❶ 浅层地热能抽水回灌试验
抽水试验是通过抽水设备从井中连续抽水,并记录水位、水量、水温的变化来测定含水层的渗透性能和水文地质参数的试验;回灌试验是向井中连续注水,并记录水位、水量的变化来测定含水层渗透性能和水文地质参数的试验;抽水回灌试验在抽水与回灌共同作用下,测定水位、水量和水温在试验过程中的变化,确定单井出水能力和回灌能力的试验。根据河南省主要城市所处的水文地质单元与浅层地热能赋存特征,以下列举了5组抽水回灌试验成果。
一、试验地段选择
1.试验区水文地质条件
(1)安阳市试验区
1)地下水的埋藏条件与富水性:试验区位于安阳市区西南部,地貌上属于安阳河冲洪积扇。安阳河冲洪积扇是中、晚更新世及全新世后期次复合堆积而成的,具有明显的上细下粗的二元结构。其三面被丘陵岗地环绕,向东敞开,呈向东倾的簸箕状,封闭条件较好,构成一个完整的水文地质单元。
试验区地形平坦,表层多为粉土,有利于大气降水的补给,含水介质由中上更新统砂、卵砾石层组成(图4-1),试验区一带主要是开采浅层(100m以上)地下水,浅层地下水储存在安阳河冲洪积扇松散裂隙水储水介质中,其底部为下更新统泥砾或黏土组成的隔水层。
试验区主要的储水介质是中、上更新统冲洪积卵砾石及半胶结钙砾石层(图4-2)。该处卵砾石层顶板埋深26.4m,略向东倾伏,厚约32m,其成分主要为灰岩,次为石英砂岩,粒径一般为0.2~5cm,大者可达10cm,磨圆度好,分选性差,含砂量约10%~30%,局部夹有黏土透镜体。单井涌水量每天约5000m3/5m,水位埋深37.5m,含水介质厚度21m。渗透系数大于200m/d。
图4-1 安阳市试验区水文地质剖面图
图4-2 安阳市三分庄抽、注水井地层结构柱状图
2)地下水化学特征:试验区地下水化学类型为HCO3型,矿化度一般小于lg/L,为淡水。
(2)郑州市高新区试验区
1)地下水的埋藏条件及富水性:试验区位于郑州高新技术开发区东北部慧城小区,含水层为第四系全新统和上更新统冲洪积物,其次为中更新统。150~200m以上地下水可分为浅层及中层地下水,二者具有一定的水力联系,实际开采也多是混合取水。浅层地下水因埋藏浅,在试验区一带,浅层含水层底板埋深约70m,厚约30m。目前,该区已由前些年的农业区转变为新兴的工业区,现城市供水水源为黄河九五滩水源地地下水,加之区内耕地减少,且中深层地下水限制开采,地下水开采强度较低。此外,试验区东邻石佛沉沙池,地表水对浅层地下的补给作用较强,地下水水位回升趋势明显。
中深层水主要为第四系中、下更新统冲积-湖积层和新近系上段湖积层。试验区中深层含水层组顶板埋深90m左右,中深层水是目前城市供水的主要开采层,井深一般在100~300m左右,其含水层岩性为中砂、细砂、粗砂等。200m以浅含水层总厚度约50m。
根据已有钻孔及抽水资料(图4-3),浅层与中深层混合水位一般在30m左右。实抽降深20m,单井出水量70m3/h,渗透系数一般为8~10m/d。据郑州市地下水资源评价结果:高新区地下水可采模数每年为13.42×104m3/km2,目前开采利用率仅46%,有扩大开采的能力。试验区一带浅层、中层混合水温为17℃。
2)地下水化学特征:试验区浅层地下水水化学类型为HCO3-Ca·Mg型,矿化度604.28mg/L,总硬度为428mg/L;中深层为HCO3-Ca-Na型,矿化度为453.33mg/L,总硬度为273.5428mg/L。
(3)郑东新区试验区
1)地下水的埋藏条件及富水性:试验区处于黄河冲积平原,地表岩性为粉土,水位埋深10.6m。据钻孔资料(图4-4),90m以上共有含水层5层,总厚度约44m,岩性以中细砂、粉细砂为主。实测降深9.6m,单井出水量51m3/h,渗透系数为4.04m/d,水温为15.9℃。
2)地下水化学特征:试验区地下水化学类型为HCO3-Ca·Na型,矿化度为1407mg/L,总硬度为630mg/L。
(4)新乡市东郭试验区
1)地下水的埋藏条件与富水性:试验区位于新乡市区北部共产主义渠北侧,地貌上为古泛流带。浅部地层岩性为粉质黏土,在40~60m深度内发育有3~4层细砂,总厚度为30~40m,降深5m单井涌水量500~1000m3/d。渗透系数10~15m/d,水位埋深10m左右,水温16.0℃。
2)地下水化学特征:地下水化学类型为HCO3-Ca·Na·Mg型,矿化度为1183.2mg/L,总硬度为572.5mg/L。
(5)新乡市南鲁堡试验区
1)地下水的埋藏条件与富水性:试验区位于新乡市凤泉区西南鲁堡。浅部地层岩性为粉质黏土、细砂,45m深度内共有含水层2层,总厚度22m,含水介质为细砂。水位埋深11m,实测降深2.95m单井涌水量37.19m3/d,渗透系数12.3m/d,水温16.0℃。
2)地下水化学特征:地下水化学类型为HCO3·Cl--Mg·Ca·Na型,矿化度为999.66mg/L,总硬度为547.5mg/L。
图4-3 郑州市高新技术开发区油、注水井地层结构
2.试验场地布设
5组抽回灌试验场地分别位于冲洪积扇、山前冲洪积斜平原、冲积平原,代表了冲洪积卵砾石、冲湖积、冲积粗砂、中砂、细砂含水层的抽水、回灌能力(表4-1)。抽水、回灌方式有一抽一回、一抽二回(图4-5),如新乡市东郭试验采用一抽一回方式,试验过程中,超出回灌井回灌能力的水量再回灌于抽水井。
图4-4 郑州新区抽、注水井及地层结构
表4-1 试验井基本情况表
图4-5 新乡东郭注水试验场地布置
河南省城市浅层地热能
二、试验方法与质量
1.试验方法
抽水试验分别采用单孔稳定流和孔组非稳定流方法。回灌试验采用自流回灌方式,回灌时保持回灌孔水位稳定,计量注水。
(1)观测内容与精度
试验过程中观测抽水孔和观测孔水位,抽水孔的出水量、水温、气温,注水孔的回灌量与水位等。
主要观测工具为双股平行线和水位计,观测精度:抽水孔水位读数到厘米,观测孔水位读数到毫米;抽水量和回水量采用水表测量,读数到0.1m3;水温、气温读数到0.5℃。
(2)观测方法
1)单孔稳定流抽水试验:单孔稳定流抽水试验进行一次最大降深的稳定流抽水。抽水试验时,动水位和出水量观测时间为抽水开始后的第5、10、15、20、25、30min各测一次,以后每隔30min观测一次;水温、气温每隔2h同步观测一次。抽水稳定延续时间不少于8h。停抽后进行水位回复观测,观测频率和抽水开始时的相一致,观测至水位趋于稳定或抽水前的静止水位。
