時間:2023-01-23 12:26:42
序論:速發(fā)表網結合其深厚的文秘經驗,特別為您篩選了11篇水文地質論文范文。如果您需要更多原創(chuàng)資料,歡迎隨時與我們的客服老師聯(lián)系,希望您能從中汲取靈感和知識!
2含水層介質
西山地下水系統(tǒng)的地下主要是以奧陶系碳酸巖類巖溶水,上覆石碳二迭系碎屑巖裂隙孔隙水,其含水介質主要是奧陶系中統(tǒng)的上下馬家溝組為主和峰峰組石灰?guī)r,徑流排泄區(qū)上覆由石碳二迭系碎屑石。北山和東山的地下水都主要是碳酸鹽巖類巖溶水,其含水介質北山為奧陶系中統(tǒng)上下馬家溝組石灰?guī)r,東山主要是奧陶系統(tǒng)上下馬家溝組峰峰組石灰?guī)r,其上覆基巖二迭系碎屑巖。盆地區(qū)則是以全新統(tǒng)松散堆積物砂礫石層和砂層為主要含水介質。
3太原地區(qū)地下水富水特征
太原地區(qū)地下水富水性主要是受到含水層巖性和地形地貌地質構造特征的綜合影響,通常情況下邊山強于山區(qū),徑流排泄區(qū)和沖積扇、沖積平原區(qū)要強于補給區(qū)和洪積扇、洪積平原區(qū),碳酸鹽巖石溶裂隙含水巖則強于松散巖類孔隙水含水巖組,而其又強于基巖裂隙含水巖組,在這其中富水性最弱的是碎屑巖類孔隙裂隙含水巖組。1)西山地下水系統(tǒng),從汾河沿岸至古交和河口周邊地區(qū),單井的涌水量為每日1000m3/d~2000m3/d,其后至邊山斷裂帶富水性開始激增,白家莊地區(qū)涌水量為5000m3/d,開化溝和洞兒溝涌水量分別為7000m3/d和13000m3/d左右,最大單井流量為平泉自流井,其最大流量高達36000m3/d。2)盆地區(qū)地下水系統(tǒng)的富水性從整體上看沖積扇要強于洪積扇,例如西邊山洪積扇單井單日涌水量在1000m3~5000m3,東邊山則要小于1000m3,而西張盆地的單井涌水量則達到了5000m3/d。3)北山的地下水系統(tǒng)在匯流區(qū)的陽曲泥屯盆地的涌水量在1000m3/d~2000m3/d,徑流至陽曲鎮(zhèn)東焉一帶后有了很大幅度的增長,每日的涌水量達到了1000m3/d~20000m3/d不等,集中排泄點蘭村的單日涌水量則達到了50000m3。
4地下水系統(tǒng)水化學和水溫特征
受到含水層巖性和補給徑流排泄條件的影響,太原地區(qū)的地下水水化學及水溫從整體上看基巖山區(qū)的裂隙巖溶水在補給區(qū)從水溫和水化學類型以及礦化程度上沒有什么很大差異,東山西山和北山三個地下水系統(tǒng)基本相同,但受到含水層巖性和其礦物成分、徑流長度、排泄的環(huán)境條件等因素的制約和影響,直到徑流排泄區(qū)域才發(fā)生變化出現(xiàn)差異。北山地下水系統(tǒng)因其含水介質主要為奧陶系中統(tǒng)上下馬家溝組灰?guī)r、巖組中硫酸鹽巖含量很少、較少會有峰峰組出現(xiàn)、礦化度小于0.5g/L、地下水循環(huán)深度較小所以北山地下水水溫較低,一般為13℃~15℃。而西山的地下水系統(tǒng)在徑流排泄區(qū)受到峰峰組地層下滲補給巖溶水和徑流途徑長、循環(huán)深度大等因素的影響,其水溫從徑流區(qū)至排泄區(qū)呈明顯上升的變化,由14℃逐漸升高至25℃。
2對巖土水理的性質進行測試及研究
巖土由于受到地下水的影響,兩者之間發(fā)生反應,這時巖土就會表現(xiàn)出一些性質,這種性質就是巖土的水理性質。該性質包含許多特性,例如透水性、給水性、容水性等,它們對巖土的三態(tài)有著很大的影響作用。巖土中的地下水能夠有許多方式存在于其中,比較典型的有承壓水、上層滯水、巖溶水和孔隙水,前兩種是按照埋藏條件劃分的,后兩種是依據水層的空隙性質劃分的。然而不僅巖土的水理性質會因為地下水存在的形式而有所影響,具體的程度不盡相同,而且該性質也會受到巖土類型的影響。為了能夠對以后可能產生改變的地下水量進行及時的觀測,方便在施工中進行有效的處理措施,需要對巖土的水理性質進行準確的測試。不僅建筑本身的穩(wěn)定可能會因為巖土的某些水理性質而發(fā)生改變,巖土本身也可能由于某些性質產生特性的改變。為了能夠有效的對地質性質等情況進行全面的評價,就必須重視對巖土水理性質的測試。
3巖土工程由于地下水的原因引起的危害
3.1巖土工程因地下水位變化引起的危害
在巖土工程中,地下水對其造成的危害很多,其中主要的危害原因有地下水位的上升、地下水位的下降以及地下水頻繁的升降等。很多因素都會造成潛水位的上升,例如地質、水文氣象、溫度或者人類行為等因素。巖土工程產生的危害可能不是單一因素引發(fā)的,而是多種因素共同作用的結果。土壤的鹽漬化、沼澤化等的形成都是由于不斷上升的潛水位造成的,建筑下邊的巖土或者地下水可能會對其進行腐蝕。此外,巖土還可能產生軟化、流砂等不良的地質現(xiàn)象。人們的一些行為,例如對地下水無節(jié)制的開采,對下游的地下水進行截取等都可能會使地下水的水位下降。一些經常出現(xiàn)的地質危害、貧乏的地下水源以及地下水的水質不斷的惡化等,都是由于地下水的下降幅度超出了正常范圍引起的。這些危害對人們的生活環(huán)境以及建筑物等都有很大的影響。針對那些膨脹性的巖石,它們的膨脹會受到不斷升降的地下水影響,從而發(fā)生不均勻的變形。巖石的變形會由于不斷升降的地下水而重復的進行著,并且隨著重復次數的增多變化的幅度也逐漸的增加。這種現(xiàn)象的發(fā)生就會使地面出現(xiàn)裂縫,不斷的損害輕小型的建筑物。土質也會受到地下水升降的影響,不斷變化的地下水會減少土質層中的一些膠結物,最終將都會流失,從而使土質沒有膠結性,就會非常的松動。巖土的承載能力會受到含水量的影響,不斷變大的空隙導致承載力越來越低,使得巖土工程的工作產生很大的困難。
3.2巖土工程受地下水動壓力作用產生的危害
動水壓力在自然狀況下不會有很強的作用,幾乎不會造成任何的危害。但是這只是在自然的狀況下,如果遇到人為的干擾,修建的巖土工程打破了原有的動力平衡,使一些條件得到了改變,這時遇到比較強的移動水時,產生比較強的動水壓力,就會使得巖土工程受到很大的損害。這些危害現(xiàn)象一般都包括流砂、基坑突涌或者是管涌等。對于這些危害現(xiàn)象,相關的部門應該對其形成的原因進行細致的研究,通過研究做出合理的治理對策,使其對巖土工程造成的危害能夠及時的被解決。
1.1大井受采掘破壞或影響的含水層
