03水文地質(zhì)勘探教程課件

1、地下水資源管理地下水資源管理多媒體電子教案第三章第三章 水文地質(zhì)鉆勘探水文地質(zhì)鉆勘探 基基基基基基 本本本本本本 內(nèi)內(nèi)內(nèi)內(nèi)內(nèi)內(nèi) 容容容容容容3.3.水文勘探鉆孔的布置原則水文勘探鉆孔的布置原則1.1.水文地質(zhì)鉆探的基本任務(wù)水文地質(zhì)鉆探的基本任務(wù)2.2.水文地質(zhì)鉆探的技術(shù)要求水文地質(zhì)鉆探的技術(shù)要求4.4.水文地質(zhì)物探水文地質(zhì)物探2022-4-253-1 3-1 水文鉆探的基本任務(wù)水文鉆探的基本任務(wù) 水文地質(zhì)鉆探是水文地質(zhì)鉆探是直接探明直接探明地下水的一種最重要、最地下水的一種最重要、最可靠的勘探手段，是進(jìn)行各種水文地質(zhì)試驗(yàn)的必備工作，可靠的勘探手段，是進(jìn)行各種水文地質(zhì)試驗(yàn)的必備工作，也是對(duì)水文地

2、質(zhì)測繪、水文地質(zhì)物探成果所作地質(zhì)結(jié)論也是對(duì)水文地質(zhì)測繪、水文地質(zhì)物探成果所作地質(zhì)結(jié)論的的檢驗(yàn)檢驗(yàn)。隨著水文地質(zhì)調(diào)查階段的深入，水文地質(zhì)鉆探。隨著水文地質(zhì)調(diào)查階段的深入，水文地質(zhì)鉆探工作量在整個(gè)勘查工作中占有越來越重要的地位。工作量在整個(gè)勘查工作中占有越來越重要的地位。 水文地質(zhì)鉆探，由于其設(shè)備復(fù)雜沉重、成本昂貴，水文地質(zhì)鉆探，由于其設(shè)備復(fù)雜沉重、成本昂貴，施工技術(shù)復(fù)雜且工期長，對(duì)整個(gè)勘探的完成、勘查項(xiàng)目施工技術(shù)復(fù)雜且工期長，對(duì)整個(gè)勘探的完成、勘查項(xiàng)目的投資均起決定作用。的投資均起決定作用。2022-4-25 (1) (1)揭露含水層，探明含水層的埋藏深度、厚度、巖性和水揭露含水層，探明含水層的

3、埋藏深度、厚度、巖性和水頭壓力；查明含水層之間的水力聯(lián)系。頭壓力；查明含水層之間的水力聯(lián)系。 (2(2）借助鉆孔進(jìn)行各種水文地質(zhì)試驗(yàn)，以確定含水層富水）借助鉆孔進(jìn)行各種水文地質(zhì)試驗(yàn)，以確定含水層富水性和各種水文地質(zhì)參數(shù)。性和各種水文地質(zhì)參數(shù)。 (3)(3)通過鉆孔通過鉆孔( (或在鈷進(jìn)過程中或在鈷進(jìn)過程中) )采集水樣、巖土樣，以確定采集水樣、巖土樣，以確定含水層的水質(zhì)、水溫和測定巖土的物理力學(xué)和水理性質(zhì)。含水層的水質(zhì)、水溫和測定巖土的物理力學(xué)和水理性質(zhì)。 (4)(4)利用鉆孔監(jiān)測地下水動(dòng)態(tài)或?qū)@孔作為供水井。利用鉆孔監(jiān)測地下水動(dòng)態(tài)或?qū)@孔作為供水井?；救蝿?wù)基本任務(wù)2022-4-25 1.