2)孔组非稳定流抽水试验:抽水过程中,抽水孔的出水量保持稳定。水位观测频率为抽水开始后第1、2、3、4、6、8、10、15、20、25、30、40、50、60、80、100、120min各观测一次,以后每隔30min观测一次,水量、水温、气温每隔2h观测一次。抽水结束后,对抽水孔和观测孔进行恢复水位的观测,观测频率和抽水开始时的相一致,观测至水位趋于稳定或抽水前的静止水位。
3)回灌试验:采用自然重力回灌法。回灌时及时调整回灌量,考虑到实际回灌时的水位升幅,一般保持回灌孔内水位埋深稳定在2~4m。观测方法及频率同稳定流抽水试验。
(3)水样采取
抽水试验结束前采取水质全分析样,并填写水样采样记录卡,水样送实验室测试。
分析项目包括含砂量、色、嗅和味、浑浊度、肉眼可见物、pH值、氯离子、硫酸根、碳酸氢根、碳酸根、氢氧根、钾离子、钠离子、钙离子、镁离子、总硬度、溶解性总固体、铵根、全铁、磷、硝酸根、亚硝酸根、氟化物、高锰酸盐指数共24项。
2.试验质量
1)抽水、回灌试验参照的技术标准主要有:《供水水文地质勘察规范》(GB50027-2001)、《浅层地热能勘查评价技术规范》、《水样的采取、保存和送检规程》、《地源热泵系统工程技术规范》(GB50366-2005)等。
2)为确保试验质量,抽水开始前,对参与观测的人员进行观测技术培训,统一观测记录格式与要求;
3)抽水前所有设备准备就绪,排水工程完备,观测工具、人员到位。
4)测线采用伸缩性小的高质量双股平行线,减小观测误差。
5)同一观测井观测人员与测具固定,观测数据填写及时准确,清晰、内容齐全。
6)观测资料及时整理,发现问题及时解决,保证资料的完整性。
三、试验成果
1.参数计算方法与结果
根据单孔稳定流抽水试验资料,按下式计算含水层渗透系数K
河南省城市浅层地热能
根据注水孔试验资料,按下式近似计算渗透系数K
河南省城市浅层地热能
按下式计算单位抽水量q 抽或单位回灌量q回:
q抽=Q抽/S;q回=Q回/S
式中:K为渗透系数,单位为m/d;Q为稳定的出水量或注水量,单位为m3/d;H为潜水含水层厚度,单位为m;S为水位降深或升幅,单位为m;R为影响半径,取经验值,单位为m;r为过滤器半径,单位为m;L为试验段或过滤器长度,单位为m。
计算结果见表4-2。收集的部分回灌试验成果如表4-3。
表4-2 抽水、回灌试验成果一览表
表4-3 收集的回灌试验成果表
2.回灌量大小的影响因素分析
回灌量的大小受成井结构与质量、水文地质条件等多种因素影响。
含水层岩性是决定回灌量的基本因素。由表4-2可知,不同含水层的抽、注水试验求得的渗透系数比值分别为:以粗砂、砾石为主的含水层为1.96~2.81,以中砂、中细砂为主的含水层为3.28~8.50。表明含水层颗粒越粗,抽、回灌水能力越接近,即含水层颗粒越粗越容易回灌。
水位埋深对总回灌量的大小影响明显,回灌量与水位埋深成正比。以郑州高新区和郑东新区两组回灌试验对比,二者含水层岩性相似,均以中细砂为主,含水层渗透能力近似,高新区静水位埋深为34m,郑东新区仅为10.6m,响应的高新区回灌量为42m3/h,郑东新区只有12.56m3/h。
滤水管结构对回灌量有直接影响。含水层岩性近似地段,使用钢质桥式滤水管成井的回灌量明显大于使用水泥滤水管井(表4-3)。
综合发现:卵砾石含水层地区,单位回灌量为单位抽水量的70%以上;粗砂、中砂含水层地区,单位回灌量约为单位出水量的70%~40%;中细砂含水层地区,单位回灌量约为单位出水量的50%~30%;细砂、粉砂含水层地区,单位回灌量小于单位出水量的30%。
3.抽水、回灌井数比例的确定
单位抽水量和单位回灌量之比可作为确定回灌井数的主要依据。根据上述试验成果,考虑到长期回灌时回灌井可能的堵塞情况,在地下水静水位埋深大于10m的条件下,地温空调井抽、灌井数比例确定如表4-4。
4.地温空调井运行对地下水环境的影响
(1)对地下水温度的影响
研究区地温空调井抽水井中水温一般约16~20℃,回水管道中水温供暖期一般在10~15℃,比抽水井中地下水温度低2~7℃,制冷期一般在18~25℃,比抽水井中地下水温度高1~8℃。根据对地温空调井地下水温度监测(图4-6、图4-7),地温空调运行时对地下水温度阶段性影响较明显。
表4-4 地温空调井抽水、回灌井数比例确定
图4-6 郑州市儿童医院地下水埋深与抽水井水温动态曲线
图4-7 郑州嵩阳中学地下水埋深与回灌井水温动态曲线
制冷期,回灌水温度一般在19~30℃之间,最高可达35℃;供暖期,回灌水温度一般在8~15℃ 左右。受回灌水温度的影响,制冷期使地下水温度略有升高,供暖期略有下降,但在一个完整的制冷与供暖周期内,地温空调井回灌对地下水温度总的持续性影响不明显。多年温度动态曲线(图4-8至图4-13)也表明研究区地温空调运行未造成地下水或 土体温度持续性的升高或降低。没有观测到明显的热污染现象。
图4-8 安阳市文峰时代广场回灌井水温动态曲线
图4-9 安阳市五中回灌井水温动态曲线
图4-10 中国农业科学院棉花研究所回灌井水温动态曲线
图4-11 安阳市广电局回灌井水温动态曲线
(2)对地下水水质的影响
根据对郑州市儿童医院地温空调井制冷期运行前(5月5日)、运行期间(8月21日)及运行后(10月29日)的水质采样、分析(表4-5)和安阳市部分地温空调系统在运行期间抽水井与回灌井的水质采样、分析(表4-6)。通过对比发现,浅层地热能在开发利用过程中,对地下水水质影响不大;元素锌在回灌井中有明显升高现象,分析其主要原因是锌易氧化成锌离子进入水中,所以,建议不使用镀锌钢管。
图4-12 安阳市公安局回灌井水温动态曲线
图4-13 安阳市喜相逢大酒店回灌井水温动态曲线
5.抽水、回灌井间距的确定
抽、回灌井的合理间距以不发生热短路为原则。回灌水到达抽水井的时间(热短路时间)可用下式表示:
河南省城市浅层地热能
式中,n为含水层的有效孔隙度;π为圆周率;d为抽水井和注水井距离;B为含水层厚度;Q为稳定的注水量。
根据上式可确定发生热短路的抽水、回灌井间距临界值为:
河南省城市浅层地热能
当抽水井、回灌井距离小于合理间距(d)时将发生热短路现象。以儿童医院为例:
儿童医院的地温空调工程设计抽水井、灌井数为6眼,其中抽水井深98m回灌井深70m。抽水、回灌井运行模式为两抽、四灌,3#和6#为抽水井,其余4眼为回灌井。运行时单井抽水量100m3/h单井回灌量50m3/h。抽、灌井及观测井的位置分布见图4-14。