四含:補給條件較差,q91=0.0005943(22B4孔)~0.4025(4-54孔)L/s•m,富水性弱—中等。煤系砂巖裂隙水:補給條件差,以凈儲量為主,q91=0.00044(南6B2孔)~0.06004(4-518孔)L/s•m,富水性弱。太灰?guī)r溶含水層:其補給條件差,補給水源不充沛,q91=0.00033(南2B5孔)~0.2477(設4孔)L/s•m,富水性弱—中等。
1.2西部井受采掘破壞或影響的含水層
四含:補給條件較差,據09-S1和06-觀1孔抽水資料q=0.0064~0.008L/s•m,富水性弱。煤系砂巖裂隙水:補給條件差,以凈儲量為主,據南6B2孔抽水資料,q91=0.00044L/s•m,富水性弱。太灰?guī)r溶含水層:其補給條件差,補給水源不充沛,據南26B5和設4孔抽水資料,q91=0.00033~0.2477L/s•m,富水性弱—中等。
2礦井及周邊老空水
本礦大井和西部井均有老空水分布。大井3個采區(qū)共有9處積水,積水面積6491m2,積水量5227m3。西部井13采區(qū)共有10處積水,積水面積49075m2,積水量59625m3。相鄰煤礦有童亭煤礦、臨渙煤礦、青東煤礦,均為大型生產礦井,無古井、小窯,有一定的采空區(qū)積水存在,積水位置、范圍、積水量一般比較清楚,且有邊界煤柱或斷層防水煤柱的存在,不會對本礦造成大的影響。
3礦井涌水量
1988年1月~2013年12月實測大井礦井涌水量250~531.4m3/h,1992~2013年12月平均涌水量374.5m3/h。2010年1月至2013年12月,實測西部井礦井涌水量8.2~16.6m3/h,平均14m3/h。近3年礦井實測涌水量平均值381.6m3/h,最大涌水量395.6m3/h。
4突水量
據不完全統(tǒng)計,1980~2012年共發(fā)生突水46次。除745工作面離層積水瞬間潰水量為3887m3/h外,其余突水量0.3~211m3/h。2009年以來,礦井大于10m3/h的突4次,最大突水量25m3/h,均為砂巖水。
5開采受水害影響程度
雖然745工作面離層積水瞬間潰水量較大,但經過745工作面的水害查治,海孜煤礦對離層積水水害的治理已經形成一套完整的治理方案,效果良好;因此礦井采掘工程和安全生產受中煤組頂板離層水害威脅,但不威脅礦井安全。總體來看,礦井偶有突水,但突水量一般較小,采掘工程受水害影響,但不威脅礦井安全。
二礦井防治水工作難易程度
1大井防治水工作難易程度
大井防治水有一定的工程量,但各類水害的防治均形成一套完善的方案,防治水工作易于進行,這在745工作面查治和762工作面防治水中都有所體現(xiàn)。大井防治水工作難易程度屬中等類型。
2西部井防治水工作難易程度
西部井自投產以來發(fā)生突水一次,水量為5.0m3/h“,四含”及煤系地層裂隙水對礦井安全生產威脅小,太原組灰?guī)r富水性弱到中等,防治水工作簡單或易于進行,屬中等型。
三原水文地質類型劃分情況及采探對比分析
1原水文地質類型劃情況
原水文地質類型劃分報告,是最近一次也是第一次劃分報告,由海孜煤電公司在2010年6月編制。根據《煤礦防治水規(guī)定》表2-1的規(guī)定,將海孜煤電公司大井水文地質類型劃分為極復雜型(主要考慮到745離層積水潰水3887m3/h),西部井水文地質類型劃分為中等型。
2采探對比分析
通過3年來的開采,受采掘破壞或影響的含水層性質及補給條件、富水性沒有改變。采空區(qū)及其積水量有所增加。大井礦井涌水量由360m3/h增加到390m3/h左右,現(xiàn)已基本穩(wěn)定;西部井礦井涌水量略有增加,但仍較小,在15m3/h左右。全礦井增加了5次突水,除1次K3砂巖出水外,均為3煤頂板砂巖水,最大25m3/h。整體來看,礦井偶有突水,采掘工程受水害影響,但不威脅礦井安全;防治水工作簡單或易于進行。海孜煤礦歷年生產都做了大量水文地質工作,并開展了科學研究,實施了工程鉆孔,找出了離層積水的原因,提出了可靠的離層積水防治方案和措施。實踐證明745工作面頂板離層積水的查治工作是非常成功的,844、845、846和762等4個工作面開展了相應的成功治理。工程實踐證明防治水效果可靠,礦井主要水害已由離層積水轉為灰?guī)r水。海孜煤礦下一步仍將繼續(xù)開展防沖擊、離層積水、煤與瓦斯突出等的一體化治理。可見原報告中大井水文地質類型劃分為極復雜型對現(xiàn)有開采現(xiàn)狀來說有點偏高,而西部井水文地質類型劃分為中等型是合適的。
四礦井水文地質類型的劃分
通過對海孜煤礦主采煤層開采過程中,受采掘破壞或影響的含水層及水體、礦井及周邊老空水分布狀況、礦井涌水量、突水量,開采受水害影響程度和防治水工作難易程度的系統(tǒng)分析和總結,并根據《煤礦防治水規(guī)定》(國家安全生產監(jiān)督管理總局令第28號)表2-1的規(guī)定,綜合評價本礦大井礦井水文地質類型屬中等、西部井礦井水文地質類型屬中等、海孜煤礦礦井水文地質類型屬中等。
實踐證明,在工程勘察、設計和施工過程中,水文地質問題始終是一個極為重要但也是一個易于被忽視的問題。之所以重要,是因為水文地質和工程地質二者關系極為密切,互相聯(lián)系和互相作用,地下水既是巖土體的組成部分,直接影響巖土體工程特性,又是基礎工程的環(huán)境,影響建筑物的穩(wěn)定性和耐久性。至于容易被忽視,是在實際的勘察工作中,在勘探成果內因為很少直接涉及水文參數的利用,水文地質問題往往只被認為是象征性的工作,在勘察中大多只是簡單地對天然狀態(tài)下的水文地質條件作一般性評價。在一些水文地質條件較復雜的地區(qū),由于工程勘察中對水文地質問題研究不深人,設計中又忽視了水文地質問題,經常發(fā)生由地下水引發(fā)的各種巖土工程危害問題,令勘察和設計處于難堪的境地。為提高工程勘察質量,在勘察中加強水文地質問題的研究是十分必要的,在工程勘察中不僅要求查明與巖土工程有關的水文地質問題,評價地下水對巖土體和建筑物的作用及其影響,更要提出預防及治理措施的建議,為設計和施工提供必要的水文地質資料,以消除或減少地下水對巖土工程的危害。
1、工程地質勘察中水文地質評價內容
在以往的工程勘察報告中,由于缺少結合基礎設計和施工需要評價地下水對巖土工程的作用和危害,總結以往的經驗和教訓,我們認為今后在工程勘察中,對水文地質問題的評價,主要應考慮以下內容:
(1)應重點評價地下水對巖土體和建筑物的作用和影響,預測可能產生的巖土工程危害,提出防治措施。
(2)工程勘察中還應密切結合建筑物地基基礎類型的需要,查明有關水文地質問題,提供選型所需的水文地質資料。
(3)不僅要查明地下水的天然狀態(tài)和天然條件下的影響,更重要的是分析預測在人為工程活動中地下水的變化情況,及對巖土體和建筑物的反作用。
(4)應從工程角度,按地下水對工程的作用與影響,提出不同條件下應當著重評價的地質問題。
