工程地质与水文地质勘查相关问题分析

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  摘要:随着社会经济的发展和科学技术的不断进步,对工程地质勘查提出了更高的要求,目前在我国的工程地质勘查中水文地质成为比较关键的问题,如不能提高对水文地质勘查的重视度,则会造成各种类型的工程事故和工程危害,同时,煤田水文地质对于勘察工作的开展也有着十分重要的作用,但是当前由于很多工作人员没有深刻了解和认识煤田地质勘察工作相关的规范规程,从而在对煤田水文勘察工作区进行水文地质勘察工作时,没有对勘察工作配备系统性的勘察方法。在勘察工作中对水文的观测,对地区地形地貌存在着主观臆断,对煤田的后期工作造成了一定的影响。因此,必须对煤田水文地质环境勘察阶段进行全面的勘察。中国论网 http://www.xzbu.com/2/view-4953843.htm
  关键词:工程地质水文地质勘查危害性问题; 煤田地质;地质勘探工程测量
  中图分类号:P62文献标识码: A
  
   煤田地质勘探是煤炭资源开发利用的重要工作,在一个勘探区,一般多采用各种勘探手段的相互配合,且工程布置必须按一定的排列组合形式,以利于提供全面、正确而又系统的地质资料,真正起到为我国煤炭资源合理开发, 有效利用提供充分依据的作用。满足煤矿设计和建设部门的需要。
  