图4-14 抽、灌井分布图
表4-5 郑州市儿童医院地温空调井不同时段下水水质对比表
按制冷期热泵运行时间120d,含水层厚度15.9m,孔隙度0.30,则d为85m,即在回灌量为50m3/h时(相当于塬前冲积平原区),抽、灌井间距大于85m时不会发生热短路。如单井回灌量达到85m3/h时(相当于黄河冲积平原),则抽、灌井间距大于111m不会发生热短路。
实际上,3号抽水井和2号回灌井间距为36m。6号抽水井和5号回灌井间距也仅为55m。图4-7是系统运行时6#抽水井水温曲线,从温度变化来看,显然发生了热短路现象,其制冷期最高温度23~24℃,较背景值(20℃)高出3~4℃。供暖期最低温度17~16℃,较背景值低约3~4℃。
一般热泵机组正常工作时,要求水的温度介于2~35℃之间,以保证系统可以正常运行。因此,虽然回灌水引起了热短路,但温度变化还在热泵允许的范围内,能够保证系统的运行效率,满足建筑物冷热负荷的要求。另一方面,城市区多数建筑场地不能满足理论计算的抽、灌井间距要求。大量的观测资料也说明热短路现象是普遍存在的。但因回灌水温度适中,可以保证水源热泵空调系统的运行效率。而抽、灌水的温度变化供暖期和制冷期呈现周期性的波动,也反映出水源热泵空调系统在长期的运行过程中,其水动力场影响范围内某点的地下水温度波动的规律性,即在水源热泵空调系统长期运行过程中,地下水温度在冷、热交替中的影响范围内不会发明显持续性升高或降低。
表4-6 抽水井与回灌井水质对比表
因此,地温空调井间距的确定不能仅以热短路作为依据,而应考虑其回灌水影响范围内水温的变化能否满足热泵系统运行要求、对地质环境的影响和运行的经济性。但在条件允许的情况下应尽量满足井间距要求,以减少热短路影响,保证系统运行效率。在实际工程中回灌量和含水层厚度差别较大,结合此次对已有地温空调系统运行效果的调查情况及抽、灌试验成果,建议细颗粒地层中抽、灌井间距不宜小于40m,卵砾石含水层中间距不宜小于80m。实际工程应用中可根据具体情况调整。
❷ 供水铸铁管道用电动试压泵做什么试验的,是注水试验、还是闭气试验啊。
供水管道试压试验就是管道打压,具体方法是:管道充水、排气一直到充满为止。不管用什么方法充水都行,必须充满。电动试压水泵是柱塞泵,压力大流量小,必须有人在旁边盯着压力表并且给水泵的水箱注水。现在打压压力是1.5倍额定工作压力,保持压力30分钟不漏。
❸ 地面塌陷调查评价成果资料整理
地面塌陷调查工作完成后,要对所取得的各类资料进行整理、分析,并编写报告。
地面塌陷成果资料包括地面调查资料、工程地质测绘资料、钻探物探资料和监测资料。
地面调查资料整理内容有:地形地貌资料(重点岩溶地貌资料、地下河或溶洞的地表标志资料),第四系地层岩性资料,地下水的储量、开采量、补给量资料,基岩地层岩性、地质构造及其与区域地质构造的关系资料,第四纪地质发展史和新构造运动情况资料,水文气象资料,建筑物破坏、地表开裂资料,人类经济活动情况和经济发展趋势等资料。同时提交地面塌陷调查报告,评价地面塌陷危害等级,提出防治方案。
工程地质测绘资料包括:设计书,测绘方法,使用仪器,工程进度,地形图,宏观地形地貌和微观地形地貌资料,岩性工程地质图,开展抽、渗水试验、渗透系数、第四系水文地质图,基岩水文地质图,地下水等水位线图和岩溶水径流图等资料。
勘探与测试资料包括:勘探点线的布置,钻孔编录和钻孔柱状图资料,物探方法、仪器及成果(平剖面图及物探解译)资料,第四纪地层资料,隐伏断裂资料,抽注水试验资料,地下水基本特征资料和岩溶率资料。
监测资料整理的内容包括:地质雷达、浅层地震、电磁波、声波透视(CT)监测资料和地理信息系统(GIS)技术资料等。
地面塌陷勘查报告的主要内容包括:序言,所处地貌单元,第四纪地层岩性及发展史,新构造运动,水文地质条件,经济发展现状及经济发展趋势,地面塌陷历史及成因机制,地面塌陷危险性评价(评价方法、危害等级及分区),地面塌陷易损性评价(承灾体分类及价值、地面塌陷灾害易损性分区),地面塌陷破坏损失评价,地面塌陷防治方案。附图包括:地形图,地貌图,第四系水文地质图,基岩水文地质图,地下水等水位线图,基岩工程地质图,钻孔柱状图,地质剖面图,重要断裂横剖面图,物探平剖面图,基岩等高线图和地面沉降危害分区图等。附件包括调查报告、工程地质测绘报告、勘探与试验报告和监测报告。
❹ 其他试验
任务分析
本任务简单介绍其他试验的方法及技术要求,其中渗水试验是一种在野外现场测定包气带土(岩)层垂向渗透性的简易方法。注水试验,当钻孔中地下水位埋藏很深或试验层为透水不含水时,近似地测定该岩层的渗透系数。地下水实际流速测定采用示踪试验法,可直接用于地下水断面流量的计算。连通试验是采用水位传递法、示踪试验法、气体传递法,确定研究地段上地下水流经具体途径的一种有效方法。要求了解其他试验资料的整理与成果应用。
任务实施
(一)渗水试验
渗水试验是一种在野外现场测定包气带土(岩)层垂向渗透性的简易方法。在研究大气降水、灌水、渠水、暂时性地表水流对地下水的补给量时,常需进行此种试验。
试验方法主要有试坑法、单环法和双环法,其中,前两种方法多用于粗粒岩石和砂性土,后一种方法主要用于黏性土和其他松散岩层。
1.试坑法
其方法是在试验层中开挖一个截面积不大(0.3~0.5m2)的方形或圆形试坑,不断将水注入坑中,并使坑底的水层厚度保持一定(一般为10cm厚,图1-3-11),当单位时间注入水量(即包气带岩层的渗透流量)保持稳定时,则可根据达西渗透定律计算出包气带土层的渗透系数(K),即
水文地质勘察
其中,
水文地质勘察
式中:Q为稳定渗入流量(m3/d);v为渗透水流速度(m/d);ω为渗水坑的底面积,即过水断面面积(m2);I为垂向水力坡度;Hk为包气带岩土层的毛细上升高度(m),可直接测定或用经验数据;Z为渗水坑内水层厚度(m);L为水从坑底向下渗入的深度(m),可通过试验前在试坑外侧3~4m外和试验后在坑中钻两个小径钻孔取土样,测定其不同深度岩土的含水量(湿度)值的变化,经对比后确定。
图1-3-11 试坑渗水试验示意图
在通常情况下,当渗入水到达潜水面后,Hk=0,又因Z小于L,故由式(1-3-9)计算求得的水力坡度近似等于1(即I≈1)。于是式(1-3-8)可写成
水文地质勘察
式(1-3-10)说明,在通常条件下,包气带土层的垂向渗透系数(K)实际上等于渗入水在包气带土层中的渗透速度(v),即等于试坑底单位面积上的渗透水量。