2、重視巖土水理性質的測試和研究
巖土水理性質是指巖土與地下水相互作用時顯示出來的各種性質。巖土水理性質與巖土的物理性質都是巖土重要的工程地質性質。巖土的水理性質不僅影響巖土的強度和變形,而且有些性質還直接影響到建筑物的穩(wěn)定性。以往在勘察中對巖土的物理力學性質的測試比較重視,對巖土的水理性質卻有所忽視,因而對巖土工程地質性質的評價是不夠全面的。
巖土的水理性質是巖土與地下水相互作用顯示出來的性質,而地下水在巖土中有不同的賦存方式,不同形式的地下水對巖土水理性質的影響程度有所不同,而且影響程度又與巖土類型有關。
結合水是地下水在粘性土中的主要賦存形式,在砂土中含量甚微。結合水尤其是弱結合水與粘性土相互作用時顯示出來的性質如可塑性、膨脹性、收縮性等歸為粘性土的物理力學性質,因其受強力束縛,活動范圍極為有限,對巖土的動態(tài)水理性質影響較小。
3、全面了解地下水引起的巖土工程危害
地下水引起的巖土工程危害,主要是由于地下水位升降變化和地下水動水壓力作用兩個方面的原因造成的。
地下水位變化可由天然因素或人為因素引起,但不管什么原因,當地下水位的變化達到一定程度時,都會對巖土工程造成危害,地下水位變化引起危害又可分為三種方式:
(1)水位上升引起的巖土工程危害。潛水位上升的原因是多種多樣的,其主要受地質因素如含水層結構、總體巖性產狀;水文氣象因素如降雨量、氣溫等及人為因素如灌溉、施工等的影響,有時往往是幾種因素的綜合結果。
①土壤沼澤化、鹽漬化,巖土及地下水對建筑物腐蝕性增強。
②斜坡、河岸等巖土產生滑移、崩塌等不良地質現(xiàn)象。
③一些具特殊性的巖土體結構破壞、強度降低、軟化。
④引起粉細砂及粉土飽和液化、出現(xiàn)流砂、管涌等現(xiàn)象。
⑤地下洞室充水淹沒,基礎上浮、建筑物失穩(wěn)。
(2)地下水位下降引起的巖土工程危害。地下水位的降低多是由于人為因素造成的,如集中大量抽取地下水、采礦活動中的礦床疏干以及上游筑壩、修建水庫截奪下游地下水的補給等。地下水的過大下降,常常誘發(fā)地裂、地面沉降、地面塌陷等地質災害以及地下水源枯竭、水質惡化等環(huán)境問題,對巖土體、建筑物的穩(wěn)定性和人類自身的居住環(huán)境造成很大威脅。
(3)地下水頻繁升降對巖土工程造成的危害。
地下水的升降變化能引起膨脹性巖土產生不均勻的脹縮變形,當地下水升降頻繁時,不僅使巖土的膨脹收縮變形往復,而且會導致巖土的膨脹收縮幅度不斷加大,進而形成地裂引起建筑物特別是輕型建筑物的破壞。
地下水在天然狀態(tài)下動水壓力作用比較微弱,一般不會造成什么危害,但在人為工程活動中由于改變了地下水天然動力平衡條件,在移動的動水壓力作用下,往往會引起一些嚴重的巖土工程危害,如流砂、管涌、基坑突涌等。流砂、管涌、基坑突涌的形成條件和防治措施在有關的工程地質文獻中已有較詳細的論述,這里不再重復。
水文地質工作在建筑物持力層選擇、基礎設計、工程地質災害防治等方面都起著重要的作用,隨著工程勘察的發(fā)展,其必將受到越來越廣泛的重視,切實做好水文地質工作將對勘察水平的提高起著極大的推動作用。
1.2水文地質勘查中的評價分析。通過獲得建筑工程現(xiàn)場的水文地質資料之后,還應該對水文地質勘查資料進行評價分析。水文地質勘查中的評價分析內容主要包括以下幾個方面:其一,對地下水對建筑工程設計與施工的作用和影響進行重點評價,這樣才能夠對影響建筑工程設計和施工的危害因素進行提前預測,并采取相應的措施進行處理;其二,建筑工程勘查中的水文地質勘察應該和建筑的地基設計進行結合,為建筑工程的地基設計和施工提供可靠的水文地質資料;其三,水文地質勘查中除了應該對地下水的狀況以及對建筑工程的影響進行勘察,同時還應該對人為活動下對地下水的影響以及地下水變化對建筑工程施工的影響狀況進行評價;其四,從建筑工程施工角度來看,根據地下水對建筑工程的作用與影響,找出不同地下水條件的同時,還應該進行重點評價,例如對于基礎埋在地下水位之下的建筑工程來說,重點評價水對建筑物基礎部位的鋼筋、混凝土的腐蝕性;對于巖土作為建筑物基礎的建筑工程項目,應該重點對地下水活動導致的巖土漲縮、崩解、軟化等作用進行評價;對于地基基礎壓縮層中存在粉土、粉細砂、松散的狀況時,應該重點對流砂、腐蝕以及管涌等現(xiàn)象發(fā)生的幾率進行評價;對于需要在地下水位以下進行基礎施工的建筑工程項目,應該進行對應的富水性試驗或者滲透性試驗,對降水造成的邊坡不穩(wěn)定、土體沉降以及其他問題對建筑工程施工可能造成的影響。
1.3測量建筑工程施工現(xiàn)場地形。在對建筑工程施工現(xiàn)場的地形進行測量的過程中,應該采用全國通用的坐標系統(tǒng)以及國家最新的高程基準點,如果建筑工程所在地并沒有通用的坐標系統(tǒng)以及相關的高程基準點,應該利用全球定位系統(tǒng),為建筑工程建設創(chuàng)設獨立的坐標系統(tǒng),保證建筑工程建設人員能夠獲得準確的測量數據信息。在對建筑工程現(xiàn)場進行測量的過程中,還應該對定位儀的類型、定位時間、定位程序以及測量精度等進行詳細、全面的說明,對于測量的精度,應該根據相關的規(guī)定,滿足建筑工程設計和施工的實際要求,對于不同的比例尺勘查剖面,應該采用實測剖面。
1.4地質填圖。在進行地質填圖的過程中,應該保證填圖的精準度滿足同比例尺的地質測量規(guī)范,將比例尺作為地質觀察的基礎,如果是對于大比例的地質填圖,地質填圖的目的在于為建筑工程勘察、設計以及施工服務。因此,在選擇比例尺的過程中,應該根據建筑工程的實際狀況,以不同勘查階段的具體要求、工程的規(guī)模、地質復雜程度等狀況為基礎,在設置地質勘查點時,應該把地質勘查點設置在界線或者具有特殊意義的地方,當地質勘查點布置完成之后,還應該將地質填圖展示在合適的儀器中,由專門的水文地質勘查工作人員根據相關的標準與規(guī)范對地質填圖進行分析。對于專門水文地質的物理學性質測定,還應該根據相關的標準和規(guī)范進行,以此保證測定結果和地質填圖的可靠性與真實性。
②對回次位置及填寫巖芯回次票進行校正。
③對巖芯進行整理,同時檢查上下順序,并且在一定程度上對巖芯長度進行適當的校正。
④鑒定巖性,同時對分層位置進行確定,并填寫相應的分層票。
⑤終孔后,按照順序將巖芯裝箱保存。
2巖芯描述的順序及內容
①定名、顏色、結構、礦物成分、構造破碎情況及次生變化等是描述巖芯的主要內容。
②測量巖芯標志面與巖芯軸夾角。
③在小范圍內,丈量巖層、礦化、蝕變的變化,以及具體深度,并注明。
④鉆孔內巖性分層時,對漸變關系、侵入關系等上下兩層巖石之間的接觸關系進行注明。
