水文地質什麼是堰
1. 水文地質描述有哪些
區域地質條件:地層、構造,水文地質條件:可分三部分敘述,一是水源,而是通道,三是突水點。也就是說地下水的補給、徑流及排泄條件等,描述時要有數據對你的觀點進行支持等等,僅供參考。
2. 水文地質概念
下面這個看看.
根據和XX學之間的一般情況,把"是研究......的科學"這幾個字去掉,應該就可以用了~~~
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。
在不同環境中地下水的埋藏、分布、運動和組成成分均不相同。查明上述各方面狀況,可為科學地利用或防治地下水提供根據。水文地質學對地下水的研究,著重自然歷史和地質環境的影響,同主要用水文循環和水量平衡原理研究地下水的地下水水文學關系密切,只是研究的側重點稍有不同。
水文地質學發展簡史
人們早在遠古時代就已打井取水。中國已知最古老的水井是距今約5700年的浙江餘姚河姆渡古文化遺址水井。古波斯時期在德黑蘭附近修建了坎兒井,最長達26公里,最深達150米。約公元前250年,在中國四川,為采地下鹵水開鑿了深達百米以上的自流井。中國漢代鑿龍首渠,是一種井、渠結合的取水建築物。在利用井泉的過程中,人們也探索了地下水的來源。法國帕利西、中國徐光啟和法國馬略特,先後指出了井泉水來源於大氣降水或河水入滲。馬略特還提出了含水層與隔水層的概念。
1855年,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。1863年,法國裘布依以達西定律為基礎,提出計算潛水流的假設和地下水流向井的穩定流公式。1885年,英國的張伯倫確定了自流井出現的地質條件。奧地利福希海默在1885年制出了流網圖並開始應用映射法。
19世紀末20世紀初,對地下水起源又提出了一些新的學說。奧地利修斯於1902年提出了初生說。美國萊恩、戈登和俄國安德魯索夫在1908年分別提出在自然界中存在與沉積岩同時生成的沉積水。1912年德國凱爾哈克提出地下水和泉的分類,總結了地下水的埋藏特徵和排泄條件。美國邁因策爾於 1928年提出了承壓含水層的壓縮性和彈性。他們為水文地質學的形成作出了重要貢獻。
泰斯於1935年利用地下水非穩定流與熱傳導的相似性,得出了地下水流向水井的非穩定流公式即泰斯公式,把地下水定量計算推進到了一個新階段。20世紀中葉,蘇聯奧弗琴尼科夫和美國的懷特在水文地球化學方面作出了許多貢獻。到第二次世界大戰結束時,在地下水的賦存、運動、補給、排泄、起源以至化學成分變化、水量評價等方面,均有了較為系統的理論和研究方法。水文地質學已經發展成為一門成熟的學科了。
20世紀中葉以來,合理開發、科學管理與保護地下水資源的迫切性和有關的環境問題,越來越引起人們的重視。同時,人們對某些地下水運動過程有了新的認識。1946年起,雅可布和漢圖什等論述了孔隙承壓含水層的越流現象。英國博爾頓和美國的紐曼分別導出了潛水完整井非穩定流方程。
由於預測地下水運動過程的需要,促進了水文地質模擬技術的發展。20世紀30年代開展了實驗室物理模擬。40年代末發展起來的電網路模擬,到50~60年代在解決水文地質問題中得到應用。
由於電子計算機技術的發展,70~80年代,地下水數學模擬成為處理復雜的水文地質問題的主要手段。同時,同位素方法在確定地下水平均貯留時間,追蹤地下水流動等研究中得到應用。遙感技術及數學地質方法也被引進,用以解決水文地質問題。對於地下水中污染物的運移和開采地下水引起的環境變化,引起廣泛的重視。20世紀60年代以來,加拿大的托特提出了地下水流動系統理論,為水文地質學的發展開拓了新的發展前景。