由于试坑法直接从试坑中渗水,未考虑渗入水向试坑以外土层中侧向渗入的影响(图1-3-11),故所求得的K值常常偏大。
2.环渗法
为了克服试坑法侧向渗水的影响,常采用环渗法,环渗法有单环法和双环法。其中单环法是在试坑中嵌入一个铁环(直径约35.75cm,高一般为0.5m),以减少侧渗,提高精度,双环法的渗水试验装置如图1-3-12所示,整个装置置于试坑中,装置由内、外圆环及马氏瓶组成。内外环间水体下渗所形成的环状水帷幕即可阻止内环水向侧向渗透,使其竖直渗入,以便用内环渗水资料更精确的计算渗透系数(K),马氏瓶为定水头自动给水装置,为防止冲刷,环内还应铺设2cm厚的砾石层。试验时,用两瓶分别向内、外环注水,并记录渗水量,直至流量稳定并延续2~4h,即可停止注水,此时通过内环的稳定渗透速度,就是包气带岩石的渗透系数,即K=v。一般双环法的精度高于单环法。
在野外进行渗水试验时,为了说明试验过程和渗透速度的变化情况,一般要求在试验现场绘制渗透速度(v)随时间(t)变化的过程线(图1-3-13),其稳定后的v值,即为包气带岩土层的渗透系数(K)。由于水体下渗时常常不能完全排出岩层中的空气,对渗水试验结果有一定影响。
图1-3-12 双环法试坑渗入试验装置图
1—内环(直径0.25m);2—外环(直径0.5m);3—自动补充水瓶;4—水量标尺(单位为m)
图1-3-13 渗透速度与时间关系曲线图
(二)钻孔注水试验
当钻孔中地下水位埋藏很深或试验层为透水不含水时,可用注水试验代替抽水试验,近似地测定该岩层的渗透系数。注水试验还可用于人工补给和废水地下处理研究。
注水试验形成的流场,正好和抽水试验相反(图1-3-14),抽水试验是在含水层天然水位以下形成上大、下小的正向疏干漏斗,而注水试验则是在地下水天然水位以上形成反向的充水漏斗。目前一般是采用稳定注水方法,不稳定注水方法很少用。
图1-3-14 潜水注水井示意剖面图
一般,注水试验是向井内定流量注水,抬高井中水位,待水位稳定并延续至符合要求时,可停止注水,观测恢复水位,对稳定后延续时间的要求,与抽水试验相同。
对于稳定流注水试验,其渗透系数计算公式的建立过程与抽水井正好相反,其不同点仅是注入水的运动方向和抽水井中地下水运动方向相反,故水力坡度为负值。
潜水完整注水井,其注(涌)水量计算公式为(图1-3-14)
水文地质勘察
承压完整注水井,其注(涌)水量计算公式为
水文地质勘察
注水试验常常是在不具备抽水试验条件下进行的,由于洗井往往不彻底或不能进行选井(孔内无水或未准备洗井设备),同一水头差下注入流量往往比抽水偏小,所以所求得的渗透系数(K)也往往比抽水试验小得多。
注水试验所用水源应满足水量、水质要求。注水试验的资料整理与抽水试验相似。
(三)地下水实际流速和流向的测定
地下水实际流速和流向的测定是密切相关的,在测定地下水实际流速前应先测定或确定地下水流向。
1.地下水流向的测定
地下水的流向是阐明区域地下水径流条件,确定地下水补给方向和流量计算断面的方向、正确布置地下水取水、排水、堵水截流工程设施以及示踪试验井组位置等必不可少的依据。地下水流向的测定(确定)方法主要有:①根据等水线图确定:即垂直等水位线由高到低的方向就是地下水流向;②物探方法:如用充电法确定地下水流向,详见有关物探书籍;③三角形井孔法确定地下水流向:大体按等边三角形布置三个钻孔(图1-3-15),并测定天然地下水位,用插值的方法作出等水位线,垂直等水位线由高到低的方向即为地下水流向(图1-3-15)。
图1-3-15 地下水流向、流速测定钻孔布置示意图
1—投放示踪剂孔;2—主要流速观测孔;3,4—辅助观测孔;5—地下水流向
A,B,C—地下水位观测孔(水位标高:m)
2.地下水实际流速测定
地下水实际流速,可直接用于地下水断面流量的计算,判断水流属层流或紊流,可研究化学物质在水中的弥散,确定含水层的一些参数以及作为决定地下水灌浆中一些技术措施的依据等。测定地下水实际流速的方法有两种,一种为示踪试验法,另一种为物探方法,这里仅说明前者的试验方法。
1)测定流速前先测定地下水流向,方法同前。
2)布置投放示踪剂孔(注入孔)和观测孔(接受孔)。在地下水流向已知的基础上,沿地下水流向至少布置两个井孔,上游孔为投放示踪剂(或称指示剂)孔或注入孔,下游孔为观测孔或接受孔(取样孔),为防止流向偏离,可在下游孔两侧按圆弧相距0.5~5.0m各布置一个辅助观测孔(图1-3-15)。上游孔与下游孔之间距离主要取决于岩石透水性。如为细砂,一般相距2~5m,透水性好的裂隙岩石一般为10~15m。
3)选择示踪剂并在注入孔中投放,在观测孔中进行接受监测。应根据试验条件和要求选择合适的示踪剂。目前我国测定实际流速主要采用的是化学试剂和染料,见表1-3-2。进行试验时,首先将示踪剂以瞬时脉冲方式注入投剂孔(注入孔)中的含水层段,然后用定深取样分析方法或定深探头(如离子探针等)定时观测观测井(接受井)中示踪剂的出现,待示踪剂晕的前缘在观测孔中出现后,应加密观测(取样)次数,以准确地测定出示踪剂前缘和峰值到达观测井的时间。
表1-3-2 示踪剂类型、特点和应用条件
4)计算地下水实际流速。因为投放示踪剂孔与观测孔的距离是已知的,所以确定地下水实际流速的问题实际上就是确定示踪剂从投放示踪剂孔到达观测孔的时间。示踪剂在孔隙和裂隙中的运动,不是活塞式的推进,而是以对流-弥散方式进行的,由于空隙通道的复杂性,观测孔中示踪剂浓度历时曲线也是复杂多样的,它主要取决于岩性、示踪剂类型及投剂孔和观测孔间的距离等,一般条件下观测孔中示踪剂浓度历时曲线如图1-3-16所示。实际上,当所测流速用于供水时,常取b点对应的时间tb参与计算;当用于疏干时,常取a、b间c点所对应的时间tc。则
图1-3-16 观测孔中示踪剂含量变化过程曲线
水文地质勘察
(四)连通试验
连通试验实际上是一种示踪试验,它是在上游某个地下水点(水井、岩溶竖井、落水洞、地下暗河表流段、坑道等)投入某种示踪剂,在下游地下水点(除前述各类水点外,尚包括泉水、岩溶暗河出口等)监测示踪剂是否出现,以及出现的时间和浓度,从而确定其连通情况。连通试验是确定研究地段上地下水流经具体途径的一种有效方法,主要用于研究和查明岩溶地下水的运动途径、速度、地下河系的连通、延展与分布情况、地表水与地下水的转化关系,以及寻找矿坑(井)涌水的水源与通道,查明水库漏失途径,判断地下水分水岭的位置等。