⑤按照繁簡適度、重點突出、針對性強的要求記錄內容。⑥松散巖層的描述內容大致為:定名、顏色、膠結程度及膠結類型、化石等。
3計算巖芯采取率
①計算回次巖芯采取率:對于回次巖芯的采取率,通常情況下按照公式:回次巖芯采取率=本回次提取的巖芯總長/本回次進尺數×100%進行計算,在計算過程中,如果采取率超過100%,一般是由殘留巖芯造成的。在這種情況下需要進行處理,其處理措施主要表現(xiàn)為:進尺數不變,修改巖芯實長數字,對于回次巖芯采取率超過100%的部分,依次往上一回次推,在這一過程中,由于加上推上來的巖芯長,如果上一回次的巖芯實長比進尺數大,并且回次巖芯采取率依然大于100%,這時需要繼續(xù)上推,對于這種情況一般需要重復三個回次。經過上述處理,如果回次巖芯采取率依然超過100%,這時需要通知機長或班長進行相應的處理。
②計算分層巖芯采取率:對于分層巖芯采取率,通常情況下,按照下列公式進行計算:分層巖芯采取率=分層各回次取出的巖芯總長/(分層下界孔深-分層上界孔深)×100%。
4鉆孔天頂角、方位角測量及要求
對于鉆孔來說,需要按照要求(斜孔每鉆進50米,直孔每鉆進100米),對鉆孔的天頂角、方位角進行測量。
5鉆孔孔深測量及要求
在鉆探過程中,每鉆進100米或者見煤層、重要標志層等需要利用鋼卷尺對鉆具進行丈量,進而對孔深進行驗證,并且校正誤差控制在千分之一點五,如果超出允許的控制范圍,需要查找相應的原因并做出調整。
6簡易水文地質觀測項目及要求
對于鉆孔簡易水文地質觀測來說,通常情況下是在鉆進過程中,需要及時發(fā)現(xiàn)含水層,進而在一定程度上初步確定含水層的富水性及巖溶在不同垂向深度的發(fā)育程度和發(fā)育規(guī)律等。其觀測項目主要包括:地下水初見水位、穩(wěn)定水位、水溫、漏失位置和漏失量等。涌水、漏水、坍塌、縮徑、溶洞等視具體情況與技術負責人進行協(xié)商,進一步提出簡易水文觀測的具體內容。詳細的觀測和記錄巖芯采取率、鉆進速度和鉆進情況及變層、換徑的位置等。在鉆進過程中,記錄掉鉆、卡鉆、埋鉆、坍塌掉塊、換徑變層、返水顏色的突變及涌沙、氣體逸出等現(xiàn)象的起止深度。
7判斷含水層
在鉆進過程中,對含水層進行判斷,通常情況下,需要依據以下幾點:
①破碎的巖芯,裂隙發(fā)育的孔段。
②在鉆進過程中,涌水或嚴重漏水及水位突然上升的孔段。
③在鉆進過程中,坍孔、掉塊現(xiàn)象嚴重的孔段。
④巖芯采取率低、進尺相對加快的孔段。
8編錄小結
鉆孔完工后,通常情況下需要編寫鉆孔地質小結,其內容主要為:
①目的任務及施工結果;
②鉆孔質量評述;
③孔內地質情況;
④存在的問題及認識。其中,需要對巖性分層情況,地質礦產特征、礦化蝕變特征及二者的關系和礦床類型等情況進行重點描述。
9室內整理
①隨著鉆孔施工編錄的不斷深入,需要對野外編錄資料進行及時的整理;
1大型盆地水文地質特征
新疆的大型盆地包括塔里木和準噶爾兩大盆地。盆地內的地下水,主要分布于天山南麓和北麓、昆侖山北麓的山前沖洪積傾斜平原地區(qū),盆地腹地的塔克拉瑪干沙漠、古爾班通古特沙漠也有分布。
1.1山前沖洪積
平原區(qū)包括近山的礫質平原區(qū)和遠山的細土平原區(qū)。含水層主要由第四系沖洪積卵礫石、砂礫石、含礫中粗砂、中細砂層構成,厚度一般在400~600m,局部地段厚度超過1000m。含水層結構由山前向盆地內部,由礫質平原的單一結構潛水含水層向細土平原的多層結構潛水—承壓水含水層變化,含水層顆粒也由粗變細,在細土平原區(qū)出現(xiàn)了粉土、粉質粘土等構成的相對隔水層。相應地,含水層富水性也總體表現(xiàn)為由強變弱,單井出水量由礫質平原區(qū)的2000m3/d以上逐漸減為細土平原區(qū)的1000m3/d左右。該區(qū)地下水主要來源于出山河流的入滲補給,其次為水庫、渠系和農田灌溉入滲、山區(qū)基巖裂隙水的側向徑流補給,由山前平原區(qū)向盆地腹地的沙漠區(qū)徑流,在徑流過程中,通過泉水溢出、綠洲區(qū)蒸發(fā)蒸騰、人工開采等方式排泄。沿著地下水徑流路徑,山前平原區(qū)的地下水質不斷發(fā)生著變化。塔里木盆地的礫質平原區(qū),地下水一般為礦化度小于1g/L的硫酸—重碳酸鹽型淡水,水質較好,至細土平原區(qū),礦化度一般上升至1~3g/L,化學類型也大多變?yōu)榱蛩猁}—氯化物型,水質變差;準噶爾盆地礫質平原區(qū),地下水礦化度一般在0.5g/L左右,水化學類型多為重碳酸鹽型,水質很好,至細土平原區(qū),礦化度升至1g/L左右,水化學類型也向硫酸—重碳酸鹽型轉化。地下水資源量大小,在空間上分布不均一,主要受出山河流量大小控制??傮w來說,出山河流的流量越大,其所形成的沖洪積扇區(qū)地下水資源越豐富。在這兩大盆地中,地下水資源較豐富的沖洪積扇主要有且末河、和田河、葉爾羌河、喀什噶爾河、克孜勒蘇河、阿克蘇河、渭干河、瑪納斯河、奎屯河等。
1.2沙漠區(qū)
準噶爾盆地古爾班通古特沙漠南緣一帶,有地下水分布。東部昌吉州境內沙丘覆蓋下的第四系沖湖積粉細砂含水層承壓水,屬自流斜地延伸部分,為礦化度小于1g/L的淡水;西部莫索灣一帶,沙漠下承壓水為瑪納斯河沖積層,發(fā)現(xiàn)了礦化度0.34g/L的重碳酸鈣型水,水質良好,單井涌水量小于1000m3/d。該沙漠北部新第三系出露地表,部分被沙漠覆蓋,普遍賦存有第三系層間承壓水,水量較小,單井涌水量小于100m3/d,礦化度2~3g/L。塔里木盆地塔克拉瑪干沙漠北緣,沙丘下的塔里木河古河道普遍有潛水分布,礦化度3~6g/L,單井涌水量小于500m3/d。其余廣大沙漠區(qū),雖普遍分布有地下水,但水量較小,水質復雜,淺部一般礦化度為8~10g/L左右。沙漠腹地第四系松散粉細砂含水層中,400m深度內由淺到深礦化度為8~10g/L、6~7g/L、5.25~3.4g/L,有逐漸降低規(guī)律;塔中KT1(深井653m)在埋深425.00~428.54m層段,找到礦化度為2.27g/L的地下水,單井涌水量603m3/d。埋深552.10~632.24m段,礦化度2.61g/L,單井涌水量751m3/d。沙漠區(qū)的地下淡水,大多為隱伏古河湖積平原或古河道帶的地下水,由山前平原地下水側向徑流轉化而來。
2山間盆地