  一、工程地质与水文地质勘查的简述 
  工程地质勘查是一项综合性和系统性比较强的关于地质探索的调研工作,主要目的是明确所建工程的建筑物受外界因素的影响,例如地质结构、地质现象等影响因素,明确工程地质的要求后才可重点实行建筑工程的结构和特点的设计,促进建筑工程与地理环境的相互融合,提供建筑工程项目稳定性和安全性的防护依据。 
  水文地质是工程地质勘查中一项比较重要的影响因素,同时也是一项非常热门的学科,尤其是在当前能源与资源的相互作用下,促进水文勘查成为建筑工程中比较活跃的影响因素,其主要的研究对象是勘查水文地质条件以及地下水资源的利用,水文地质勘查的环境主要集中在野外,可分为专门性水文地质勘查和综合性水文地質勘查。 
  工程地质勘查和水文地质勘查统属于地质勘查,都是以国家的经济特点、科学发展以及国防建设的情况为目标,对工程项目区域所涉及到的地层构造、岩石矿产、地貌特征以及水源分布等特点进行研究调查,为工程项目需要提出实际意义的环境依据和地质资料,各种新技术新方法的提出和使用,更是彰显出地质勘查中的工程地质和水文地质勘查的重要性,而且统筹工程地质与水文地质的关系可得,水文地质勘查在工程地质勘查中是具有特殊意义的。  
  二、工程中存在的水文危害 
  建筑工程或岩土工程中的水文危害主要来源于地下水的活动,主要源于地下水的流水冲击压力作用和地下水位的上升与下降两方面的作用,尤其是地下水的升降影响是非常明显的,因为地下水的升降主要是来源于人为因素或者是自然因素的影响,不论从哪种影响因素的角度出发,地下水位超过正常承受的能力后,都是会对岩土工程造成一定程度影响的,其表现形式为: 
  1.地下水上升引发工程危害。 
  地下水位上升的引发原因是多样性的,来自地质方面的影响因素是含水土层结构、整体的岩石形状;来自水文方面的影响因素是气温、降水量;来自人为方面的影响因素是施工、灌溉。在这几种类型影响因素的相互作用下,引起地下水位上升,地下水位上升造成的工程危害主要体现在以下几个方面: 
  ①地下室或地下洞室在充水的作用下淹没,促使地基基础上浮,导致建筑工程、建筑物失去稳定性; 
  ②部分比较特殊的岩土体在结构上受到影响,导致其结构的强度下降并且软化; 
  ③造成岩土层的粉砂、细砂以及粉土的在饱和上出现液化,形成管涌和流砂的现象; 
  ④岩土体以及附近的土壤盐渍化、沼泽化,导致岩土受地下水的侵蚀较强,导致建筑工程、建筑物遭受腐蚀; 
  ⑤水位上升造成部分空间被占用,导致河岸、斜坡的岩土体产生崩塌和滑移的现象。 
  2.地下水位下降引发的工程危害。 
  地下水位下降的主要原因是人为因素的影响,例如地下水被大量的抽取用于灌溉和生活、进行采矿工程时,在工程的上游筑坝以及矿床的疏干或者是进行大型水库修建时需要利用地下水进行截夺补给等等,多种认为原因造成地下水位的下降。地下水位下降的工程危害表现形式为以下几个方面: 
  ①地表开裂、地面下沉以及地面塌陷等地质灾害; 
  ②地下水缺乏或枯竭,地下水质量恶化; 
  ③造成岩土体、建筑工程以及建筑物缺乏稳定性,导致人们居住的环境受到严重的威胁。 
  3.地下水压力和动力作用引起的工程危害。 
  地下水在自然环境中处于天然的状态,此时其动力和压力的作用比较薄弱,基本不会产生危害性,但是趋于外界的工程活动破坏了地下水自然的平衡条件,基于动态的地下水压力下,会引发岩土体的工程危害,比如管涌、流砂以及基坑突起等等。 
  4.工程地质中水文勘查的注意事项 
  工程地质中的水文勘查是工程中比较注重的部分,所以其在操作上具有诸多的注意事项,其注意事项的划分主要体现在水文地质勘查的基本要求、水文地质勘查的内容分析以及水文地质勘查参数的测定上。 
  5.水文地质勘查的基本要求。 
  水文地质勘查中需要对水文地质条件进行明确,其主要体现在: 
  ①以区域区分的气候材料,例如地下水位的变化(上升、下降)、水位的历史记录、蒸发量以及降水量,同时考虑地下水与排泄之间补给条件的关系;补排关系中的地表水与地下水的关系;地下水位的变化量; 
  ②含水层的影响,含水层的厚度、分布以及下埋深度,比如每项含水层与隔水层的地下埋藏条件、地下水的各种类型、流通方向、水位变化幅度等,通过现场试验测定的方法测量地层的渗透系数; 
  ③建筑工程场地的地质条件致使地下水的赋存状态以及渗透状态的影响; 
  ④水文质地勘测过程中是否会对地表水和地下水造成污染,并且测量污染的程度。 
  三、工程地质与水文地质勘探
  勘探工作是工程地质勘察的重要工作方法之一。对任何工程地质条件及工程地质问题,从地表到地下的研究,从定性到定量的评价,都离不开勘探工作。
  1.物探工作
  岩层有不同的物理性质,如导电性、弹性、磁性、放射性和密度等。利用专门仪器测定岩层物理参数,通过分析地球物理场的异常特征,再结合地质资料,便可了解地下深处地质体的情况。工程地质勘察中常用的是电法勘探和弹性波勘探。
  电法勘探是利用仪器测定人工或天然电场中岩土导电性的差异来识别地下地质情况的一组物探方法。电法勘探以岩石的电学性质为基础,不同岩石电性差异的大小、相同岩石的孔隙大小以及富水程度的强弱等,对电法勘探结果都会产生影响。这就要求配合一定数量的试坑或钻孔进行校验,才能较准确地判别资料的可靠性。电法勘探受地形条件限制较大,要求工作范围内地形起伏差小,所以在平原和河谷区使用较普遍。
  2.钻探工作
  钻探是利用一定的设备和工具,在人力或动力的带动下旋转切割或冲击凿碎岩石,形成一个直径较小而深度较大的圆形钻孔。通过取出岩芯可直观地确定地层岩性、地质构造、岩体风华特征等。从钻孔中取出岩样、水样可进行室内试验,利用钻孔可进行工程地质、水文地、质及灌浆试验、长期观测工作及地应力测量等。与物探相比,钻探的优点是可以在各种环境下进行,能直接观察岩芯和取样,勘探精度高。
  3..工程地质与水文地质野外试验
  野外试验是在工程地质和水文地质勘察中经常进行的一种重要的勘察方法,是获得工程地质与水文地质问题定量评价、工程设计、施工和认识区域水文地质条件、评价地下水资源所需参数的主要手段。
   4.钻孔压水试验
  钻孔压水试验是用专门的止水设备。把一定长度的钻孔段隔离开,然后用固定的水头向该段钻孔压水,使水从孔壁裂隙向周围渗透,最终渗透水量会趋向一稳定值。根据压水水头、试段长度和渗压入水量,便可确定裂隙岩石的渗透性能。
  5. 抽水试验
  抽水试验是利用一定的抽水设备在钻孔、各类井以及某些流量较大的上升泉、深潭式地下暗河、截潜流工程和方塘等上进行,用以测定含水层的水文地质参数,从而判断地下水运动性质,了解地下水与地表水以及不同含水层之间的水力联系。
  6.长期观测
  在工程地质与水文地质勘察中,长期观测是一项很重要的工作例如,有些动力地质现象及地质应力随时。间推移将不断地变化,尤其在工程活动影响下的某些因素和现象将发生显著变化,严重影响工程的安全稳定、和正常使用。在这种情况下,仅靠工程地质测绘、勘探、试验等工作,很难准确预测和判断各种动力地质作用的规律性及其对工程使用年限的影响。
  