由于连通试验主要是查明地下水系统的补、径、排条件,因此,对试验井点布置及试验方法没有严格的要求,一般多利用现有的人工或天然地下水点和岩溶通道,监测水点应尽可能多,常用的试验方法简介如下:
1)水位传递法。一般是利用天然的岩溶通道,对天然地下水流进行堵、闸、放水或抽水、注水等,以改变地下水流水位,而在上、下游岩溶水点(包括钻孔)和其他点上观测水位、流量的变化,从而确定其连通性及具体途径。这种方法主要用于查明岩溶管流区岩溶水点间的联系。但也应考虑到,这种方法可能引起地下水天然流动方向的改变。
2)示踪试验法。一般多在岩溶管道发育区和裂隙岩溶区进行此种试验。常利用天然岩溶水点投放和接收示踪剂,一般可选用谷糠、锯屑、石松孢子、漂浮纸片等作为示踪剂(物)。对于流量较大的地下暗河还可用浮漂式小型定时炸弹和电磁波发射器来查明地下暗河流经途径和位置。近年来,一种微小彩色塑料粒的示踪物得到应用,此法除查明水点间连通性外,还可大致估算地下水流速。
3)气体传递法。对无水或非充满水的通道,可用烟熏、施放烟幕弹等方法,探明通道的连通性及连通程度,但一般只能做近距离试验。
❺ 以往工作成果搜集与整理
2.1.2.1 目的
统计以往工作区水文地质勘探与调查、环境地质调查、物探、化探等工作成果与完成的工作量,为科学布置本次补充调查与勘探工作服务。
2.1.2.2 基本要求
(1) 1955 年以来的调查区相关资料的统计。
(2) 要细化统计内容,明确以往工作区完成的各类工作量。
(3) 要在成果内容内描述报告份数、页数及附图张数和比例尺等。
(4) 统计工作要力求全面、准确,并应包括地质部门以外的其他部门所做的工作。
2.1.2.3 内容
(1) 项目名称: 原项目的名称。
(2) 项目编号、项目来源及工作性质: 按任务书有关内容填写。
(3) 工作范围: 包括工作区的地理坐标和工作区内的各级行政区,行政区应具体到县一级。
(4) 项目类别: 水文地质勘察、工程地质勘察,其他。
(5) 项目下达单位、承担单位及起止时间: 按实际填写。
(6) 地质测绘: 包括野外水文地质测绘和工程地质测绘的面积、工作比例尺及实测剖面条数和实测剖面位置。
(7)遥感解译:包括遥感解译面积、比例尺,成果解译图及说明书等。
(8)物探:各类地球物理勘探方法(包括电测深法、电剖面法、电测井法、磁法、重力法、浅层地震、甚低频或声频大地电场、放射性法等),完成的勘探剖面条数及各类物探解译推断成果图件。
(9)化探:化探样品数量及分析项目数,化探成果图件。
(10)钻探:各类地质、水文地质钻孔(地质勘探孔、水文地质孔、探采结合孔、地质钻孔、工程地质钻孔等)数量、总进尺及样品数目。
(11)抽水试验:各类抽水试验类型(单孔抽水试验、多孔抽水试验、干扰井群抽水试验、大型群孔抽水试验、稳定流抽水试验、非稳定流抽水试验、分层抽水试验、混合抽水试验、分段抽水试验等)、数量。
(12)动态观测:地下水水位观测水点、水质观测水点及开采量观测水点个数。
(13)水质分析:水质简分析、水质全分析的样品数量以及微生物、污染物分析样品数量。
(14)同位素:同位素分析样品数量及主要分析项目。
(15)其他工作:压水试验、钻孔注水试验、试坑渗水试验、连通试验、示踪试验等。
(16)成果主要包括:各种综合性调查报告、研究成果、图件以及其内容简述。
(17)成果提交使用情况(包括其社会经济效益)。
填写附表68。
❻ 地面沉降调查成果资料整理
地面沉降调查工作完成后,要对调查过程中所取得的各类资料进行整理、分析,并编写报告。
地面沉降成果资料包括调查资料、工程地质测绘资料、钻探物探资料和监测资料。
地面调查资料整理内容有:第四系地层岩性资料;地下水的储量、开采量、补给量资料;基岩地层岩性、地质构造及其与区域地质构造的关系资料;第四纪地质发展史和新构造运动情况资料;建筑物破坏、地表开裂资料;人类经济活动情况和经济发展趋势等资料。同时提交地面沉降调查报告,评价地面沉降危害等级,提出防治方案。
工程地质测绘资料包括:设计书,测绘方法,使用仪器,工程进度,地形图,地表水入渗、产流、径流、冲刷以及地表水的流通、灌溉、库水位及升降资料,开展渗水试验、渗透系数、地下水位等深线图等资料。
钻探与物探资料包括:勘探点线的布置,钻孔编录和钻孔柱状图资料,物探方法、仪器及成果(平剖面图及物探解译)资料,第四系地层资料,隐伏断裂资料,抽注水试验资料和地下水基本特征资料。
监测资料整理的内容包括:分层标、基岩标、孔隙水压力标、水准点、水动态监测网、水文观测点、海平面预测点的设置,水准测量和地下水开采量、地下水位、地下水压力、地下水水质监测及地下水回灌监测资料,建筑物和其他设施因地面沉降而破坏的定期监测资料和地面沉降速度、幅度、范围资料等。
地面沉降勘查报告的主要内容包括:序言,所处地貌单元,第四系地层岩性及发展史,新构造运动,水文地质条件,经济发展现状及经济发展趋势,地面沉降危害等级及成因机制,地面沉降防治方案。附图包括地形图,地貌图,第四系地质图,水文地质图,地下水等水位线图,钻孔柱状图,地质剖面图,隐伏断裂横剖面图,物探平剖面图,基岩等高线图和地面沉降危害分区图(图6-5)等。附件包括调查报告、工程地质测绘报告、勘探与物探报告和监测报告。
图6-5 北京市平原区地面沉降危害分区评价示意图(据俞丰俊)
❼ 崩塌调查评价的技术方法
崩塌地质灾害的调查评价涉及很多技术方法,主要有:遥感图像解译、工程地质测绘、地球物理勘探、钻探、山地工程、室内试验及现场试验、模型试验和模拟试验、动态监测等。
(一)遥感图像解译
1.基本要求
1)遥感图像解译应在搜集资料阶段完成,并编制工程地质解译图,为野外踏勘和设计编写服务。
2)区域性解译采用1∶50000~1∶67000的航片,崩塌体部分选用大比例尺(1∶10000~1∶1000)航片。有条件时,宜采用多时相的彩红外、红外、彩色、黑白、侧视雷达等多种航片进行综合解译。
3)一般采用目视解译,尽可能对航片进行光学处理和数字处理,突出有效信息,提高解译水平和效果。
4)建立不同航片的直接解译标志(形态、大小、阴影、灰阶、色调、花纹图形等)和间接解译标志(水系、植被、土壤、自然景观和人文景观等);进行室内解译,编制解译地质图和像片镶嵌图,规划调查工作和要解决的重点问题。
5)进行解译验证,建立准确的解译标志,同时建立健全解译卡片和验证卡片,以积累详细准确的地质资料。