河谷平原水文地質特征新疆主要的山間盆地和河谷平原包括吐魯番盆地、哈密盆地、拜城盆地、焉耆盆地、塔城盆地、博樂盆地等和伊犁、額爾齊斯河谷平原。這些山間盆地和河谷平原規(guī)模雖小,但具有和塔里木與準噶爾兩大盆地相似的水文地質規(guī)律,含水介質、富水性、水質也具有明顯的分帶性。其中伊犁和額爾齊斯河谷平原區(qū),由于當地降水較豐富,是新疆單位面積地下水資源最豐富的地區(qū)。地下水主要接受大氣降水、上游山區(qū)的河流入滲補給和基巖山區(qū)通過斷裂破碎帶側向徑流補給3種形式。由山間盆地的洪積扇向盆地中央或河谷出山口向下游徑流,在徑流過程中,通過泉水溢出、綠洲區(qū)蒸發(fā)蒸騰、人工開采等方式排泄。由補給區(qū)到排泄區(qū),地下水水質不斷發(fā)生著變化。在盆地或河谷平原的上游,地下水一般為礦化度小于1g/L的重碳酸—硫酸鹽型淡水,水質較好,再向下游徑流過程中,礦化度一般上升至1~3g/L,水化學類型也大多變?yōu)榱蛩猁}—氯化物型,水質變差;最終在山間盆地的最低洼處以礦化度大于3g/L,水化學類型多變?yōu)槁然镄?,基本以鹽湖的形式存在,如吐魯番盆地的艾丁湖、拜城盆地等。各山間盆地及河谷平原地下水資源量大小,在空間上分布不均一,主要受出山河流量大小控制。山區(qū)河流量越大,其所形成的山間盆地和河谷平原地下水資源越豐富。地下水資源較豐富的地區(qū)主要有焉耆盆地、博樂谷地伊犁河谷和額爾齊斯河谷平原等。
3基巖山區(qū)
水文地質特征基巖山區(qū)地下水主要分布在阿爾泰山、天山和昆侖山三大山脈的古生代及前古生代地層,多組成高中山地,構造含水介質的碎屑巖、巖漿巖、碳酸鹽巖和變質巖含水層(組),褶皺形變復雜,多次的張扭性斷裂發(fā)育,裸巖表層風化帶厚度達20~30m;深部脈狀裂隙縱橫交錯,淺部網狀裂隙蛛絲密集,并相互貫通,導水性較好,在降水和地表水入滲補給作用下形成基巖裂隙水。雪線以上有帶狀永凍層地下水分布。區(qū)域斷塊深斷裂,走向與山體走向基本平行,控水作用很強,一般在受壓應力形成逆掩斷層的基礎上,又受新構造錯動的影響,多形成壓扭性阻水的結構面,在斷層破碎帶的地下水補給一側,線狀泉群多有出露,形成構造蓄水帶,對地下水深部循環(huán)起著良好的導水作用。以上含水體分布面積約占山地總面積70%。高中山區(qū)基巖裂隙水富水性極不均勻,變質巖與巖漿巖裂隙水富水性較差,泉流量一般0.1~1L/s或稍大,碳酸鹽巖類裂隙巖溶受發(fā)育程度所限流量差異大,一般泉流量多在3~50L/s。雪線以上多年凍土區(qū)融凍液態(tài)地下水泉流量也較大。高中山地地下水礦化度<1g/L,融凍層水及水循環(huán)條件好的構造富水帶礦化度<0.5g/L。天山東部覺羅塔格、庫魯克塔格一帶,由古生代、前古生代地層組成山巒低矮,為晚近緩慢上升區(qū),剝蝕作用極為強烈,近于準平原化,無長年水流,降水<50mm,形成大面積的石漠,含有5~30g/L的高礦化基巖裂隙水,分布面積約占山地總面積10%左右,為新疆地下水極貧乏地區(qū)。山區(qū)巖土中的Ca和HCO3首先被淋溶于水,地下水補給徑流條件優(yōu)越,使之成為山地水尤其是地下水的標型元素,形成HCO3—Ca型水,礦化度小于1g/L;局部地區(qū)受圍巖地層巖性的影響,水化學類型為HCO3•SO4-Ca•Na型水;如北塔山以東的中低山區(qū)及阿勒泰、塔城、博樂、伊犁的低山區(qū)或天山北麓的烏魯木齊西山區(qū),為HCO3-Ca和HCO3•SO4-Ca•Na型水,礦化度小于1g/L。在和田河流域中低山區(qū),礦化度1~2g/L。
二環(huán)境地質問題
新疆普遍存在的環(huán)境地質問題是土壤鹽漬化與沙漠化,另外還有煤層自燃、礦坑突水、瓦斯爆炸、地下工程塌方、區(qū)域地下水位下降和地下水污染等。土壤鹽漬化主要分布于準噶爾、塔里木盆地的細土平原、河流下游的沖積平原區(qū),全疆鹽漬化面積9.7×104km2;沙漠化沿古爾班通古特及塔克拉瑪干兩大沙漠周邊分布,沙漠化面積9.3×104km2。鹽漬化重發(fā)育區(qū)主要分布在羅布泊及周圍地區(qū)、葉爾羌河和喀什噶爾河下游區(qū)以及阿克蘇河以東至塔里木河中下游段;鹽漬化中發(fā)育區(qū)分布在塔里木盆地南緣牙通古孜河—且末縣以西的細土平原區(qū);鹽漬化低發(fā)育區(qū)主要分布在天山北麓的細土平原帶以及古爾班通古特沙漠北緣段、福海以南地區(qū)。沙漠化重發(fā)育區(qū)主要分布于塔里木盆地南緣西部、塔里木河下游阿拉干以南地段以及喀什噶爾河、葉爾羌河下游段、阿克蘇河以東至塔里木河中下游段;沙漠化中發(fā)育區(qū)分布在塔里木盆地南緣牙通古孜河—且末縣以西;沙漠化低(輕)發(fā)育區(qū)分布于北疆盆地邊緣,南疆綠洲邊緣地帶。沙漠化重危害區(qū)分布于蘭新鐵路哈密段、塔里木盆地南北緣的沙漠邊緣、綠洲內部或邊緣地帶以及塔里木河、和田河的下游地區(qū);鹽漬化重危害區(qū)分布在塔里木盆地北緣,喀什噶爾河、葉爾羌河下游及阿克蘇河以東至塔里木河阿拉干段;沙漠化、鹽漬化中危害區(qū)分布于牙通古孜河—且末縣以西,G315線且末—民豐段;沙漠化輕危害區(qū)分布于托克遜、阿克陶、英吉沙、墨玉縣等地;鹽漬化輕危害區(qū)分布于準噶爾西部山間盆(谷)地、準噶爾盆地南緣細土平原帶、焉耆盆地;鹽漬化、沙漠化災害輕危害區(qū)分布于阿爾泰山南麓沖洪積平原,古爾班通古特沙漠北緣、烏魯木齊以東沙漠和綠洲的接觸地帶;沙漠化、鹽漬化災害弱發(fā)育區(qū)分布于平原區(qū)及人類活動稀少地區(qū)。典型環(huán)境水文地質問題為區(qū)域地下水位下降和地下水污染。區(qū)域地下水位下降在天山北麓和吐哈盆地最為突出,奎屯以東-奇臺縣一帶是新疆綜合經濟最發(fā)達地區(qū),地下水開采程度在60%以上,全疆7個超采區(qū)有4個位于該區(qū)內。地下水污染主要分布于經濟較為發(fā)達的天山北坡經濟帶的烏魯木齊、石河子、奎屯市及南疆的喀什、庫爾勒市等地。
三地質災害
新疆地質災害較為嚴重,長期以來對城鎮(zhèn)、重要工程設施、人民生命財產安全造成嚴重危害,歷史上曾發(fā)生過地質災害摧毀城鎮(zhèn)、鐵路公路、水利工程設施等重大災害事件。隨著全球氣候轉暖、人類活動加劇,近年來新疆地質災害的發(fā)生呈現(xiàn)出范圍擴大、時間提前、頻次增加、群發(fā)性和經濟損失增大的趨勢。
1新疆地質災害時
空分布特征空間上,崩塌、滑坡、泥石流出現(xiàn)最多的區(qū)域是3大山系,即阿爾泰山、天山和昆侖山;在時間上,年內具有汛期(4~9月)高發(fā),其它時間低發(fā),全年呈正態(tài)分布的特點,年際具有與大氣候特征相對應的周期性(8~12年)變化規(guī)律。
2不同災種的分布特征