4、1.工作程序：工作程序：先水文地質(zhì)測繪與物探，后鉆探施工；先水文地質(zhì)測繪與物探，后鉆探施工；“先先踏勘、后設(shè)計(jì)踏勘、后設(shè)計(jì)”；“先設(shè)計(jì)、后施工先設(shè)計(jì)、后施工” ，即必須在水文地質(zhì)，即必須在水文地質(zhì)測繪和物探工作的基礎(chǔ)上布置水文地質(zhì)鉆孔，以及堅(jiān)持沒有地測繪和物探工作的基礎(chǔ)上布置水文地質(zhì)鉆孔，以及堅(jiān)持沒有地質(zhì)、施工設(shè)計(jì)，不準(zhǔn)施工開鉆的原則。質(zhì)、施工設(shè)計(jì)，不準(zhǔn)施工開鉆的原則。 2.2.對(duì)于探采結(jié)合鉆孔，應(yīng)本著對(duì)于探采結(jié)合鉆孔，應(yīng)本著“以探為主，探采結(jié)合以探為主，探采結(jié)合”的的原則進(jìn)行，即應(yīng)滿足原則進(jìn)行，即應(yīng)滿足“探探”為主，在獲取準(zhǔn)確可靠的水文地質(zhì)為主，在獲取準(zhǔn)確可靠的水文地質(zhì)資料的同時(shí)結(jié)合成井。資

5、料的同時(shí)結(jié)合成井。 3. 3. 水井鉆探工程應(yīng)在有充分水文地質(zhì)資料的地區(qū)進(jìn)行，水井鉆探工程應(yīng)在有充分水文地質(zhì)資料的地區(qū)進(jìn)行，并在鉆探過程中采取必要措施收集和論證水文地質(zhì)資料，嚴(yán)格并在鉆探過程中采取必要措施收集和論證水文地質(zhì)資料，嚴(yán)格按照成井工藝規(guī)程要求成井按照成井工藝規(guī)程要求成井 工作準(zhǔn)則工作準(zhǔn)則2022-4-253-2 3-2 水文鉆探的技術(shù)要求水文鉆探的技術(shù)要求一、鉆孔類型一、鉆孔類型地質(zhì)孔水文地質(zhì)孔探采結(jié)合孔觀測孔 通常只在小、中比例尺的區(qū)域水文地質(zhì)普查中布置，一般要通過鉆探取心進(jìn)行地層描述和進(jìn)行簡易水文地質(zhì)觀測，但不進(jìn)行抽水試驗(yàn)。 在各種比例尺的水文地質(zhì)普查與勘探中布置，一般要進(jìn)行單孔

6、穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)，必要時(shí)要進(jìn)行多(群)孔非穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)，以獲取不同要求的水文地質(zhì)參數(shù)，評(píng)價(jià)與計(jì)算地下水資源。 在各種比例尺的水文地質(zhì)普查與勘探中均會(huì)遇到。 有抽水試驗(yàn)觀測孔和長期觀測孔(簡稱長觀孔)兩種，通常只在大、中比例尺的水文地質(zhì)勘探中布置。 2022-4-253-2 3-2 水文鉆探的技術(shù)要求水文鉆探的技術(shù)要求二、鉆孔結(jié)構(gòu)和鉆孔設(shè)計(jì)二、鉆孔結(jié)構(gòu)和鉆孔設(shè)計(jì)井壁管過濾管沉淀管RETURN2022-4-25 1) 1) 鉆孔的直徑鉆孔的直徑( (口徑口徑) )較大，直徑一般為較大，直徑一般為300300500mm500mm。 2 2）鉆孔結(jié)構(gòu)復(fù)雜。）鉆孔結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 3 3）有復(fù)雜的濾水裝置和止

7、水封填措施。）有復(fù)雜的濾水裝置和止水封填措施。 4) 4) 沖洗液質(zhì)量要求嚴(yán)格。清水鉆井，洗井。沖洗液質(zhì)量要求嚴(yán)格。清水鉆井，洗井。 5) 5) 孔斜要求高，孔斜要求高，1 1。水文鉆孔特點(diǎn)水文鉆孔特點(diǎn)2022-4-25 1 1）孔深孔深。水文鉆孔的深度，應(yīng)根據(jù)鉆探任務(wù)來確定，一。水文鉆孔的深度，應(yīng)根據(jù)鉆探任務(wù)來確定，一般要求達(dá)到揭露或打穿主要含水層。般要求達(dá)到揭露或打穿主要含水層。 2 2）開孔、終孔的直徑及孔身變徑位置開孔、終孔的直徑及孔身變徑位置。開孔直徑，在松。開孔直徑，在松散巖層中，一般應(yīng)大于散巖層中，一般應(yīng)大于480mm480mm；在堅(jiān)硬巖石中，應(yīng)大于；在堅(jiān)硬巖石中，應(yīng)大于290m