6)提交的成果为:①解译灾害地质图;②解译卡片;③验证卡片;④典型相片集;⑤解译报告;⑥调查所需的其他解译图件。
2.解译内容
1)划分地貌单元,确立地貌形态、成因类型、微地貌形态及发育特征;确定地貌与地质构造、地层岩性与工程地质条件之间的关系;确定崩塌体产出的地貌单元,分析判断崩塌与地貌的关系。
2)解译崩塌体产出的地层岩性特征。
3)解译崩塌与构造的关系。确定主要构造形迹(褶皱、断层)的分布和规模,与崩塌形成的关系。
4)解译地表水、地下水对崩塌形成及其堆积物稳定性的作用及影响。判定大泉、泉群、地下水溢出带,确定洼地、漏斗、落水洞、天坑等岩溶现象的分布,圈定地表水体分布范围,了解水系发育特征。
5)解译崩塌体边界,推测其厚度和体积,判译其形成机制和类型。根据崩塌区地貌形态、植被情况及彩红外影像特征等,初步分析崩塌的形成时间和稳定状况。
6)推断危岩体将来发生崩塌的体积、范围、方位、位移距离,圈定成灾范围,分析派生灾害,初步进行灾情评估。
(二)工程地质测绘
1.基本要求
1)比例尺的确定:综合区域工程地质测绘为1∶25000~1∶50000;崩塌灾害环境地质测绘初步调查为1∶10000~1∶1000,可行性研究阶段测绘为1∶2000~1∶500。
2)测绘范围:外围环境地质调查,以查明与崩塌体成生有关的地质环境和小区域内崩塌发育规律为准;崩塌体的测绘范围应为其初步判断长宽的1.5~3倍,并应包含其可能造成危害及派生灾害成灾的范围。
3)使用的地形图必须是符合精度要求的同等或大于测绘比例尺的地形图。
4)实测地质体的最小尺寸一般为相应图上的2mm。特别重要的,不足2mm可扩大表示,但须注明实际数据。地质点位与地质界线的误差不应超过图上的2mm。
5)开展测绘之前,应实测地层剖面,建立地层岩性柱状图,确定填图单元。
6)测绘方法采用穿越和追索相结合。重要边界要追索。覆盖地段应采取人工揭露。
7)观测点布置应目的明确、密度合理,崩塌边界、地质构造、裂缝等要有足够的点控制。观测点的类型分为:岩性点、地貌点、地质构造点、裂隙统计点、水文地质点、外动力地质现象点、裂缝调查点、崩塌壁调查点、崩塌体调查点、崩塌变形点、灾情调查统计点、人类工程活动调查点、采样点、试验点、长观点、监测点等。
8)观测点的测量要求:测绘比例尺小于1∶5000时,采用目测和罗盘交会法定位,高程可根据地形图和气压计估算。测绘比例尺大小1∶5000时,必须用仪器测量。重要的观测点、勘探点、监测点,不管比例尺多大,均须用仪器测量。
9)野外记录要求:①采用专门的卡片记录观测点,分类系统编号,卡片编号与地点号一致;②记录须与野外草图相符;③描述应全面又突出重点;④进行点与点之间的路线描述和记录。
10)采集具代表性的岩土样、水样进行鉴定和室内试验。
11)测绘过程应经常校对原始资料,及时进行分析,及时编制各种分析图表,及时进行资料整理和总结,及时发现问题和解决问题,指导下一步工作。
12)测绘工作结束,原始资料整理完毕,应组织野外验收。在全面系统的资料整理和初步分析研究的基础上,应提出以下原始成果:①实际材料图;②野外地质草图;③实测地层柱状图;④实测地层剖面图;⑤观测点记录卡片;⑥山地工程记录表及素描图;⑦长观记录和监测记录;⑧岩土、水样试验成果一览表;⑨照片册;⑩文字总结;瑏瑡数据化的资料。
2.测绘内容
1)岩体工程地质测绘:查明岩体的地质时代、成因类型、岩性、接触关系等。
2)土体工程地质测绘:查明土的粒度成分、矿物成分、密实度或稠度、空隙性、土体结构、成因类型及地质年代等。
3)地貌和斜坡结构调查:①以微地貌调查为主,包括分水岭、山脊、斜坡、谷肩、坡脚、悬崖、沟谷、河谷、河漫滩、阶地、剥蚀面、岩溶微地貌、塌陷地貌和人工地貌等。调查描述各地貌单元的形态特征(面积、长度、宽度、高程、高差、深度、坡度、形体特征及其变化情况)、微地貌的组合特征、过渡关系及相对时代;②重点调查崩塌体产生的地貌单元,侧重于沟谷地貌和斜坡地貌的调查,查明斜坡的结构类型与坡面特征;③分析岩溶地貌、流水地貌与崩塌的关系;④调查人工地貌(采场、水库大坝、道路、人工边坡等)与崩塌的关系。
4)地质构造调查:理清调查区构造轮廓、构造形迹特点,调查褶曲、断层、节理裂隙的位置、产状、规模、力学性质及其与崩塌的关系。
5)新构造运动和地震调研:以收集资料为主。
6)水文地质调查:调查地表水体的位置、范围、动态与地下水的关系,地下水的补、径、排条件,地下水露头的位置、出流特征、动态变化等。在此基础上,综合分析地表水、地下水对崩塌的作用。
7)人类活动调查:调查人类工程活动的现状与规划、人类活动诱发的不良地质现象或地质灾害。
8)崩塌区的调查:①查明崩塌区的地质结构:包括地层岩性、地貌、地质构造、岩土体结构类型、斜坡组构类型及其对崩塌形成的控制和影响。岩土体结构要重点记录软弱夹层、断层、褶曲、裂隙、裂缝、岩溶、采空区、临空区、侧边界、底边界;②查明崩塌区的水文地质特征,包括地表水入渗及产流情况,崩塌体内地下水水量、水质及侵蚀性;③早期崩塌的运移和堆积;④未来崩塌成灾条件下可能的运移和堆积;⑤本次崩塌灾害可能派生的灾害类型(如泥石流、滑坡、涌浪等)和规模、成灾范围、灾情预评估。
9)环境地质体调查:调查崩塌区外的地质体的稳定性,为防治工程持力层选择提供依据。
10)孕灾因素调查:调查与崩塌形成有关的孕灾因素(如降雨、地表水冲蚀、地下水活动、人工爆破、地下开采、水渠渗漏等)的强度与周期。
(三)地球物理勘探
物探技术要求按现行的专业标准执行,主要物探剖面应与工程地质剖面一致。
(四)钻探
1.基本要求
1)要编制钻孔设计书(包括钻孔的目的、类型、深度、结构、钻探工艺等)。
2)钻孔深度应穿过崩塌体底界。进入稳定岩(土)体3m(土体)至5m(岩体)。
3)孔径应满足取心及测试要求。
4)要进行钻空简易水文地质观测。
5)钻孔结束后应作封孔处理,按要求保留岩心。
2.钻孔地质编录
这是最基本的第一手成果资料,应在现场及时地分回次进行记录;要注意残留岩心的分配和岩心采取率的计算;钻孔地质编录应使用统一的表格。
1)岩心的描述:坚硬岩层,应描述岩石名称、颜色、成分、结构、构造、节理裂隙、风化及破碎程度、岩心长度和完整性等;卵、砾层,应描述其名称、颜色、岩性、成分、大小、形状、充填物含量及胶结情况;砂类土层,应描述其名称、颜色、成分、粒度、干湿状态、夹杂物等;粘性土,应描述其名称、颜色、成分、结构特征、可塑性、稠度等。