崩塌、滑坡、泥石流災害主要分布在阿爾泰山南坡、天山西段中低山區(qū)和昆侖山山區(qū)。其中,崩塌主要分布在山區(qū)交通沿線的陡坡、礦山邊坡和自然斜坡的陡崖地段,以巖體崩塌為主,217國道獨—庫公路段、314國道中—巴公路山區(qū)段最發(fā)育;滑坡主要分布在第四系松散堆積物組成的中低山高陡斜坡區(qū),以伊犁谷地山區(qū)黃土型滑坡最為典型;泥石流主要沿中低山區(qū)的河流、溝谷發(fā)育,重點分布在天山北坡烏魯木齊—烏蘇一帶、阿爾泰山克蘭河阿勒泰市區(qū)段、昆侖山與天山復合部位(克州與喀什西部山地)。地面塌陷主要分布在天山南北麓低山丘陵的采煤工程分布區(qū)。
3地質災害發(fā)育強度高
發(fā)育區(qū)主要分布在阿勒泰市區(qū)段,伊犁谷地山區(qū),省道、國道山區(qū)段,南疆鐵路阿拉溝至和靜段,天山北麓烏蘇—阜康低山丘陵區(qū),西昆侖山西部中高山區(qū);中發(fā)育區(qū)主要分布于各大山系的中高山區(qū);低發(fā)育區(qū)主要分布在低山丘陵區(qū);其它地區(qū)為弱發(fā)育區(qū)。
4地質災害現(xiàn)狀危害程度
重危害區(qū)主要分布在阿勒泰市區(qū)段,伊犁谷地山區(qū),省道、國道山區(qū)段,南疆鐵路阿拉溝至和靜段,天山北麓烏魯木齊—阜康低山丘陵區(qū),西昆侖山西部中高山區(qū);中危害區(qū)主要分布準噶爾西部山地,天山北坡中低山區(qū),G312線、G315線山區(qū)段,各大山系的中高山區(qū);輕危害區(qū)包括其他山區(qū);弱危害區(qū)主要為平原區(qū)。
1水文孔固井技術在煤田地質勘查中的應用
(1)管內注漿法。對海帶進行編制,形成辮子形,用于對水井管止水部位下端進行纏繞,同鉆孔直徑相比,纏繞的直徑略小,將其扎緊的過程中,應使用螺絲,同時,為了加大保護力度,應將托盤焊接到兩端。在焊死濾水管時,需要將鐵板應用于濾水管以上0.3~0.5m的位置,焊死操作在井管內進行,預防含水層被水泥砂漿灌入。止水膠皮位于注漿口管外,在高出這一部位3~5m的位置,應構建一個切口,15~20cm和1cm分別為長度和寬度,切口應有4~8個,對抽縫隙應在管壁兩側進行,同時將彈性膠皮門簾加在管壁外,在預防脫落時,應對膠皮兩側進行捆扎[1]。完成下管后,由于環(huán)狀間隙存在于孔壁和井管之間,必須在海帶有效膨脹后才可以對其進行封閉,此時應對水泥漿進行應用。注漿前需焊封孔口,此時應對3~5m厚度的鋼板進行應用,在其中間位置進行挖孔,焊接時應用鋼管,大小為0.3m,并將閥門開關安裝到孔口閥門鋼管上。完成注漿以后,應繼續(xù)注入清水,頂出泥漿泵殘余水泥漿和清水將注漿管,并關閉孔口閥門,在48小時以后,應掃開托盤,此時需要對鉆具進行應用,并展開洗井工作。(2)管外注漿法。對海帶進行編制,形成辮子形,用于對水井管止水部位下端進行纏繞,同鉆孔直徑相比,纏繞的直徑略小,將其扎緊的過程中,應使用螺絲,同時,為了加大保護力度,應將托盤焊接到兩端。同時,將膠皮環(huán)繞捆綁到海帶上部,確保半濕粘土被填充到膠皮中,同鉆孔直徑相比,膠皮最大直徑偏大。完成下管后,由于環(huán)狀間隙存在于孔壁和井管之間,必須在海帶有效膨脹后才可以對其進行封閉,此時應對水泥漿進行應用。注漿前準備工作同管內注漿法相同,但是,在注入水泥漿的過程中,需要分兩次進行,首次注漿時,應對止水位置下部10m左右的位置進行封閉,并應用泵送法注漿,并應用清水沖孔,直到清水從井口上泛出以后才能夠進行封孔操作,一邊提鉆具一邊注入水泥漿,嚴禁漿面與鉆具脫離[2]。在水泥漿初步凝固以后,應再次進行水泥漿的注入操作,完成兩次注漿并等到水泥漿初凝以后,才可以展開洗井工作。
2管內注漿法和管外注漿法對比分析
(1)管內注漿法優(yōu)點與缺點。第一,優(yōu)點。在對管內注漿法進行應用的過程中,可以實現(xiàn)一次性注漿,因此能夠節(jié)省施工時間,保證工程進度。在焊死濾水管時,需要將鐵板應用于濾水管以上0.3~0.5m的位置,焊死操作在井管內進行,在這一過程中,一定的靜壓力將產生于濾水管中,而在實際展開注漿操作的過程中,含水層在濾水管中就不會被井管外的水泥漿污染,因此施工效率和質量都能夠得到保障。第二,缺點。在應用管內注漿法展開施工的過程中,由于屬于一次性注漿,如果擁有較深的止水部位下端,在注漿時,將導致較大的壓力產生于管內。并且在操作中,不可以中途停止注漿,因此必須在實際施工中應用高質量和高性能的營建和設備,而一旦一定的故障產生于注漿設備中,就將對整個施工過程造成嚴重的損失。在完成注漿以后,48小時后才可以掃開托盤,即鐵板,如果此時含水層在濾水管中被水泥漿灌入,那么在處理這一事故的過程中將耗費大量的施工時間。(2)管外注漿法優(yōu)點與缺點。第一,優(yōu)點。注漿中可以通過多次注漿完成施工,中途可以進行一定時間的停留,同時,可以一邊對鉆具進行提離一邊展開灌漿操作,這樣一來,就可以促使壓力在管內有效降低。同時,在對這一方法進行應用的過程中,對設備的性能要求相對偏低,設備在運行中產生故障,也不會對整個注漿工作造成嚴重的影響,因此操作成功率更高。第二,缺點。在對多次注漿法進行應用的過程中,需要消耗較多的施工時間,如果施工人員沒有及時發(fā)現(xiàn)濾水管含水層中的水泥漿,將對后續(xù)施工造成影響。(3)可能發(fā)生的問題。在對管內注漿法進行應用的過程中,如果機械設備發(fā)生故障,或者兩個環(huán)節(jié)之間的銜接存在問題,都將直接造成失敗的注漿結果,同時會促使鉆孔無法在接下來的施工中繼續(xù)使用,從而影響工程進度的基礎上,給施工企業(yè)帶來嚴重的經濟損失[3]。在對管外注漿法進行應用的過程中,由于含水層位于濾水管內部,當有水泥漿灌入時,也將導致接下來的施工程序無法順利開展,最終影響工程進度。值得注意的是,當這一現(xiàn)象產生時,需要耗費比管內注漿法更多的時間,因此,對工程經濟效益造成的影響更大。
3結束語
綜上所述,近年來,我國在積極進行現(xiàn)代化建設的過程中,對煤礦資源的需求量有所增加,在這種情況下,相關部門加大了煤礦開展力度。值得注意的是,此項工作開展中擁有較高的危險性,因此,相關工作人員必須對煤田的水文地質條件進行詳細的勘查,才能夠有針對性的采用開采技術,提升開采的效率和安全性。水文孔固井技術的有效應用極大的促進了煤田地質勘查工作的進步,對我國相關領域的發(fā)展起到了重要的推動作用。
作者:曾慶博 單位:安徽省煤田地質局第三勘探隊
參考文獻:
1.1TINS模塊
在水文地質結構可視化研究過程中,需要進行三角剖處理,這一模塊的作用就是根據實際所需,把要求實現(xiàn)插值計算的內容按照要求完成三角剖處理,它的剖分操作的特點是可操控性強,也就是通過工作區(qū)大小和精度的判斷即可以確定需要的網格大小了。除了完成三角剖,TINS模塊還可以與多個TIN數據結合,直接生成水文地質體,并完成對它的有序疊加融合,進而形成被測的水文地質體的可視化的三維模型。