8、m290mm。為簡化水井結(jié)構(gòu)，應(yīng)盡可能采用為簡化水井結(jié)構(gòu)，應(yīng)盡可能采用“一徑到底一徑到底”。當(dāng)不得不變徑。當(dāng)不得不變徑時(shí)，在松散巖層中的終孔直徑不得小于時(shí)，在松散巖層中的終孔直徑不得小于290mm290mm；在堅(jiān)硬巖石中，；在堅(jiān)硬巖石中，不得小于不得小于l80mml80mm，變徑的位置變徑的位置，多在含水層下部的隔水層頂部。，多在含水層下部的隔水層頂部。 3 3）不同口徑井管的下置深度，所選用的）不同口徑井管的下置深度，所選用的井管材料井管材料。水文鉆孔設(shè)計(jì)水文鉆孔設(shè)計(jì)鉆孔設(shè)計(jì)書鉆孔設(shè)計(jì)書2022-4-25 4 4）鉆孔）鉆孔中止水段的位置和止水方法中止水段的位置和止水方法。 5 5）過濾器的

9、類型和過濾器下置深度。過濾器的類型和過濾器下置深度。 6 6）對(duì)水井中的非開采含水層段，提出井壁與井管之間隙）對(duì)水井中的非開采含水層段，提出井壁與井管之間隙的回填封堵段的位置、使用材料及要求。的回填封堵段的位置、使用材料及要求。 7 7）鉆進(jìn)方法及技術(shù)要求，包括對(duì)沖洗液質(zhì)量、巖芯采?。┿@進(jìn)方法及技術(shù)要求，包括對(duì)沖洗液質(zhì)量、巖芯采取率、巖土水樣采集、洗孔及孔斜等的要求。以及對(duì)觀測和編錄率、巖土水樣采集、洗孔及孔斜等的要求。以及對(duì)觀測和編錄方面的技術(shù)要求。方面的技術(shù)要求。水文鉆孔設(shè)計(jì)水文鉆孔設(shè)計(jì)地層巖性剖面地層巖性剖面井孔結(jié)構(gòu)剖面井孔結(jié)構(gòu)剖面鉆孔平面位置圖鉆孔平面位置圖2022-4-25過濾器設(shè)計(jì)

10、過濾器設(shè)計(jì) 抽水孔過濾器的類型，根據(jù)不同含水層的性質(zhì)，可下表采用。抽水試驗(yàn)的觀測孔，宜采用包網(wǎng)過濾器。抽水過濾器類型選擇2022-4-253-2 3-2 水文鉆探的技術(shù)要求水文鉆探的技術(shù)要求三、鉆井過程中的水文地質(zhì)觀測三、鉆井過程中的水文地質(zhì)觀測 1. 1. 鉆井過程中水文地質(zhì)觀測工作的主要目的鉆井過程中水文地質(zhì)觀測工作的主要目的 1 1）及時(shí)發(fā)現(xiàn)孔底地層巖石的變化，進(jìn)行觀測以彌補(bǔ)巖芯采）及時(shí)發(fā)現(xiàn)孔底地層巖石的變化，進(jìn)行觀測以彌補(bǔ)巖芯采取率的不足。取率的不足。 2 2）及時(shí)發(fā)現(xiàn)鉆孔是否揭露了某個(gè)含水層）及時(shí)發(fā)現(xiàn)鉆孔是否揭露了某個(gè)含水層( (帶帶) )。 3 3）幫助確定含水層）幫助確定含水層(

11、 (帶帶) )的埋藏深度、厚度及其富水性。的埋藏深度、厚度及其富水性。 4 4）分別取得不同含水層的水頭，水溫和水化學(xué)成分的資料。）分別取得不同含水層的水頭，水溫和水化學(xué)成分的資料。 5)5)為最終確定水井的成井結(jié)構(gòu)提供所需地質(zhì)依據(jù)。為最終確定水井的成井結(jié)構(gòu)提供所需地質(zhì)依據(jù)。2022-4-25 1 1）觀測沖洗夜的消耗量及其顏色、稠度等特性的變化，記）觀測沖洗夜的消耗量及其顏色、稠度等特性的變化，記錄其曾減變化量及位置。錄其曾減變化量及位置。 2 2）鉆孔中水位的變化。當(dāng)發(fā)現(xiàn)含水層時(shí)，要測定初見水位）鉆孔中水位的變化。當(dāng)發(fā)現(xiàn)含水層時(shí)，要測定初見水位和天然穩(wěn)定水位和天然穩(wěn)定水位 3 3）及時(shí)描述

