工程勘探水文地質勘探實踐

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1水文地質的產生及發展

1．1水文地質的產生

水文地質學是一門年輕的學科，它是基于地下水在地質單元內運移時所發生的物理和化學變化而發展起來的，水文地質學是研究地下水的數量和質量隨空間和時間變化的規律，以及合理利用地下水或防治其危害的學科。水文地質學誕生于19世紀中期，法國水力工程師達西，進行了水通過砂的滲透試驗，得出線性滲透定律，即著名的達西定律，奠定了水文地質學的基礎。水文地質學正成為地質科學中一門比較完整、系統的獨立學科。水文地質學己被公認為是地球科學的一個分支，是跨越于地質科學和水文學之間的一門獨立科學。水文地質學在二戰以后有了深入的發展，特別是在地下水動力學、水文地質編圖、水文地質采礦、模型和同位素方法、水文地球化學和地下水監控這些領域。人類活動對包括地下水在內的自然環境的改造異常強烈，產生了一系列生態環境問題，當代水文地質學進入了生態環境水文地質學的新階段。

1．2水文地質的發展

水文地質歷史在各個不同的領域都有發展，例如地下水文學、土壤力學、經濟地質、石油采鉆工程、礦藏開采構造地質學、地球化學、地球物理學、海洋地質學和生態學。

1．2．1新學科的生長點

地質環境指的是受人類活動影響的巖石圈的最上部分，包括巖石、土壤、液體、氣體和有機物。環境地質自2O世紀80年代以來得到了迅速的發展，已經成為地質學中發展最快的分支之一。

1．2．2地下水管理的政策和方法

水是地球上最重要的資源之一，但是很多的水資源都存在嚴重的污染和浪費現象。在總體研究結果基礎上對地下水變化情況進行監測和計算，以有利于管理機構的決策。

2工程勘察中水文地質工作內容

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，如：①對埋藏在地下水位以下的建筑物基礎中水對混凝土及混凝土內鋼筋的腐蝕性。②對選用軟質巖石、強風化巖、殘積土、膨脹土等巖土體作為基礎持力層的的建筑場地，應著重評價地下水活動對上述巖土體可能產生的軟化、崩解、脹縮等作用。③在地基基礎壓縮層范圍內存在松散、飽和的粉細砂、粉土時，應預測產生潛蝕、流砂、管涌的可能性。④當基礎下部存在承壓含水層，應對基坑開挖后承壓水沖毀基坑底板的可能性進行計算和評價。⑤在地下水位以下開挖基坑，應進行滲透性和富水性試驗，并評價由于人工降水引起土體沉降、邊坡失穩進而影響周圍建筑物穩定性的可能性。

3工程勘察中水文地質實踐

3．1工程地質概況

該工程處于高山背斜核部一帶。高山山脊線呈北東東一南西西向延伸，與構造線基本一致，高山地形整體趨勢為北東高而南西低，順兩翼地貌由低山逐漸過渡為丘陵。而工程頭尾部分分別位于高山背斜北南兩翼，其核部發育為F1高山斷層(上游)、F2瓜瓢洞斷層(下游)，兩斷層互為對沖式。區內地層主要為三疊系上統須家河組(rv)砂泥巖互層，共分為六段，第四段分三層，第三段共分七層。地表泉點分布于河床兩岸，泉點多分布在砂巖與下部泥頁巖分界面附近，為接觸泉，長觀資料表明，大多數泉點流量隨季節降雨量變化較大。

3．2水文地質條件分析

3．2．1基巖裂隙潛水

基巖裂隙潛水主要分布在Tv4—3層和Tv4—1砂巖層中。Ty4—3層由于所處位置較高受風化卸荷影響，裂隙較發育，不利于地下水貯藏，僅砂巖層底部靠Tv4—2層局部有地下水出露，其水化學類型為重碳酸鈣型水，礦化度為150～200mg／L。該泉點表明，該泉點流量隨季節性變化明顯，而其它該層中鉆孔長觀表明，水溫及水位年變化較小。Ty4—1層底板處于河床以下，由于河流切割，地下水埋藏于此層下部，水位略高于河水。地下水化學類型為重碳酸鈣鎂型、重碳酸鈉型、氯重碳酸鈉型水，礦化度為132850mg／L。各鉆孔終孔水位表明，該層地下水位線平緩。

3．2．2基巖裂隙承壓水分析

基巖裂隙承壓水主要分布在Ty3—5、Tv3—3、Tv2層砂巖中，其特征見表1。Tv3—5層含水層厚度約為20～28m，以Tv3—6、Ty3—4層為相對隔水頂底板。工程段初始水頭較穩定，高程為348～350m，由于巖層傾向下游，傾角為1012~，其實際水頭為50～80m甚至更大。本層水化學類型為氯鈉型水，礦化度為2000～10000mg／L。Tv3—3層含水層厚度約為30m，以Tv3—6、Ty3—4層為相對隔水頂底板。工程段承壓水頭高程約為370m，高出含水層項板約為100m。本層水化學類型為氯鈉型水，礦化度為1000012000m~JL。長觀資料表明，其水化學動態穩定。Tv2層含水層厚度約為70m，以Tv3—2、Ty3—1層為相對隔水項板。據CK15、CK3鉆孔表明，其水頭地面超高分別為47．5m、55．22m。CK15鉆孔涌水量較大，最達951．87m3／d，鉆孔水化學類型為氯鈉型水，礦化度為2650mg／L，其水化學動態穩定。