1.2Solid(液態(tài))模塊
這一模塊擔任的是管理員的角色,也就是將Borehole模塊或TINS模塊生成的水文地質體的可視化的三維模型進行統(tǒng)一管理,同時對這些模型進行相加、相減和相交等邏輯運算生成新的水文地質體的可視化的三維模型,通過本模塊,研究者可以進行地質層模型的組合和分解,然后在任何一個有需要的位置上進行表面切割的操作,以便于了解不同剖切面的水質層的空間分布。
1.3Borehole模塊
這一模塊建立水文地質體的可視化三維模型的接入點與前兩種模型略有不同,是通過對某一地質層的鉆孔數據進行整理和分析后,將這些數據經過自動或手動操作生成水文地質體,然后再根據所得的地質體建立三維模型的。也就是說,這個模型是通過計算得到的,其中所用的計算方法我們稱之為插值算法,其優(yōu)點是能夠確定所有鉆孔在地質空間的分布狀態(tài),對水文地質結構的情況的反映具有全面、準確性高的特點。
1.42DScatterPoint模塊
2DScatterPoint模塊與Solid模塊功能類似,也充當了管理的角色,知識其所管理的對象是離散點數據。這一模塊能夠通過整合地質構造、鉆孔資料和地質圖對某一點的高程點的數據進行整理分析,在將獲得的信息和數據在GMS軟件中輸入,進而實現(xiàn)通過軟件來管理保存數據的目的,具有穩(wěn)定性高,數據保持時間久遠的特點。
2如何在水文地質結構可視化中運用GMS軟件
2.1熟悉了解軟工作區(qū)和工作條件
首先應該熟悉了解研究區(qū)域內的水文地質的條件,如該區(qū)域的地貌、地質特征、地址的水文特性、含水巖組成及地質發(fā)育狀況等信息做一梳理和總結,做到心中有數,然后再利用GMS軟件完成水文地質結構模型的建立,這樣才能得到能夠反映實際情況的、數據有效的模型。
2.2對所得資料進行梳理
在整合資料時,必須做到全面性和系統(tǒng)性,具體內容包括:為了對所研究區(qū)域做整體上的了解,需要該區(qū)域及該區(qū)域周圍的水文地質圖像資料和報告,以及地質結構圖和地貌圖;為了對研究區(qū)域的地層有初步了解,需要獲取水文地質剖面圖、水質潛埋分布圖、地理底圖和各個含水層及地表的高程等值線圖;最后,還需要鉆孔數據資料。收集到以上資料后,接著是以建立水文地質結構可視化模型的方法和要求為原則,對其進行整理和概念化,轉化為專業(yè)性信息,以方便在實際操作中信手拈來。
通常情況下,水文地質因素對地質災害的影響往往體現(xiàn)在地面的沉降方面,這主要由于地下松散等原因導致地殼產生不規(guī)則變形,形成一種局部下降的運動。而造成這種現(xiàn)象的因素主要有人為因素和自然因素兩種,對于人為因素而言,則主要因過度開采地下水等相關因素引起的地面沉降現(xiàn)象,同時還會隨著地下水位的變化而產生變化。對于自然因素而言,則主要是因構造活動引起地面沉降現(xiàn)象。由此可見,人為因素是形成地面沉降的最大因素。
1.2引發(fā)軟土地基變形
對于地質開發(fā)來說,軟土地基變形是其中常見問題。由于軟土具有較強壓縮性和靈敏度,但透水性比較差,又加之土體結構穩(wěn)定性不高,極易受到地下水運動的影響。基于這種情況,水文地質因素對軟土地基變形產生重大影響。一旦原狀土受到地質運動的振動后,很容易破壞其結構,使土質結構強度降低,進而使土體結構被破壞,最終造成軟土地基變形。
1.3引發(fā)砂土液化
水文地質因素對地質災害的影響也體現(xiàn)在砂土液化方面。由于砂土液化飽水的疏松粉和細砂土等在臨界地震作用下,受到瞬間破壞,進而呈現(xiàn)出液態(tài)現(xiàn)象。一旦呈現(xiàn)這種情況,便會使超孔隙水壓自下向上運動,最終產生砂土液化現(xiàn)象。另外,由于砂土上部覆蓋層具有較差的滲透性,很容易使地下水溢于地表,嚴重情況下還會產生冒砂等地質災害現(xiàn)象。
1.4引起巖溶塌陷
水文地質因素對地質災害的影響也體現(xiàn)在巖溶塌陷方面。所謂巖溶塌陷,則主要是在溶蝕洞穴上覆蓋有松散土體,一旦受到外力作用或人為因素,如洪水、干旱、抽水、排水等,都很容易使地面產生變形,引發(fā)巖溶塌陷等現(xiàn)象。通常情況下,地下水的流動及其動力條件是引起巖溶塌陷的主要因素,它很容易使溶洞底層結構牢固性遭到破壞,降低土體抵抗力等多種原因造成。因此,地下水流動及其動力很容易引起水文地質的影響。
2水文地質因素對地質災害的防范策略
a)采取實時監(jiān)測措施,充分做好預防工作。在水文地質工作中,投入監(jiān)控設備,加強對水文地質工作的監(jiān)控,監(jiān)控的內容應包括以下兩個方面:
(a)對施工工序進行監(jiān)控,杜絕施工工序出現(xiàn)錯誤;
(b)對施工人員進行監(jiān)控,保證施工人員認真施工,提高工程質量。建立完善的監(jiān)控體系,避免出現(xiàn)盲角,全方位地監(jiān)控工程質量,做到及時發(fā)現(xiàn)及時解決。并且,要確保監(jiān)控設備質量好,能滿足監(jiān)控需要,不易出現(xiàn)故障,故障易于維修。對水文地質工作進行監(jiān)控,為管理人員或質量檢查部門評估工程質量提供了依據。同時,建立合理的規(guī)章制度并嚴格執(zhí)行,對施工人員進行約束,保證施工工藝和流程符合相關要求,提高施工的管理效率。污水治理是水文地質工作的關鍵,對地下水的保護意義重大,所以應盡快建立污水綜合整治系統(tǒng),引進相關的設備,在技術上實現(xiàn)對污水的自動化和程序化處理,提高治理污水的效率,節(jié)約治理成本,減少對生態(tài)環(huán)境的破壞;加強人事管理,統(tǒng)籌規(guī)劃,引導各部門重視污水處理,采取必要的手段加強污水的治理??傊獜脑O備和人事上建立科學高效的污水綜合整治系統(tǒng)。通過不斷加強對地下水水質的監(jiān)測和控制工作,從而使地質工作人員能夠準確確定污染源,對地下水污染的相關情況有一個全面了解和掌握,比如,在地下水中建立監(jiān)測預報系統(tǒng)等相關措施,以方便工作人員掌握水質情況,一旦發(fā)現(xiàn)水質污染能夠及時有效采取措施,將其扼殺于萌芽狀態(tài),最終達到防治地下水污染的目的。同時,應建立地下水區(qū)域評價系統(tǒng),以方便對污水治理效果的監(jiān)督,對環(huán)境的危害和社會的影響進行評價,并給出相應指導意見,使得污水綜合整治系統(tǒng)更加高效、合理。并且,污水綜合整治系統(tǒng)和地下水區(qū)域評價系統(tǒng)的建立有利于政府有關部門對水文地質工作進行檢查和評價,從外部強化原材料、施工工序、施工工藝的監(jiān)督,從水文地質工作的各個環(huán)節(jié)進行污水治理,使得污水治理更加高效、科學,促進施工區(qū)域的生態(tài)環(huán)境發(fā)展。尤其是對于地質災害的高發(fā)地帶,地質工作人員更應該進行全面監(jiān)測,以便遇到緊急情況,從而及時告知相關人員并采取有效措施進行處理。比如,一旦遇到雨季,應對地下水流量進行實時勘測,一旦水流量超出標準范圍,應及時進行調整和控制,避免地質災害的發(fā)生,從而確保人們的生命安全,最大限度降低經濟損失。污水綜合整治系統(tǒng)和地下水區(qū)域評價系統(tǒng)所具有的時效性,將能及時反應污水治療中出現(xiàn)的問題,避免對地下水的進一步污染,繼而實現(xiàn)帶動水文地質的發(fā)展目標;