2)节理裂隙描述:确定节理裂隙类型、成因、连续性、张开程度、充填物、裂隙率;断层描述:断层性质、破碎带宽度(深度)、擦痕、构造岩、岩心完整性、漏水和涌水情况等。
要重视岩溶、裂缝、滑带及软弱夹层的描述和地质编录,水文地质观测记录和钻进异常记录,取样记录。
3.钻探成果
钻孔终孔后,要及时整理并提交钻探成果,包括钻孔设计书、钻孔柱状图、岩心素描图、岩心照片、简易水文地质观测记录、取送样单、钻孔报告书等。
钻孔柱状图的比例尺一般为1∶100至1∶200,以能清楚表示主要地质现象为准。图的内容、样式、标注等应符合相应的规范。
4.钻探方法解决的主要问题
1)查明崩塌体的岩性、地质构造、岩土体结构、风化带、岩溶、边界条件和崩塌体的形态特征、规模。
2)查明崩塌区的水文地质条件,采取地下水样。
3)探测隐伏裂隙、地表裂隙的深度、发育特征、充填情况、充水情况和连通情况。
4)采取岩土体物理力学室内试验样品,进行水文地质野外试验(压水、抽水、注水、扩散试验等)和长期观测,确定水文地质参数,查证崩滑带位置和特征。
5)进行物探综合测井和跨孔测井,扩展探测范围。
6)进行崩塌变形长期监测和施工期变形监测。
(五)山地工程
1.山地工程解决的问题
1)试坑:深度小于3m。用于剥除浮土,揭露基岩,了解岩石及风化情况,或用作载荷试验及渗水试验。
2)探槽:深度一般不超过3m。用于剥除浮土,揭示基岩,多垂直于岩层走向布设。用于追索构造线、断层、崩滑体边界,了解残坡积层的厚度、岩性等。
3)浅井、竖井:浅井深度小于15m,竖井深度大于15m。用于探查风化岩体的划分、岩土体的结构构造、软弱夹层、裂缝和溶洞等,进行原位试验及变形监测。
4)平斜硐:一般断面为1.8m×2m,适用于岩层倾角较陡以及斜坡地段。用于勘查地层岩性、岩体结构构造、断层、裂缝和溶洞等,并用于取样、现场原位试验及现场监测。
5)平巷、石门:没有直接地表出口而与竖井相连接的近水平坑道,不常用。
2.山地工程的地质工作
(1)地质编录内容
1)揭露的岩土体名称、颜色、岩性、结构、构造、层面特征、厚度、接触关系、地质时代、成因类型、产状。软弱夹层应放大比例尺进行素描,并注意其延伸性和稳定性。
2)岩石风化特征及风化卸荷带的划分,风化与裂隙、裂缝的关系。
3)断层:产状、规模、断距、断层形态与展布特征、破碎带的宽度、构造岩、两盘岩性、断层性质等。
4)裂缝、裂隙:逐条描绘裂缝及贯穿性较好的节理,记录其性质、壁面特征、成因、裂缝张开、闭合情况、充填情况、连通情况、相互切割关系、错动变形情况、渗漏水情况。
5)崩滑带及重力变形带作为描述的重点,放大表示。要描述其厚度、岩性、物质组成、构造岩、产状、含水情况等。
6)水文地质现象:注意滴水点、涌水点、渗水点、连通试验出水点、临时出水点。关注其产出位置、水量,与裂缝、裂隙、岩溶及老窿的关系,水量与降雨的关系。
7)记录各种试验点、物探点、长观点、取样点、拍照点、监测点的位置、作用、层位、岩性及有关的地质情况。
(2)地质素描图的有关规定
1)比例尺一般为1∶20~1∶100。
2)探槽的素描绘制一壁一底的展示图。若两壁地质现象不同,则绘制两壁素描图。槽底长度可用水平投影,槽壁按实际长度和坡度绘制,也可采用壁与底平行展开法。
3)浅井、竖井的素描,展示图一般作相邻的两壁,平行展开,注明壁的方位。圆井展示图以90°等分分开,取相邻两壁平行展开绘制,斜井展示图需注明其斜度。
4)平硐素描展示图绘制洞顶和两壁。展开格式为以洞顶为准,两壁上掀的俯视展开法。当洞向改变时,需注明转折前进方向,洞顶连续绘制,两壁转折时凸出侧呈三角形撕裂叉口。洞深计算以洞顶中心线为主。洞顶坡度一般用高差曲线表示。
5)开挖过程中的编录:及时记录掘进中遇到的裂缝、滑带、出水点、水量、顶底板变形等现象。一般隔5m作一个掌子面素描图。对于围岩失稳而必须支护的地段,应及时进行素描、拍照、录像、采样及埋设监测仪器。
(3)取样及原位试验
按有关规定和设计要求,原位试验硐段视需要进行地质素描及试件素描。
(4)录像
有条件应对重型山地工程进行录像。录像时要记录方位及主要地质内容。
3.山地工程提交的成果
地质素描图、重要地段施工记录、照片集、录像、取样送样单、各种点位记录、重型山地工程勘查小结等。
(六)试验
目的是查明崩塌地质体及其赋存环境,为稳定性评价、模型试验、模拟试验和防治工程设计提供必须的岩土物理力学参数和水文地质参数。
1.试验工作布置原则
1)岩土成分鉴定和基本物理性质、水理性质测试,宜以岩性层或工程地质组、段为基本单元,每单元各取3~5组。
2)测试工作的重点应放在崩滑带。崩滑带的力学属性具有不均一性,应重点测试主要软弱面(最弱面)。要对崩滑带进行面上的控制。参与统计的力学指标数不宜小于6个。
3)实验工作应与其他工作紧密结合,充分利用其他手段进行取样和试验。如标准贯入试验、旁压试验、深部采样和水文地质试验可充分利用钻探;表层采样和原位试验可充分利用山地工程。
4)试验工作的布置应室内、现场相结合,现场试验耗资大且限制条件多,不宜过多投入,要根据工作阶段及实际需要合理安排。
5)对于初步选定的防治工程持力层的岩、土体,可根据防治工程的类型、荷载、受力方式和可能产生的变形形式选择测试项目。如评价持力层的抗滑稳定性、岩体抗拉稳定性、地基承载力和抗滑定性等。
2.试验内容和方法
试验的对象、内容和方法,取决于工作阶段及其精度要求。
1)初勘阶段:对崩塌—危岩体,试验要能满足评价其变形破坏特征和稳定性计算。对于相关的环境岩体(周边岩体、崩塌位移作用的地质体、防治工程持力岩土体、可能危及崩塌体的其他灾害岩土体等),试验以能满足其稳定性和环境地质问题的定性评价为主。这个阶段以收集资料和室内试验为主。
2)预可行阶段:对崩塌—危岩体要进行分析和稳定性计算所需的测试。对相关环境岩体要进行稳定性评价等所需的简要测试。对持力岩体要进行定性或半定量分析评价所需的有关简要试验。方法以现场测试为主,同时进行相应的室内试验。
3)可行性研究阶段:对崩塌体要进行较为详细的试验,为变形分析、稳定性计算、模型试验和模拟试验提供所需的参数。对相关环境岩体,进行简要试验,以满足稳定性定性评价和环境地质问题定性研究的需要。对于持力岩体,进行一定的试验,为稳定性计算和防治工程方案设计提供所需的参数。试验方法以现场测试为主,同时进行相应的室内试验。
3.试验项目的选择
应根据崩塌的失稳机制和变形破坏的力学机制分析,选择必须的试验项目。
