穩定性評價服務,同時為防治工程設計提供重要依據;③為勘查施工安全提供預警預報,對重型山地工程施工對崩塌體的擾動及時反饋,控制勘查施工部位和施工強度,為防治工程設計提供參考;④為今後建站進行長期監測奠定良好的基礎。
2)動態監測的任務:①查明崩塌體正在變形破壞的主要塊體、主要部位、主要破壞方式、主要變形方向和變形速率;②進一步認識崩滑體的形體特徵,分析其變形規律、發展趨勢、形成機制,分析評價崩塌體的穩定性和論證防治工程設計;③監測崩塌相關成災因素(如降雨、地表水、地下水和人類活動等)及其強度,分析評價它們對崩塌體穩定性的影響。
2.動態監測的內容與方法
(1)絕對位移監測
1)監測內容:崩塌體測點的三維坐標監測,得出測點的三維變形位移量、位移方法與位移速率。
2)監測方法:大地測量法、GPS測量法、近景攝影測量法、激光全息攝影法和激光散斑法。
(2)相對位移監測
1)監測內容:相對位移監測是設點量測崩滑體重點變形部位點與點之間相對位移變化(張開、閉合、下沉、抬升和錯動等)的一種常用變形監測方法。主要用於裂縫、崩滑帶和采空區頂底板等部位的監測,是崩塌監測的主要內容。
2)監測方法:簡易監測法(作標記或埋樁,用鋼尺等定期直接測量)、機測法(採用機械式儀表對裂縫、滑帶和頂底板進行位移或沉降監測)、電測法(常用電感調頻式位移計監測)。
(3)傾斜監測
地面傾斜監測:監測內容為崩滑體地面傾斜方向和傾角變化。監測儀器有盤式傾斜儀、桿式傾斜儀和T字形傾斜儀。
深部傾斜監測:利用鑽孔傾斜儀測量崩滑體內鑽孔傾斜變形反求各孔段水平位移。
(4)聲發射監測
1)監測內容:檢測岩體破裂時產生的聲發射信號,用以判斷岩體變形及穩定狀況,並進行預測預報。
2)監測方法:採用進口或國產的聲發射儀、地音儀等進行監測。
(5)地應力觀測
1)觀測內容:測量崩滑體內地應力的變化情況,分辨拉力區、壓力區及壓力變化,用以推斷岩體變形。
2)監測方法:常用WL-60型應力計,YJ-73型三向壓磁應力計等儀器監測。
(6)地下水監測
1)監測內容:對測區內的地下水露頭進行系統的水位、水量、水溫和水質等項目的長期監測。掌握區內地下水變化規律,分析地下水與地表水及大氣降水的關系,進行地下水的動態特徵與崩塌體變形的相關分析,為穩定性評價和防治工程設計提供水文地質資料。
2)監測方法:利用監測盅、水位自動記錄儀、孔隙水壓計、鑽孔滲壓計、測流儀、水溫計、測流堰和取樣等,監測泉、井、坑、鑽孔、平斜硐與豎井等地下水露頭。
3)適用范圍:當崩塌變形破壞與地下水具有相關性,在雨季或地表水位抬升時崩塌體內具有地下水,應予以監測。
(7)地表水監測
1)監測內容:監測與崩塌相關的溝、溪、河的水位、流速、流量,分析其與地下水的聯系、與降雨量的聯系。
2)監測方法:利用水位標尺、水位自動記錄儀、測流堰等進行監測。
(8)常規氣象監測
1)監測內容及儀器:利用常規氣象監測儀器(溫度計、雨量計、蒸發儀等)進行以降雨量為主的氣象監測。
2)適用范圍:一般情況下均要進行氣象監測,進行地下水監測的崩塌體則必須進行。
(9)地震監測
1)監測內容:地震力是作用於崩塌體上的特殊荷載之一,對崩塌體的穩定性起著重要作用,應採用地震儀等儀器監測區內及外圍發生的地震的強度、發震時間、震中位置和震源深度,分析區內的地震烈度,評價地震作用對崩塌體穩定性的影響。
2)適用范圍:適用於所有的崩塌調查評價。根據我國地震監測的現狀,不宜自行設站監測,應以收集地震資料為主。
(10)人類活動監測
應針對調查區內對崩塌有影響的項目,監測其范圍、強度、速度等與崩塌變形的關系。
❽ 路基岩溶施工注水試驗記錄表 樣版
不好意思,這個真不知道,沒碰到過。