水文地質學基本內容
水文地質學是從尋找和利用地下水源開始發展的,圍繞實際應用,逐漸開展了理論研究。目前已形成了一系列分支。
地下水動力學是研究地下水的運動規律,探討地下水量、水質和溫度傳輸的計算方法,進行水文地質定量模擬。這是水文地質學的重要基礎。
水文地球化學是水文地質學的另一個重要基礎。研究各種元素在地下水中的遷移和富集規律,利用這些規律探討地下水的形成和起源、地下水污染形成的機制和污染物在地下水中的遷移和變化、地下水與礦產形成和分布的關系,尋找金屬礦床、放射性礦床、石油和天然氣,研究礦水的形成和分布等。
供水水文地質學是為了確定供水水源而尋找地下水,通過勘察,查明含水層的分布規律、埋藏條件,進行水質與水量評價。合理開發利用並保護地下水資源,按含水系統進行科學管理。
礦床水文地質學是研究采礦時地下水湧入礦坑的條件,預測礦坑涌水量以及其他與采礦有關的水文地質問題。
農業水文地質學的內容主要包括兩方面,一方面為農田提供灌溉水源進行水文地質研究;另一方面為沼澤地和鹽鹼地的土壤改良,防治次生土壤鹽鹼化等問題進行水文地質論證。
地熱是一種新的能源,如何利用由地下熱水或熱蒸汽攜至地表的地熱能,用來取暖、溫室栽培或地熱發電等,以及地下熱水的形成、分布規律,以及勘察與開發方法等,是水文地熱學的研究內容。
區域水文地質學是研究地下水區域性分布和形成規律,以指導進一步水文地質勘察研究,為各種目的的經濟區劃提供水文地質依據。
古水文地質學是研究地質歷史時期地下水的形成、埋藏分布、循環和化學成分的變化等。據此,可以分析古代地下水的起源與形成機制,闡明與地下水有關的各種礦產的形成、保存與破壞條件。
地下水的形成和分布與地質環境有密切聯系。水文地質學以地質學為基礎,同時又與岩石學、構造地質學、地史學、地貌學、第四紀地質學、地球化學等學科關系密切。工程地質學是與水文地質學是同時相應發展起來的,因此兩者有不少內容相互交叉。
地下水積極參與水文循環,一個地區水循環的強度與頻率,往往決定著地下水的補給狀況。因此,水文地質學與水文學、氣象學、氣候學有密切關系,水文學的許多方法也可應用於水文地質學。地下水運動的研究,是以水力學、流體力學理論為基礎的,並應用各種數學方法和計算技術。
水文地質學的發展趨勢是:由主要研究天然狀態下的地下水,轉向更重視研究人類活動影響下的地下水;由局限於飽水帶的含水層,擴展到包氣帶及「隔水層」;由只研究地殼表層地下水,擴展到地球深層的水。
預計今後的水文地質研究,在下列方面將有突破:裂隙水與岩溶水運動機制和計算方法;地下水中污染物和溫度運移機制和計算方法;粘性土的滲透機制;包氣帶水鹽運移機制;水文地球化學和同位素水文地質學,地下水數學模型;地球深層水文地質。
3. 水文地質中的過水斷面面積如何算
朋友,你這個問題問的,我不知道怎麼回答啊,不知道你想算什麼,我們做回水文的一般把洪答水通過的河道大斷面稱為過水斷面,那麼過水斷面怎麼求呢?不管是設計還是施工都是有測量的,先測河道大斷面,就是實測大斷面,然後根據實測大斷面用曼寧公式或者堰流公式等計算相應設計標准下的洪水位,有了洪水位之後就簡單了,過水面積就是河道實測大斷面與洪水水面線所包圍的面積。不知道我說的清楚不清楚,不知道你想知道的是不是這東西,如果還有疑問給我留言哈!