12、巖芯。統(tǒng)計(jì)巖芯采取率，測量其裂隙率或巖溶）及時(shí)描述巖芯。統(tǒng)計(jì)巖芯采取率，測量其裂隙率或巖溶率。率。 4 4）測量鉆孔的水溫變化值及其位置。）測量鉆孔的水溫變化值及其位置。主要觀測項(xiàng)目主要觀測項(xiàng)目2022-4-25 5 5）觀測和記錄鉆孔的涌水、涌砂、涌氣現(xiàn)象、及其起止深）觀測和記錄鉆孔的涌水、涌砂、涌氣現(xiàn)象、及其起止深度及數(shù)量。度及數(shù)量。 6 6）觀測和記錄鉆進(jìn)速度，孔底壓力及鉆具突然下落（掉）觀測和記錄鉆進(jìn)速度，孔底壓力及鉆具突然下落（掉鉆），孔壁坍塌、縮徑等現(xiàn)象和其深度。鉆），孔壁坍塌、縮徑等現(xiàn)象和其深度。 7 7）按鉆孔設(shè)計(jì)書的要求及時(shí)采集水、氣、巖、土樣品。）按鉆孔設(shè)計(jì)書的要求及時(shí)采集

13、水、氣、巖、土樣品。 8 8）在鉆進(jìn)工作結(jié)束后，接要求進(jìn)行綜合性的水文地質(zhì)物探）在鉆進(jìn)工作結(jié)束后，接要求進(jìn)行綜合性的水文地質(zhì)物探測井工作。測井工作。主要觀測項(xiàng)目主要觀測項(xiàng)目2022-4-253-3 3-3 水文勘探鉆孔的布置原則水文勘探鉆孔的布置原則一般原則一般原則1. 1. 鉆孔的布置要考慮鉆探的任務(wù)鉆孔的布置要考慮鉆探的任務(wù)4. 4. 區(qū)域水文地質(zhì)鉆探，鉆孔應(yīng)布置成勘探線。區(qū)域水文地質(zhì)鉆探，鉆孔應(yīng)布置成勘探線。3. 3. 鉆孔布置要考慮其代表性和控制意義鉆孔布置要考慮其代表性和控制意義2. 2. 鉆孔的布置要考慮鉆孔的布置要考慮“一孔多用一孔多用”。2022-4-253-3 3-3 水文勘

14、探鉆孔的布置原則水文勘探鉆孔的布置原則區(qū)域水文地質(zhì)勘探區(qū)域水文地質(zhì)勘探 為查明區(qū)域水文地質(zhì)條件為查明區(qū)域水文地質(zhì)條件布置的鉆孔，一般都布置成勘布置的鉆孔，一般都布置成勘探線的形式。主要勘探線應(yīng)沿探線的形式。主要勘探線應(yīng)沿著著區(qū)域水文地質(zhì)條件區(qū)域水文地質(zhì)條件變化最大變化最大的方向布置。對(duì)區(qū)內(nèi)每個(gè)主要的方向布置。對(duì)區(qū)內(nèi)每個(gè)主要含水層的補(bǔ)給、徑流、排泄和含水層的補(bǔ)給、徑流、排泄和水量、水質(zhì)不同的地段均應(yīng)有水量、水質(zhì)不同的地段均應(yīng)有勘探鉆孔控制?？碧姐@孔控制。含水層類型含水層類型巖性結(jié)構(gòu)巖性結(jié)構(gòu)埋藏條件埋藏條件富水性富水性水化學(xué)特征水化學(xué)特征2022-4-253-3 3-3 水文勘探鉆孔的布置原則水文