1)滑移式崩塌的测试项目为:①岩土成分、物理性质、水理性质;②弹性波速;③弱面抗剪强度;④水文地质试验。
2)倾倒式崩塌的测试项目为:①岩土成分、物理性质、水理性质;②弹性波速;③底部弱面抗拉强度;④岩块间岩面摩擦强度;⑤岩体抗拉强度。
3)拉裂式崩塌的测试项目为:①岩土体成分和物理性质;②抗拉强度。
4)鼓胀式崩塌的测试项目为:①岩石成分、物理性质、水理性质;②弹性波速;③底部软弱层无侧限抗压强度。
5)错断式崩塌的测试项目为:①岩石成分、物理性质、水理性质;②弹性波速;③底部岩土体抗剪强度。
4.测试方法和测试条件的选择
要根据崩塌岩土体的特征和赋存环境选择适宜的测试方法和测试条件。
1)室内渗透试验适用于砂性土、粘性土。混合土和碎石土应考虑现场试验。
2)室内压缩试验适用于粉土和粘性土,其他土类应选择现场试验。
3)室内直剪试验适用于粘性土和砂土类(样品中大于2mm的砾、块石均要捡出)。角砾状滑带土或级配混杂的碎屑状滑带土宜考虑现场试验。
4)土样中粒径大于10mm的颗粒较多时,不宜做室内三轴剪切试验。宜选择现场实试验。
5)砂类土、粘性土和黄土类宜采用静力触探。
6)浅埋防治工程选用的地基土,可采用承压板压缩试验;埋深较大(5~15m)的地基土,宜采用螺旋板荷载试验或旁压试验。
7)土体崩塌不能采用钻孔压水试验;崩塌体内有一定水位和水量时,可进行提水试验或适当的抽水试验;崩塌体内无水或微含水条件下,稳定条件允许时可采用控制性钻孔注水试验或地表渗水试验。
8)在岩体中进行现场试验难度极大,应根据弹性波观测和室内试验作选择。
9)风化岩体和软岩土可作预钻式旁压试验。
10)尚未形成贯通性弱面的危岩体应进行现场直剪试验;沿一定弱面滑移的危岩体应进行现场直剪试验。
11)水库型岩崩-危岩体,岩体裂隙发育时,考虑水库高水位淹没部分危岩体,可作抽水试验或钻孔压水试验。作压水试验前,须论证其是否影响危岩体稳定性。
12)人工快速对开裂岩土崩塌体裂缝内注水进行充水试验和连通试验,是十分危险且有害的,任何情况下都不能进行。
5.试验成果的分析应用
承担试验工作的单位应提交对崩塌地质体的综合测试报告,内容包括:①测试对象、试验方案、试验项目的确定及依据;②试验要求及有关规范;③试验技术及试验过程(试验概述、试件制备、试件数量及特征、试验仪器、试验程序、成果整理);④试验成果及综合分析;⑤试验成果建议值。
试验成果只能作为稳定性计算和防治工程设计的参考。计算参数及设计参数取值应在反演分析及其他分析的基础上,结合试验成果、模型试验、模拟试验和专家经验等予以综合确定。
(七)动态监测
1.动态监测的目的和任务
1)动态监测的目的:①评价地质灾害的活动性及稳定性;②通过监测崩滑变形块体变形的分布、规模、位移方式、方向和速率等,为分析崩塌体的变形特征、变形机制,进行稳定性评价服务,同时为防治工程设计提供重要依据;③为勘查施工安全提供预警预报,对重型山地工程施工对崩塌体的扰动及时反馈,控制勘查施工部位和施工强度,为防治工程设计提供参考;④为今后建站进行长期监测奠定良好的基础。
2)动态监测的任务:①查明崩塌体正在变形破坏的主要块体、主要部位、主要破坏方式、主要变形方向和变形速率;②进一步认识崩滑体的形体特征,分析其变形规律、发展趋势、形成机制,分析评价崩塌体的稳定性和论证防治工程设计;③监测崩塌相关成灾因素(如降雨、地表水、地下水和人类活动等)及其强度,分析评价它们对崩塌体稳定性的影响。
2.动态监测的内容与方法
(1)绝对位移监测
1)监测内容:崩塌体测点的三维坐标监测,得出测点的三维变形位移量、位移方法与位移速率。
2)监测方法:大地测量法、GPS测量法、近景摄影测量法、激光全息摄影法和激光散斑法。
(2)相对位移监测
1)监测内容:相对位移监测是设点量测崩滑体重点变形部位点与点之间相对位移变化(张开、闭合、下沉、抬升和错动等)的一种常用变形监测方法。主要用于裂缝、崩滑带和采空区顶底板等部位的监测,是崩塌监测的主要内容。
2)监测方法:简易监测法(作标记或埋桩,用钢尺等定期直接测量)、机测法(采用机械式仪表对裂缝、滑带和顶底板进行位移或沉降监测)、电测法(常用电感调频式位移计监测)。
(3)倾斜监测
地面倾斜监测:监测内容为崩滑体地面倾斜方向和倾角变化。监测仪器有盘式倾斜仪、杆式倾斜仪和T字形倾斜仪。
深部倾斜监测:利用钻孔倾斜仪测量崩滑体内钻孔倾斜变形反求各孔段水平位移。
(4)声发射监测
1)监测内容:检测岩体破裂时产生的声发射信号,用以判断岩体变形及稳定状况,并进行预测预报。
2)监测方法:采用进口或国产的声发射仪、地音仪等进行监测。
(5)地应力观测
1)观测内容:测量崩滑体内地应力的变化情况,分辨拉力区、压力区及压力变化,用以推断岩体变形。
2)监测方法:常用WL-60型应力计,YJ-73型三向压磁应力计等仪器监测。
(6)地下水监测
1)监测内容:对测区内的地下水露头进行系统的水位、水量、水温和水质等项目的长期监测。掌握区内地下水变化规律,分析地下水与地表水及大气降水的关系,进行地下水的动态特征与崩塌体变形的相关分析,为稳定性评价和防治工程设计提供水文地质资料。
2)监测方法:利用监测盅、水位自动记录仪、孔隙水压计、钻孔渗压计、测流仪、水温计、测流堰和取样等,监测泉、井、坑、钻孔、平斜硐与竖井等地下水露头。
3)适用范围:当崩塌变形破坏与地下水具有相关性,在雨季或地表水位抬升时崩塌体内具有地下水,应予以监测。
(7)地表水监测
1)监测内容:监测与崩塌相关的沟、溪、河的水位、流速、流量,分析其与地下水的联系、与降雨量的联系。
2)监测方法:利用水位标尺、水位自动记录仪、测流堰等进行监测。
(8)常规气象监测
1)监测内容及仪器:利用常规气象监测仪器(温度计、雨量计、蒸发仪等)进行以降雨量为主的气象监测。
2)适用范围:一般情况下均要进行气象监测,进行地下水监测的崩塌体则必须进行。
(9)地震监测
1)监测内容:地震力是作用于崩塌体上的特殊荷载之一,对崩塌体的稳定性起着重要作用,应采用地震仪等仪器监测区内及外围发生的地震的强度、发震时间、震中位置和震源深度,分析区内的地震烈度,评价地震作用对崩塌体稳定性的影响。
2)适用范围:适用于所有的崩塌调查评价。根据我国地震监测的现状,不宜自行设站监测,应以收集地震资料为主。
(10)人类活动监测
应针对调查区内对崩塌有影响的项目,监测其范围、强度、速度等与崩塌变形的关系。
❽ 路基岩溶施工注水试验记录表 样版
不好意思,这个真不知道,没碰到过。