4. 什麼是水文地質環境
簡單地說就是地下水
水文地質指自然界中地下水的各種變化和運動的現象。水文地質學是研究地下水的科學。它主要是研究地下水的分布和形成規律,地下水的物理性質和化學成分,地下水資源及其合理利用,地下水對工程建設和礦山開採的不利影響及其防治等。隨著科學的發展和生產建設的需要,水文地質學又分為區域水文地質學、地下水動力學、水文地球化學、供水水文地質學、礦床水文地質學、土壤改良水文地質學等分支學科。近年來,水文地質學與地熱、地震、環境地質等方面的研究相互滲透,又形成了若干新領域。 二、課程研究對象
1.概念
地下水(groundwater):賦存並運移於地下岩土空隙中的水。含水岩土分為兩個帶,上部是包氣帶 ,即非飽和帶 ,在這里,除水以外,還有氣體;下部為飽水帶,即飽和帶,飽水帶岩土中的空隙充滿水。狹義的地下水是指飽水帶中的水。
2.地下水
利:①分布廣泛,便於就地開采使用;②潔凈、不易被污染,水質普遍較優;③不佔用地表空間;④動態比較穩定;⑤供水量受氣候變化影響較小,具有較大到調蓄能力等。
害:①不合理的灌溉可造成次生鹽鹼化;②過量開采,可造成:在沿海地區,海水入侵,水質惡化;地面沉降,使區內建築物失去穩定;不同含水層之間誘發水力聯系,產生水的混合作用,使水質惡化;岩溶區地面塌陷;③其它,如礦坑涌水、基礎及邊坡的穩定問題等。
功能:①資源(不難理解);②生態環境因子;③災害因子(乾旱或洪水);④地質營力(滑坡、泥石流等);⑤信息載體(找礦等)。
5. 地質及水文地質概況
一、地質構造
研究區地處臨清台陷(
圖2-2 區域地質構造簡圖
(據中國地質調查工作項目「石家莊-西柏坡經濟區地質環境調查」)
1—Ⅱ級構造單元界線及編號;2—Ⅲ級構造單元界線及編號;3—Ⅳ級構造單元界線及編號;4—工作區范圍
晉縣斷凹的走向NNE,蓋層包括第四系、新近系和古近系,最大厚度5500m,蓋層下伏基岩為中生界。
根據斷裂的規模,區內斷裂分為三級:一級斷裂為紫荊關深斷裂帶和太行山前深斷裂帶。紫荊關深斷裂帶在太行山段為紫荊關-靈山斷裂。自北而南,太行山前深斷裂帶包括懷柔-淶水、定興-石家莊、邢台-安陽等三條主幹斷裂。定興-石家莊深斷裂的南端和邢台-安陽深斷裂的北端,位於本研究區內。二級斷裂主要有正定東斷裂、北席斷裂、藁城西斷裂、藁城東斷裂、晉縣斷裂和高遷斷裂等。三級斷裂,主要有古運糧河-牛山-鄭村、同閣-百尺桿、良都店-鹿泉-大河和吳家窯-黃峪斷裂帶等。
二、地層
研究區新生界以下基岩以石炭系、二疊系、侏羅系和白堊系為主,局部分布有古元古界變質岩系及寒武系、奧陶系。基岩之上為巨厚的新生界鬆散堆積物覆蓋,堆積物厚度自西向東由薄變厚。
1.太古宇
太古宇厚度達萬米以上。由一套麻粒岩相至角閃岩相的深變質岩組成,在太行山山前斷裂以西山區及丘陵區出露地表,其他地段則主要掩埋於元古宇、古生界以下;太行山山前斷裂以東則掩埋在平原區深部。
2.古元古界
古元古界地層厚度4000m以上,岩性為甘陶河群板岩、長石石英砂岩、白雲岩、蝕變安山岩等,與上覆中元古界呈不整合接觸。在太行山山前斷裂以西主要出露於鹿泉市區以南-封龍山一帶的山區,山前地帶隱伏分布在200m以下,其他地段掩埋於中新元古界、古生界以下;太行山山前斷裂以東則主要掩埋在平原區深部。
3.中新元古界
中元古界長城系厚度600m,上部為灰色白雲岩、泥質白雲岩,下部為灰綠色泥岩等;薊縣系厚度550m,岩性為淺灰色、灰色、灰褐色白雲岩、硅質白雲岩。在太行山山前斷裂以西,僅見長城系,主要分布在鹿泉市九里山山前地帶,隱伏於40m以下;太行山山前斷裂以東,掩埋於平原區深部。
4.古生界
寒武系厚度介於420~700m之間,下部為灰黃色、灰色、紅色泥岩、頁岩夾白雲岩、灰岩;中部為泥頁岩、淺灰色鮞狀灰岩、灰岩;上部為灰色、灰褐色竹葉狀灰岩和白雲岩。奧陶系厚度介於650~900m之間,下部為灰黃色、灰色白雲岩、灰岩;上部為淺灰色、灰褐色灰岩、泥質灰岩,石膏層發育,是基岩主要儲水層。石炭系厚度不大於320m,中石炭統底部為一明顯剝蝕面,常見一層赤鐵礦或為鐵質頁岩所代替,下部灰色、灰紫色鮞狀鋁土頁岩,夾透鏡體鋁土礦;上部為淺灰、深灰色砂質頁岩。上石炭統為砂質頁岩及頁岩,夾石英砂岩、薄層緻密灰岩,有5層煤,穩定可采,底部為中粒石英砂岩。二疊系厚度介於150~850m之間,本區只有中二疊統,主要岩性為砂頁岩,底部為褐色砂礫岩。