15、勘探鉆孔的布置原則松散層地區(qū)勘探線布置2022-4-253-3 3-3 水文勘探鉆孔的布置原則水文勘探鉆孔的布置原則松散層區(qū)勘探孔線距離2022-4-253-3 3-3 水文勘探鉆孔的布置原則水文勘探鉆孔的布置原則基巖地區(qū)勘探孔布置2022-4-253-3 3-3 水文勘探鉆孔的布置原則水文勘探鉆孔的布置原則地下水資源評(píng)價(jià)地下水資源評(píng)價(jià) 主要為地下水資源評(píng)價(jià)布置的勘探孔，其布置方案必主要為地下水資源評(píng)價(jià)布置的勘探孔，其布置方案必須考慮擬采用的地下水資源評(píng)價(jià)方法?？碧娇姿峁┑馁Y須考慮擬采用的地下水資源評(píng)價(jià)方法?？碧娇姿峁┑馁Y料應(yīng)能滿足建立正確的水丈地質(zhì)概念模型、進(jìn)行含水層水料應(yīng)能滿足建立正確

16、的水丈地質(zhì)概念模型、進(jìn)行含水層水文地質(zhì)參數(shù)分區(qū)和控制地下水流場變化特征的要求。文地質(zhì)參數(shù)分區(qū)和控制地下水流場變化特征的要求。 如采用數(shù)值法評(píng)價(jià)地下水資源時(shí)，勘探孔的布置應(yīng)滿如采用數(shù)值法評(píng)價(jià)地下水資源時(shí)，勘探孔的布置應(yīng)滿足查明水文地質(zhì)邊界條件和水文地質(zhì)參數(shù)分區(qū)的要求足查明水文地質(zhì)邊界條件和水文地質(zhì)參數(shù)分區(qū)的要求, ,一般一般呈網(wǎng)狀形式布置。呈網(wǎng)狀形式布置。2022-4-253-3 3-3 水文勘探鉆孔的布置原則水文勘探鉆孔的布置原則供水勘察供水勘察 以供水為勘查目的的勘探孔，按總原則布置鉆孔時(shí)，以供水為勘查目的的勘探孔，按總原則布置鉆孔時(shí)，應(yīng)考慮勘探一開采結(jié)合，鉆孔一般應(yīng)布置在含水層應(yīng)考慮勘探一

17、開采結(jié)合，鉆孔一般應(yīng)布置在含水層( (帶帶) )富富水性最好、成井把握性最大的地段。水性最好、成井把握性最大的地段。2022-4-253-4 3-4 水文地質(zhì)物探水文地質(zhì)物探|地球物理勘探簡稱地球物理勘探簡稱“物探物探”，即用物理的原理研究地質(zhì)構(gòu)，即用物理的原理研究地質(zhì)構(gòu)造和解決資源勘探中問題的方法。造和解決資源勘探中問題的方法。|它是以各種巖石和礦產(chǎn)資源的密度、磁性、電性、彈性、它是以各種巖石和礦產(chǎn)資源的密度、磁性、電性、彈性、放射性等物理性質(zhì)的差異為研究基礎(chǔ)，用不同的物理方法和放射性等物理性質(zhì)的差異為研究基礎(chǔ)，用不同的物理方法和物探儀器，探測天然的或人工的地球物理場的變化，通過分物探儀器，

18、探測天然的或人工的地球物理場的變化，通過分析、研究所獲得的物探資料，析、研究所獲得的物探資料，推斷推斷、解釋解釋地質(zhì)構(gòu)造和礦產(chǎn)分地質(zhì)構(gòu)造和礦產(chǎn)分布情況。布情況。|目前主要的物探方法有：重力勘探、磁法勘探、電法勘探、目前主要的物探方法有：重力勘探、磁法勘探、電法勘探、地震勘探、放射性勘探等。依據(jù)地震勘探、放射性勘探等。依據(jù)工作空間的不同工作空間的不同，又可分為：，又可分為：地面物探、航空物探、海洋物探、井中物探等。地面物探、航空物探、海洋物探、井中物探等。 2022-4-253-4 3-4 水文地質(zhì)物探水文地質(zhì)物探 物探方法成本低、速度快、用途廣泛，是當(dāng)前水文地質(zhì)物探方法成本低、速度快、用途廣泛

19、，是當(dāng)前水文地質(zhì)調(diào)查中非常重要的勘探手段。調(diào)查中非常重要的勘探手段。 物探方法之所以能夠探明某些地質(zhì)、水文地質(zhì)條件，主物探方法之所以能夠探明某些地質(zhì)、水文地質(zhì)條件，主要是因?yàn)椴煌愋突虿煌康膸r石，或不同礦化程度的要是因?yàn)椴煌愋突虿煌康膸r石，或不同礦化程度的水體之間存在著物性上水體之間存在著物性上( (包括導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、熱容量、溫度、包括導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、熱容量、溫度、密度、磁性、彈性波傳播速度及放射性等密度、磁性、彈性波傳播速度及放射性等) )的差異。因此，我的差異。因此，我們可以借助各種物探測試儀器，測定出某一方向、某一深度們可以借助各種物探測試儀器，測定出某一方向、某一深度或