  四、煤田水文地质勘探阶段的工作
  1.综合采用钻探成果
  要综合分析在不同时期选择不同质量的钻孔的成果,从而进行有效的选择以及利用。主要包括在前期钻孔的封闭层段的效果对后期钻孔施工产生的影响,并采集相应的数据进行有效的剖析。
  2.科学的计算煤田水文地质的定值
  在對煤田水文地质的定值进行计算时,主要包括含水层的厚度.静止水位.单位区域涌水量.渗透系数.影响半径或者边界的距离。
  3.综合利用水文地质资料
  煤田的水文地质资料具有一定的时序性以及准确性,并且在各个勘察阶段所获得数据资料以及成果都不能进行全面的应用。在利用水文地质资料时,要对水文地质进行动态的分析然后在将其进行应用。
  4..综合提交水文地质勘探报告
  在提交煤田水文地质勘探报告时,必须要保证各个阶段的勘察工作成果在体现时能够体现一定的集中性。尤其是要对水文地质资料进行综合对比,水文地质资料具有很强的时序性,对其进行有效的综合对比以及研究是非常重要的。同时也要对已经提交的物化探的专业报告资料进行重新的解读,另外也要将钻探成果的时序进行综合有效的对比,从而保证水文地质勘探报告具有一定的准确性。
  
  五、我国煤炭地质勘探的主要技术
  1.高分辨率数字地震勘探技术
  高分辨率的地震勘探技术就是用数字的方式记录高质量的地质信号,经过对数字的处理从而获得高分辨率的地震勘探效果的技术。高分辨率数字地震勘探技术主要包括数据的采集要用小道距、小药量小组、和基距以及小采样间隔、合理的钻井深度以及准确的泡点,数据的处理则强调噪声衰减、子波长度压缩以及精确的叠加和位移,最后使小型的煤田构造能够清晰的显现出来。从很早的时候开始,高分辨率地震勘测技术就已经得到了推广,并且一直在不断的完善和发展,这项技术保证了矿井的质量,避免因为地质资料的问题而带来的直接经济损失,已经得到了煤矿业主的大量承认和采用。
  2.测井勘查技术
  采用声、电、核系列等物理参数测井,煤层气测井及水文测井等技术。可精确为煤层定深、定厚。常应用于煤岩层煤层沙泥、水分析、力学性质分析,煤层炭灰水分析;煤岩层定性、定厚、定深等;
  3.遥感技术
  应用航空遥感(微波、可见光、红外)、航天遥感、地面遥感测量技术。进行煤层自燃遥感探测、煤炭资源的评价以及城市地籍信息系统的建立等。
  4.金刚石绳索取芯技术
  与传统的岩芯钻探技术不同,金刚石绳索取芯技术在自动化以及灵活性上都有了很大的改变。金刚石绳索取芯主要涉及到几个方面:(1)钻孔的设计,合理的钻孔是金刚石绳索取芯的基础。钻孔的设计主要包括对开孔的地面的选择、开孔的套管的技术选择以及套管的长度的选择等。在进行较深的钻孔施工时,通常在钻孔上采用大一级的钻具进行成孔,在遇到复杂的地形的时候,就把大地钻具留在孔内,然后用里面的小钻具来完成最后的成孔;(2)钻井液的选择问题,钻井液的选择要根据自己的实际情况而定,但是必须满足的是固相物质的含量压迫比较低,同时要具有良好的润滑性和流变性。在具体的施工过程中,比如说在矿区内灰质岩层比较多,钻孔的深度也比较大,煤层分布也比较复杂,着就要求钻井液有良好的护壁性能和抗水敏功能。在金刚石绳索取芯的过程中,对于较薄的煤层,要一次性的将煤层穿透,在穿透后要及时的打捞内管进行取样,防止长时间的钻进会对煤芯造成破坏。而相对来说比较厚德煤层,要对钻井液进行及时的调制,同时保证煤芯的干净 ,如果有脱落的煤芯,要及时的处理干净,要随时核对卡簧的内径以及钻头的内径是否符合标准,坚决不能让旧卡簧和新钻头相互配合施工。
  六、地质勘探工程测量与煤田地质勘查工作的应用
  煤田地质勘查工作离不开测量工作,测量工作又是为煤田地质勘查工作而服务,如果测量工作离开了为煤田地质勘查工作服务这个目的,则它就失去了存在的意义。在煤田地质勘查工作中,地质勘查工作处于主导地位,测量工作则为辅助地位,正是由于这种关系决定了测量工作必须要服务于煤田地质勘查工作的大局。
  由于地质勘探工程测量中的很多工作需要和地质人员共同完成,因此,测量人员应按照煤田地质勘查工作的对测量工作要求,会同地质人员一起预先制定好具体的施工方案,做好人员分工、物资准备、划分责任、确定工作的目的和结果,使得测绘任务能够在保证质量的前提下按期顺利完成。
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