古生界在太行山山前斷裂以西,北部缺失上古生界石炭系、二疊系,下古生界寒武系、奧陶系主要分布於鹿泉市九里山一帶,九里山山前地帶隱伏於150m以下。南部主要分布於封龍山山前地帶,隱伏於300m以下。太行山山前斷裂以東,主要掩埋在平原區深部,無極藁城低凸起內部分地段缺失石炭系和二疊系。
5.中生界
侏羅系厚度介於100~500m之間,岩性為棕灰、灰紫色火山岩夾砂岩、泥岩。白堊系厚度介於100~2650m之間,岩性上部為紫紅、灰綠、灰黑色泥岩、泥灰岩與砂岩互層,下部為砂礫岩及少量紫紅色泥岩。中生界在太行山山前斷裂以西缺失。太行山山前斷裂以東,隱伏新生界以下,凸起區薄,局部地段缺失,正定東部的凹陷中心厚度達3000m以上。
6.新生界
古近系孔店組為一套河流-湖泊相沉積,靠近山前地帶,一般沙四段與孔店組分不開,不整合於中生界及其以前的地層之上,岩性以棕紅色泥岩、砂礫岩為主。沙河街組的第四段,主要岩性為紅色泥岩與砂岩互層,底部為含礫砂岩,厚度介於22~230m之間,沙三段本區缺失。沙二段厚度介於200~450m之間,是一套下粗上細、以紅色碎屑岩為主的沉積。沙一段厚度在300~500m之間,淺湖-濱湖相泥岩為主,間夾數層生物灰岩、白雲岩、泥灰岩等。東營組厚度介於86~394m之間,為一套河湖相沉積,岩性上部紫紅色、灰綠色泥岩與灰白色泥岩互層,下部為泥岩與砂岩互層,中部以具含螺泥岩為特徵。古近系在太行山山前斷裂以西缺失,在太行山山前斷裂以東廣泛分布,厚度介於100~850m之間,凸起區薄,凹陷區厚,凹陷中心厚度達1800m以上。
新近系的館陶組厚度介於100~280m之間,為一套河流相沉積,岩性為棕紅色泥岩夾灰色、灰白色砂岩、礫岩互層。明化鎮組厚度介於100~700m之間,為一套河流相沉積,岩性以灰綠色、棕黃色泥岩與棕黃色砂岩互層為主。
第四系堆積物成因類型、厚度與展布方向受基底構造、古地理、古氣候的控制與影響。研究區沉積物的成因主要是河流的洪積、沖積作用形成。各沖洪積扇及本區東部局部地帶,有零星湖積及淺水窪地沉積。沉積物由東向西逐漸變厚,顆粒上部和下部較細,中部較粗。
第四系由新至老,概況如下:
全新統:在研究區西部,厚度介於5~10m之間,東部厚度介於10~30m之間。岩性一般以灰黃、黃灰色為主,次為深灰色及灰黑色的亞砂土、粉細砂及部分礫石。西北部粒度較粗,為中、粗砂,南、中部粒度較細,為亞砂土、亞黏土,且夾有淤積層,砂層很薄,多為粉細砂透鏡體。
上更新統:自西向東底板埋深20~160m,西部山前地帶較淺,一般小於20m,東部最大埋深達205m,岩層厚度一般在50~100m之間,岩性以棕黃色黏土為主;次為淺黃色及灰黃色的亞砂土及不同粒度的中粗砂、砂卵礫石。
中更新統:屬於沖積、洪積及湖積相。西部山前地帶底板埋深介於40~200m之間,厚度160m,東部埋深介於280~440m之間。岩性為棕紅、棕黃色夾銹黃色砂卵礫石、砂及黏土。
下更新統:位於京廣鐵路以西,底板埋深介於180~300m之間,厚度介於72~120m之間。辛集、深澤一帶,埋深大於420m,厚度介於150~170m之間,岩性以棕紅、棕褐色為主,下部夾紫色、灰綠色的中粗砂、中細砂及亞黏土、黏土,砂層風化嚴重,呈半固結狀。
三、水文地質條件
研究區第四系含水介質是一個幾何形態復雜、多種類型疊加的含水層組結構,它是由多層交疊、縱橫交錯的砂、礫層以及間以黏土層構成的孔隙含水組,一般在垂向上缺少較大面積分布的、具有一定空間厚度的細粒堆積物,富水性和透水性良好。前人根據Qh、Qp3、Qp2和Qp1地層,相應劃分為第I、II、III和IV含水層。即全新統含水層、上更新統含水層、中更新統含水層和下更新統含水層。其中第III和IV含水層為承壓水,但是,由於大量泥包礫,富水性差。在太行山山前平原,混合開采鑽井取水,造成第I、II含水層組之間水力聯系密切,統稱為「淺層地下水系統」。淺層地下水是石家莊地區主開采層位。因此,本研究側重石家莊地區淺層地下水系統(圖2-3)。