b)積極開發(fā)利用相關措施,降低地質災害的發(fā)生。由于中國特殊的地理位置,使得地下水資源一直處于比較飽和狀態(tài)。然而一旦地下水儲存量過大,就很容易引發(fā)地質災害。究其原因,這主要是因為過量的地下水對地質結構能夠產生巨大沖擊力,一旦受到外力作用或人為因素,便會形成地質災害,給人們的生命和財產帶來嚴重損失?;诖?,積極開發(fā)利用水資源也是防治地質災害發(fā)生的重要舉措之一。比如,通過合理開發(fā)利用地下水的使用,可以有效維持地表結構的穩(wěn)定性,降低地質災害發(fā)生的次數。另外還可以通過提高水資源的利用率,合理將地下水應用于灌溉,這也是提高水資源利用率的重要方法,從而有效降低地質災害的發(fā)生。另外利用電網來模擬施工能在施工前發(fā)現(xiàn)可能的問題,為施工工序和工藝的創(chuàng)新提供依據,并對施工方案進行調整,使得施工工序和工藝更加豐富,減少可能問題對后期施工的影響和危害,使得水文地質工作更安全、更高質量。
二、工程地質勘查中忽略水文地質問題研究的危害
目前,我國某些建筑施工單位對于工程地質勘查中水文地質勘查的工作還沒有給予相應的重視,從而造成很多重大的危害和不良影響。比如由于缺乏合理的水文地質的評價,沒有做到相應問題的預防,當地下水隨著季節(jié)降水的增多而涌增,地下水位急劇的上升,地下巖土強度受到嚴重影響,而產生嚴重變形的狀態(tài),最終導致處于地下水位的建筑物發(fā)生爆管或者地面坍塌開裂的事故發(fā)生,造成大量的人員傷亡和重大的經濟損失,從而對建筑業(yè)產生嚴重的負面影響;又或者由于建筑物施工前施工人員沒有對建筑物的水文地質進行有效的評價,事后由于人為的大量開采地下水,導致地下水位降低,從而導致建筑物的地基下沉,直接影響了建筑物的穩(wěn)定性,使得建筑物不能正常的使用或者使用過程中出現(xiàn)嚴重問題;地下水具有一定的壓力和動力,這兩種力量對巖土都會造成一定的影響,在自然條件下,地下水的動力和壓力都是相對較弱的,對巖土的強度和穩(wěn)定性影響不大,但若不重視建筑物周圍水文地質問題的研究,那么當地下水的壓力和動力都發(fā)生變化后,就會導致水質發(fā)生破壞、流沙甚至管涌等嚴重的建筑工程事故的發(fā)生。因此,我們不難發(fā)現(xiàn),對于工程地質勘查中水文地質問題的研究還是十分重要的。
三、工程地質勘查中水文地質問題的勘查要求和內容
1.加強建筑物水文條件和地質環(huán)境的綜合勘查
工程地質查勘中水文地質,包含了兩個方面的內容——水文條件和地質條件,在實際勘查工作過程中,水文條件與地質條件的勘查是分不開的,因此,首先要加強水文條件和地質環(huán)境的綜合勘查才會有效的發(fā)現(xiàn)問題和預防危害的發(fā)生。水文條件的勘查,根據建筑物所處地質條件的不同,勘查的側重點也不相同,但主要還是包括:建筑物所處地區(qū)的氣候條件及氣候帶,這樣可以清楚的了解該地區(qū)的降水量和氣溫分布狀況,從而根據水文條件設計建筑物的地基結構。地質環(huán)境的勘查,即建筑物所處地區(qū)的地質構造,分析出巖石與沙土的比例以及該地區(qū)巖石的化學成分,是花崗巖還是石灰?guī)r,另外,還要勘查出該地區(qū)是否處于地殼運動的頻發(fā)地段或者是地下熔巖的多發(fā)地段,只有了解了這些情況才會設計出合理的地基結構和地基強度和厚度。
2.強化地下水存在狀態(tài)及變化規(guī)律的勘查。
工程地質勘查中水文地質問題的勘查,主要就是對地下水進行研究和勘查。地下水的勘查有以下幾點內容:地下水的類型和分布狀態(tài)、地下水水位的高低變化情況及地表水與地下水的關系等。其中地下水的類型和分布狀態(tài),注重研究地下水是那種水質,酸性水質、堿性水質還是中性水質,因為不同的水質條件對于巖土強度的影響不同,例如,花崗巖的分為耐酸巖和耐堿巖,當耐酸巖遇到強堿性水后,會發(fā)生中和化學反應,地下水會慢慢侵蝕巖石,從而對巖石的強度造成破壞;又比如,若建筑物地下巖石為石灰?guī)r,石灰?guī)r的主要成分是碳酸鹽巖,遇到稀鹽酸反應劇烈,因此,若地下水為弱酸性水,也會造成巖土的損壞。地下水的分布狀態(tài)勘查,關鍵是查看地下水的含水層和隔水層的分布以及厚度,為合理的設計建筑物的地基提供有利的條件。地下水位的高低變化的勘查,即對建筑物所處地區(qū)近年來地下水位的最高水位和最低水位有個詳細的了解,地下水與地表水的關系,包括了兩者之間的互補以及地表水的排泄狀況勘查,分析出地表水的排泄是否影響到地下水的水位、動力和壓力的變化等。
3.做好工程地質勘查中水文地質測試的勘查。
當對建筑物的水文條件和地質條件都有了一定的了解后,為了保證建筑物的安全建立和使用,最重要的勘查工作是對工程地質勘查中水文地質進行有效的測試。有效的測試是水文地質勘查工作的最后一個環(huán)節(jié)也是最重要的一個環(huán)節(jié),因為只有通過此環(huán)節(jié),建筑設計人員才會得到準備數據,從而根據數據做出精確的設計,例如地基的厚度、深度,建筑物墻壁的厚度等。因此,此環(huán)節(jié)是建筑物安全建立和使用的有力保障之一。根據所處地質條件的不同,所測量的方法也不相同。根據地下水是否靜止,可以選擇是否采用隔離措施進行測量,若為靜水層,那么就不需要隔離措施,若為流動的含水層,那么就要采取隔離措施進行測量;對地下水壓力進行測試時,可以采取幾何法,先確定地下水能承受的最小壓力和最大壓力,然后用壓力與壓力入水量的關系曲線進行繪圖,進而測試出建筑物地段巖土的透水率。壓力測試時水文地質勘查工作中的重要環(huán)節(jié),該環(huán)節(jié)直接關系到建筑物的安全。