20、某一范圍內(nèi)巖石或水體的某些物理特征值的變化，從而分或某一范圍內(nèi)巖石或水體的某些物理特征值的變化，從而分析、推斷出某一方向和某一深度或范圍內(nèi)的巖性、構(gòu)造和巖析、推斷出某一方向和某一深度或范圍內(nèi)的巖性、構(gòu)造和巖層含水性能的變化。層含水性能的變化。2022-4-253-4 3-4 水文地質(zhì)物探水文地質(zhì)物探花崗巖，灰?guī)r的視電阻率花崗巖，灰?guī)r的視電阻率( () )：n n(10(102 2-10-103 3) ) m泥巖、粘土的視電阻率值只有泥巖、粘土的視電阻率值只有十到幾十歐姆十到幾十歐姆米。米。2022-4-253-4 3-4 水文地質(zhì)物探水文地質(zhì)物探n 水是一種良導(dǎo)體，因此巖石的含水量及水本身的礦

21、化度，水是一種良導(dǎo)體，因此巖石的含水量及水本身的礦化度，對(duì)巖石的視電阻率值有很大的影響。對(duì)巖石的視電阻率值有很大的影響。n 厚層石灰?guī)r的厚層石灰?guī)r的無水無水地段的地段的值常常大于值常常大于500500m ，比有水比有水地段高很多地段高很多。n 但是，有些巖層也有相反的情況，如長春地區(qū)可溶鹽含但是，有些巖層也有相反的情況，如長春地區(qū)可溶鹽含量較高的下白堊統(tǒng)陸相碎屑巖量較高的下白堊統(tǒng)陸相碎屑巖( (泥巖、砂質(zhì)泥巖，粉砂巖泥巖、砂質(zhì)泥巖，粉砂巖) )，其視電阻率的其視電阻率的本底值卻較低本底值卻較低( (一般在一般在10-2010-20m之間之間) )，而，而含含水地段水地段巖石的視電阻率反而巖石的

22、視電阻率反而較高較高，一般，一般值在值在2020或或l0l0m以以上。上。2022-4-253-4 3-4 水文地質(zhì)物探水文地質(zhì)物探 在磁性方面，不同種類的巖石之間也有較大差別，如許在磁性方面，不同種類的巖石之間也有較大差別，如許多巖漿巖中的金屬元素含量相對(duì)較豐富，磁性較強(qiáng)；多數(shù)沉多巖漿巖中的金屬元素含量相對(duì)較豐富，磁性較強(qiáng)；多數(shù)沉積巖的磁性均較弱。因此，當(dāng)磁法剖面跨過這兩種巖石時(shí)，積巖的磁性均較弱。因此，當(dāng)磁法剖面跨過這兩種巖石時(shí)，便會(huì)有顯著的磁力差異。便會(huì)有顯著的磁力差異。 在放射性強(qiáng)度和熱輻射強(qiáng)度方面，不同類型的巖石，以在放射性強(qiáng)度和熱輻射強(qiáng)度方面，不同類型的巖石，以及巖石中富水和貧水地

23、段之間，也常有較大的差異。從圖所及巖石中富水和貧水地段之間，也常有較大的差異。從圖所示的熱行為剖面上可清楚地顯示出斷裂富水帶的平均輻射強(qiáng)示的熱行為剖面上可清楚地顯示出斷裂富水帶的平均輻射強(qiáng)度度( (地面下地面下0.8m)0.8m)要比斷裂兩側(cè)貧水地帶低要比斷裂兩側(cè)貧水地帶低7-ll7-ll。2022-4-253-4 3-4 水文地質(zhì)物探水文地質(zhì)物探 p地面物探地面物探p地球物理測井地球物理測井2022-4-25 地面物探方法，已被證明是探測地下巖性、劃分地層和確地面物探方法，已被證明是探測地下巖性、劃分地層和確定構(gòu)造的有效手段之一，幾乎所有地面物探方法均可用于尋找定構(gòu)造的有效手段之一，幾乎所有