圖2-3 石家莊平原區水文地質圖
全新統-上更新統含水層(I、II):底板埋深為80~120m,含水層厚度為25~40m,岩性以礫卵石為主。在滹沱河、磁河等沖洪積扇軸部,單井涌水量在70~180m3/(m·h)之間;在沖洪積扇的兩翼及前緣,在10~30m3/(m·h)之間。目前,第I含水層已基本疏干,目前主要開采第Ⅱ含水層。
中更新統含水層(III):底界埋深為120~300m。含水層岩性山前地帶以卵礫石及砂礫石為主,向東逐漸變為砂層。在山前及扇間地帶,含水層厚度較薄,小於20m,其他大部分地區在20~60m之間。在沖洪積扇主體部位,含水層厚度較大,多大於60m,單井涌水量5~20m3/(m·h)。
下更新統含水層(IV):底板埋深為300~580m,含水層厚度在沖洪積扇軸部地帶大於180m,山前帶則小於20m,其他地區為60~80m。石家莊市區以北,京廣鐵路線以西含水層岩性以砂礫石層、礫卵石為主,其他區域以砂層為主。在無極城關和藁城果庄以北,新樂的西平樂-正定曲陽橋-石家莊市區以西,砂層風化較為嚴重,富水性差。
6. 水文地質條件的介紹
通常把與地下水有關的問題稱為水文地質問題,把與地下水有關的地質條件回稱為水文地質答條件。水文地質指自然界中地下水的各種變化和運動的現象。水文地質學是研究地下水的科學。它主要是研究地下水的分布和形成規律,地下水的物理性質和化學成分,地下水資源及其合理利用,地下水對工程建設和礦山開採的不利影響及其防治等。隨著科學的發展和生產建設的需要,水文地質學又分為區域水文地質學、地下水動力學、水文地球化學、供水水文地質學、礦床水文地質學、土壤改良水文地質學等分支學科。近年來,水文地質學與地熱、地震、環境地質等方面的研究相互滲透,又形成了若干新領域。
7. 什麼是水文地質測繪,其內容有那些
hydrogeological survey 為了解 水文地質條件的一種以地面觀察測繪為主野外工作。 其工作內容是按一定的迴路線和觀察點對地貌答、 地質和水文地質現象進行詳細觀察記錄,在綜合分析有觀察、測繪、勘察和試驗等資料的基礎上,編制測報告和 水文地質圖。准備工作水文地質測繪是在已有的 地形底圖和質圖基礎上進行的。
8. 水文地質期的劃分和定位
1.分期的依據
劃分水文地質期應把握兩個要點。其一,應以研究目的層的沉積背景、沉積作用及其以後地史進程中的沉積、構造演化為依據論證期的劃分。其二,針對主要含水系統進行分期。分期的依據是:
(1)中三疊世末發生的印支運動導致川盆中、東部露出水面,以中三疊世末不整合面繪制的古地質圖顯示,以瀘州為中心朝向北西方向由老到新呈環狀分布,直至樂山、仁壽一帶中三疊統保存完整(圖8-3),中三疊世淺海顯著向西萎縮,在川盆西外側龍門山前山帶和盆內川中前隆之間形成了川西晚三疊世殘留海盆。
晚三疊世龍門山後山帶及其以西地區松潘-甘孜地區大規模的拉張裂陷,沉積了巨厚的海相層和大陸斜坡的濁流沉積。特提斯海通過康滇古陸與龍門山半島、抑或與新生的樂山—龍女寺陸地之間的海峽與殘留海盆連通,發展成為以川西為沉降中心西斷東超的箕狀川西拗陷,沉積了上三疊統須家河組須一段海灣泥岩相、須二段三角洲砂岩相、須三段泥岩沼澤相,其後由於龍門山前山帶強烈活動和隆升,露出水面,導致殘留海盆轉化為須四段至須六段的陸相沉積,之後又連續沉積了侏羅系、白堊系(2000~5000m)陸相紅層,晚三疊世箕狀斷陷盆地發展成為沉降的大型拗陷盆地。
白堊紀末發生了規模巨大的對四川盆地構造形態起決定性的正向構造運動———燕山運動(又名四川運動),結束了川盆中東部的沉積歷史。川盆周圍地層褶皺隆升為高山,川盆西緣伴隨著岩漿噴發和形成花崗岩等深成岩類,盆內中生代地層發生首次斷褶,川盆現代輪廓基本定型。第三紀沉積除在江河兩岸零星分布外,主要沉積於川西拗陷。