3．2．3巖體透水性特征

(1)Tv4—2、Ty3—6、Ty3—4等巖層主要為泥頁巖，巖體透水率大多小于llu，透水性微弱，可視為相對隔水層。(2)Tv4地層兩岸砂巖隨著深度的增加，巖體透水性逐漸減弱，但受裂隙發育程度的影響，局部透水率較大，大于1001u，屬強透水層，且其分布規律性不強。一般而言，鉆孔深5070m以下，巖體透水率小于3Lu。河床中rv4—1砂巖含水層由于位于谷底，由于層面及構造裂隙發育，與地表水水力聯系明顯，單位涌水量多在1s•m以上，且涌水量隨降深增加不明顯；抽水試驗成果表明，Tv4—1河床砂巖滲透系數為4．58～14．28m／d，影響半徑為68～166m；在斜硐Tv4—1砂巖中抽水時，地下水多沿層面及橫向裂隙以股狀呈懸掛式向匯點集中，隨深度增加，出水點也向下遷移，證明其裂隙是普遍存在的，且周圍的長觀孔地下水位顯著降低，形成降落漏斗，由于巖體滲透性差異，觀測分析表明，降落漏斗影響范圍向左岸約2530m，而向右岸約85～90m。(3)Tv3—5、Tv3—3、Tv2層涌水試驗表明：Ty3-5、Ty3—3層水頭較高而流量較小，單位涌水量多在0．1【／s•m以下，其滲透系數分別為0．0490．395m／d、0．0122．066m／d，部分鉆孔揭示該層未見有承壓水或不明顯，反映出巖體裂隙發育極不均勻，各向異性大。Tv2層水頭大，為176．5m，涌水量大，但深埋地下，具有極大的非均勻性。

3．2.4地下水類型、補給與排泄及動態變化

綜合分析之后，Ty4—3、wy4—1地下水并非嚴格意義上的潛水，它們有各自獨立的隔水頂、底板，遠離工程一帶，應具有(半)承壓性質，只不過由于河流切割，在工區一帶具有自己獨立的自由水面，局部受大氣降水影響明顯，準確地說，應為(半)承壓一潛水，Tv4—1層地下水類型較復雜主要也是這方面的原因。Tv3—5、Tv3—3、Ty2層中承壓水為自貢井鹽區鹽鹵水的一種類型，俗稱為黃鹵。其補給范圍主要為越溪河上游的榮縣雙古、威遠復立一帶，距工區約15km以上，為高山背斜核部，因溝谷切割侵蝕而使上述含水層有較大范圍出露，該段最低高程為460m，因此工程段承壓水頭具有較高的特點。

3．3工程防滲帷幕深度的確定

根據鉆孔壓水、抽水試驗表明，工程基巖體中存在強弱透水層，應進行帷幕防滲。左右岸存在明顯的相對隔水層(透水率Ⅱ<3Lu)，帷幕應深入相對隔水層5-10m為宜，防滲帷幕深度55～85m。河床中存在多層含水層，砂巖類透水率變化較大，個別達65Lu，而泥巖類透水率小。工程屬單斜構造，巖層產狀傾向下游偏右岸，雖然Tv3—3、Tv3—5層砂巖透水率較大，但其上部的Ty3—6層泥巖厚度較大(1015m)、穩定且往下游埋深逐漸增加，可作為河床工程基隔水層，防滲帷幕深入該層510m即可。由于在工程軸線上游局部rv3—6泥巖薄(厚度2~3m)，且有Tv3—5層出露的上升泉，蓄水后，庫水勢必與Tv3—5層地下水連通，水工計算考慮揚壓力時，其承壓水頭高程就不應是350m，而是正常蓄水位431m。

3．4Fl、F2斷層的滲漏評價

F1、F2斷層為區域性斷層，橫穿整個庫區，其滲透性對整個水庫蓄水構成一定的影響。斷層破碎帶寬28m，主要由糜棱巖、斷層泥、斷層角礫等組成。根據鉆孔壓水試驗，透水率q一般小于1Lu，為微透水層。但勘察時，有些同志對斷層影響帶的透水性提出了懷疑，事實上，承壓水的分布就是一個很好的反證。在F1、F2之間在五六十年代有自流的鹽井，其層位為Tv3—5，在F2上游上工程河床鉆孔在Tv4—1層也發現了承壓水，其承壓水頭為145m，地面超高為69m，流量為4．7L／s。地層分布表明，F1、F2上下游及其間的承壓水含水層、隔水頂底板皆被Fl、F2斷層切斷，若斷層影響帶是透水的，就不能形成層次多、高水頭、礦化度差異大的承壓水。所以，F1、F2斷層其滲透性是很微弱的，具有較好的防滲性。

4結語

以往的工程勘察報告中，多數只是對天然狀態下的水文地質條件作一般性評價，很少結合基礎設計和施工的需要評價地下水對巖土工程的作用和危害。在一些水文地質條件比較復雜的地區，由于工程勘察中對水文地質問題調查研究不深人，設計中又忽視了水文地質問題，有時導致地下水引起的各種巖土工程危害。