圖8-3 四川盆地西南地區中三疊世末地質圖
晚第三紀喜馬拉雅運動川盆進一步遭受擠壓褶皺和斷裂,盆內不同性質的三大塊構造最終定型。川西拗陷內堆積了厚度甚薄的第四系沉積層。
(2)依據川西拗陷的沉積演化、構造演化的進程和筆者的分期理念,可將上三疊統須二、四、六段三個主要含水系統經歷的水文地質期劃分為沉積作用、沉壓埋藏作用和構造熱液作用三個型式的水文地質期。
必須指出,各含水系統「期」的起始時間、持續時間和作用的強度及效應均是不同的。
(3)川西拗陷是個中、新生代繼承性拗陷,晚三疊世沉積後繼而連續沉積了侏羅系、白堊系,上三疊統最大埋深在5000m之下,最淺的也有2000m,晚三疊世沉積結束後未裸露地表,即未經受過淋濾作用的改造。但根據鑽井地層分層數據編制的各層厚度分布圖上發現,須六段分布在拗陷的南部,約占拗陷總面積的一半多,北部大面積缺失;須四段在拗陷內大面積分布,但在拗陷北部西邊界內側的江油一帶和北邊界內側的蒼溪以北一帶缺失,其上為須五段沉積層覆蓋。出現缺失的原因可能是:其一,上三疊統由海相轉化為陸相沉積時,由於龍門山前山帶強烈活動和隆升,不僅切斷了殘留海盆與外海的聯系轉變為陸相沉積,而且引發拗陷北部的抬升,導致湖盆沉積范圍有所變化,須六段沉積時湖盆萎縮到拗陷南部。其二,須四、須六的沉積結束後露出水面,經剝蝕作用形成的,但上三疊統是個連續沉積的過程,不存在沉積間斷,且這些被剝蝕的沉積物搬運至拗陷外,還是在拗陷內搬運,按現掌握的資料難以佐證。按第一種狀況而論,須六段未經歷淋濾作用,而須四段裸露面甚小,時間又短,主要以內循環型壓擠式沉積水交替為主要動力特徵。
(4)難以取得川西拗陷在油氣和鹵水開發過程中的水動力、水化學動態測試資料,人類技術經濟活動作用缺乏支撐討論的條件。
2.期的定位
按照上述分期依據的分析,可將各含水系統深層水歷經的水文地質期概括於表8-1。
表8-1 上三疊統各含水系統「期」的演化
注:I—沉積作用;II—沉壓埋藏作用;Ⅲ—構造熱液作用。
須二段含水系統深層水在地史進程中依次經歷了沉積作用、沉壓埋藏作用和構造熱液作用三個水文地質期。沉積作用水文地質期自須二段沉積開始至沉積結束的持續時間;沉壓埋藏作用水文地質期自須三段沉積開始至白堊紀沉積結束的持續時間;構造熱液作用水文地質期自白堊紀末發生的燕山運動(四川運動)至第三紀末發生的喜馬拉雅運動幕面之間的持續時間。
須四段含水系統深層水在地史進程中經歷了與須二段期序相同的三個水文地質期。沉積作用水文地質期自須四段沉積開始至沉積結束的持續時間;沉壓埋藏作用水文地質期自須五段沉積開始至白堊紀沉積結束的持續時間;構造熱液作用水文地質期的持續時間與須二段的相同。
須六段含水系統深層水在地史進程中經歷了與須二段期序相同的三個水文地質期。沉積作用水文地質期自須六段沉積開始至沉積結束的持續時間;沉壓埋藏作用水文地質期自須六段沉積結束至白堊紀沉積結束的持續時間;構造熱液作用水文地質期的持續時間與須二段的相同。
9. 水文地質條件一般是指什麼
通常把與地下水來有關的問源題稱為水文地質問題,把與地下水有關的地質條件稱為水文地質條件。
水文地質指自然界中地下水的各種變化和運動的現象。水文地質學是研究地下水的科學。它主要是研究地下水的分布和形成規律,地下水的物理性質和化學成分,地下水資源及其合理利用,地下水對工程建設和礦山開採的不利影響及其防治等。隨著科學的發展和生產建設的需要,水文地質學又分為區域水文地質學、地下水動力學、水文地球化學、供水水文地質學、礦床水文地質學、土壤改良水文地質學等分支學科。近年來,水文地質學與地熱、地震、環境地質等方面的研究相互滲透,又形成了若干新領域。
10. 水文地質特徵
水文地質特徵對注漿材料的選擇和注漿壓力的確定尤其重要,因此,注漿施工前,必須要搞清楚所注地層是不含水層、弱含水層、富水層,還是高壓動水地層?水量是多少,水壓力是多大?地層滲透系數是多少?
現場水文地質特徵通過超前地質探孔進行分析。超前地質探孔按圖1-22布置。探孔共布置4個,分別位於左、右邊牆和左、右拱腰。探孔縱向探測長度30m,終孔為開挖輪廓線外1.5 m,即外插角2.9°。每探測30m後,當確認前方可以開挖時,開挖施工25 m,余留5 m作為下一循環探測的余留岩牆。
圖1-22 超前探孔橫斷面布置圖
在現場探孔施工中,當有一個探孔出現流水時,其他探孔應減慢鑽進,首先鑽進出水孔,並不斷測試出水孔的涌水量,直到出水孔鑽到設計深度。按這一鑽探原則進行探孔施工,期間,應對每一個探孔涌水量進行監測。在探孔施工結束後,如果沒有一個孔是滿孔流水,那麼基本上可不再進行補探施工。否則,可通過分析各探水孔的水力聯系進行補探設計和補探施工。
1.4.2.1 水流方向判定
通過分析各探水孔遇水時的鑽孔深度,確定前方岩層的走向。綜合各探水孔涌水量變化情況,分析探水孔之間的水力關系,確定水的來源方向。當需要進行補探時,主要在水源方向一側進行補探設計和補探施工,以進一步確定水流方向和涌水量大小。
1.4.2.2 涌水量測試及穩定性分析
正確地分析出前方涌水量大小是確定是否可以進行開挖的最主要依據之一。涌水量的分析預測主要通過「預估→涌水量穩定性分析→補探確定」這一程序進行。
在超前探水孔鑽探完成後,若探孔不是滿孔流水,則可以直接通過採用容器提水的方法進行涌水量測試。這種情況下,涌水量Q單≤40m3/h,測試的誤差不大。若滿孔流水,即涌水量Q單>40m3/h時,採用容器提水的方法很難較准確地測試,這主要是在很短的時間內所選擇的容器就被涌水充滿,測試時引起的時間誤差太大,造成測試數據不準確。
當涌水量Q單>40m3/h 時,可採用射程計演算法進行涌水量預估。如圖1-23,將ϕ108mm孔口管變徑轉換為ϕ32mm的焊接水管,通過測試當涌水射出高程為1 m處的水平射程,從而估算出前方涌水量。計算方法如下:
地下工程注漿技術
地下工程注漿技術
地下工程注漿技術
地下工程注漿技術
式中:X為水平射程(m);Y為高程(m),取1 m;g為重力加速度(cm/s2,取9.8);t為流水時間(s);Q單為單孔涌水量(m3/h);V為涌水速度(m/s);S為過水斷面面積(m2);D為管徑(m),取ϕ32mm,即0.032 m。
計算得:
地下工程注漿技術
圖1-23 涌水量測試方案示意圖
測試各探孔涌水量和總涌水量(總涌水量可通過矩形堰法或流速法測試),繪制涌水量變化曲線,以此分析前方涌水量的穩定性。若涌水量穩定,每個探水孔涌水量Q單<40m3/h,且總涌水量Q總<300m3/h時,基本上可以確定前方發生突涌水的可能性不大,可以進行開挖施工,否則應進行前方涌水量的准確判析。
1.4.2.3 涌水量的准確判析
通過在水源側增補探孔的方式來准確評估前方發生突涌水的可能性。施工中一般按預設計的超前預注漿方案施作水源側的注漿鑽孔,通過鑽孔數量的增加,以使總涌水量進行分配。若能達到實施幾個鑽孔後不再有滿孔流水現象,這時,繼續觀測各孔流水量和總涌水量,分析其關系和規律性,通過對總涌水量進行穩定性分析,從而界定出前方發生突涌水的可能性。
1.4.2.4 確定裂隙發育的分布特徵
裂隙發育的分布特徵也是影響注漿方案制定的主要因素之一。對裂隙發育的分布特徵可採用止漿塞卡位技術,通過水量觀測法進行確定。如圖1-24 ,將水力膨脹式止漿塞下入鑽孔中,按1m、2m…29m的位置對止漿塞進行卡位,通過注水,使止漿塞膨脹。通過測試芯管中的出水量,以確定測試段是否有水,以及水量大小。繪制水量隨鑽孔深度的分布特徵曲線,由分布特徵曲線判定水量的主要水源位置,從而確定鑽孔范圍內的裂隙發育分布特徵。
圖1-24 裂隙發育分布特徵測試方法示意圖
1.4.2.5 水壓力測試
水壓力是指相對隧道標高而言,隧道所承受的水頭壓力。隧道水壓力的測試採用關水試驗。為確保水壓力測試數據的可靠性,若掌子面前方岩盤厚度不足5m、裂隙發育時,應採用C20混凝土封閉掌子面,封閉厚度1.5~2 m。測試過程中,若出現局部部位有流水、涌水時,應停止監測,重新對涌水點進行增設鋼架、補噴混凝土等措施,以達到密閉狀態,之後,重新進行監測。水壓力穩定時間不得低於48 h,即當壓力在某值穩定時間超過48 h以上,可認為這個壓力值為最終水壓力值(原始水壓力),該水壓力為隧道所承受的最大水壓力。
水壓力測試方法有滲壓計法和壓力表法兩種。
滲壓計法是在鑽孔中放置滲壓計,通過測試滲壓計頻率,計算出水壓力值。由於國內外沒有水壓力測試經驗,無法評價水壓力測試過程的危險性,因而,在圓梁山隧道高水壓力測試過程中,水壓力監測採用了滲壓計法。滲壓計法測試裝配圖如圖1-25。
圖1-25 滲壓計法測試裝配圖
圖1-26 壓力表法測試裝配圖
壓力表法是最簡單,也是最直接的監測方法。通過圓梁山隧道水壓力監測,表明在高水壓力下,水不可能沖毀止漿牆和孔口管,因而,直接測試水壓力是安全可靠的,因此,在以後其他隧道水壓力監測時,採用了壓力表法。壓力表法測試裝配圖如圖1-26。
1.4.2.6 滲透系數測試
(1)地表測試
地表帷幕注漿時,測試地層滲透系數常採用注水試驗,採用下式計算。
地下工程注漿技術
式中:k為地層滲透系數(m/d);Q為穩定流量(m3/d);l為試驗段長(m);s為水位差(指水頭壓力高度,m);r為鑽孔半徑(m)。
注水試驗測試方法及原理圖如圖1-27。注水試驗步驟:
圖1-27 注水試驗測試方法及原理圖
1)採用地質鑽機垂直於地面鑽孔,不測試部位採用套管護壁,測試部位下入外包濾網的PVC管(周邊鑽孔)。
2)測定地層中的初始水位。
3)在地面採用穩定的流量向孔內進行注水。
4)通過調節水流量的大小使管內形成穩定水位並測試。
5)測試水位穩定時的注水流量。
6)通過公式計算地層滲透系數。
對於城市基坑工程,常採用供水管道進行注水試驗。試驗過程中,通過調整水頭大小,以保證給水與滲透水的水力平衡,從而確定穩定流量與水頭差。
(2)洞內測試
洞內帷幕注漿時,常採取注水試驗(為減少注入地層中水量,也可採用水灰比為1∶1的水泥漿進行注漿試驗測試,測試結果偏小)。測試注水(漿)壓力和注水(漿)流量,採用以下公式計算
地下工程注漿技術
地下工程注漿技術
式中:ω為地層單位吸水量(L/(min·m·m));L為注水(漿)段長度(m);γ為注水(漿)孔半徑(m);