24、地面物探方法均可用于尋找地下水和判定某些水文地質(zhì)特征。地下水和判定某些水文地質(zhì)特征。 但是，絕大多數(shù)物探方法并不是直接地測定出地下水的物但是，絕大多數(shù)物探方法并不是直接地測定出地下水的物性顯示，而是性顯示，而是通過測定出巖石或裂隙、空洞的物性顯示，去判通過測定出巖石或裂隙、空洞的物性顯示，去判斷是否有含水層和富水帶的存在斷是否有含水層和富水帶的存在。當(dāng)然，在巖石的物性顯示中。當(dāng)然，在巖石的物性顯示中也包含有水的作用。由于水和巖石總是共存于同一空間內(nèi)，而也包含有水的作用。由于水和巖石總是共存于同一空間內(nèi)，而巖石本身的物性顯示在一般情況下又比水強(qiáng)烈?guī)r石本身的物性顯示在一般情況下又比水強(qiáng)烈得多，因此

25、，準(zhǔn)得多，因此，準(zhǔn)確地說，多數(shù)的物探方法均是確地說，多數(shù)的物探方法均是間接間接的找水方法。的找水方法。地面物探地面物探2022-4-25電阻率法電阻率法激發(fā)極化法激發(fā)極化法交變電磁場法交變電磁場法測得的物性特征在各類巖石中(包括有水的和貧水的地段)差別較顯著、顯示比較穩(wěn)定、強(qiáng)烈，且受自然環(huán)境和人為因素干擾較小的物探方法。自然電場法自然電場法 常用地面物探方法常用地面物探方法2022-4-25地面物探新方法地面物探新方法放射性探測法：通過測定巖石的放射性差異去判斷有無含水的巖層，有無可供地下水賦存的斷裂、裂隙構(gòu)造等新方法新方法核磁共振法：垂直地磁場方向施加一定強(qiáng)度和頻率的磁場，水分子就會(huì)產(chǎn)生核磁

26、共陣現(xiàn)象，確定地下水的埋深和富集程度。 2022-4-25常用地面物探方法常用地面物探方法電阻率法電阻率法原原 理理電阻率與巖石的礦電阻率與巖石的礦物成分、結(jié)構(gòu)、孔物成分、結(jié)構(gòu)、孔隙度、含水量及地隙度、含水量及地下水的礦化度有關(guān)下水的礦化度有關(guān)。通過測量巖石的。通過測量巖石的電阻率值，分析推電阻率值，分析推斷地質(zhì)體的水文地?cái)嗟刭|(zhì)體的水文地質(zhì)特征。質(zhì)特征。應(yīng)應(yīng) 用用1）確定含水層分布）確定含水層分布、厚度及埋深，尋找、厚度及埋深，尋找古河道，古沖洪積扇古河道，古沖洪積扇；2）尋找斷層破碎）尋找斷層破碎帶巖溶發(fā)育帶；帶巖溶發(fā)育帶；3）劃分咸淡水界面，尋劃分咸淡水界面，尋找淡水透鏡體；找淡水透鏡體；

27、4）估算水文地質(zhì)參數(shù)。估算水文地質(zhì)參數(shù)。條條 件件1）勘探對(duì)象與圍巖）勘探對(duì)象與圍巖之間的物性差異大；之間的物性差異大；2）勘探對(duì)象必須具）勘探對(duì)象必須具有一定的規(guī)模，埋藏有一定的規(guī)模，埋藏不能太深。不能太深。2022-4-25實(shí)例分析實(shí)例分析 研究區(qū)地質(zhì)構(gòu)造錯(cuò)綜復(fù)雜，位于深大斷裂帶上，斷裂控制著其地形地貌、沉積環(huán)境、地層巖性和水文地質(zhì)條件，以及地下水的運(yùn)移規(guī)律。測區(qū)地層自下而上：(1)基底為奧陶系灰?guī)r；(2)洼地沉積有第三系紅色粘土；(3)第四系風(fēng)成黃土和古土壤含鈣質(zhì)結(jié)核。從地層巖性上分析，不同地質(zhì)年代形成的地層巖性環(huán)境存在差異，因此導(dǎo)電性能不同。在張性斷裂構(gòu)造帶深部均為巖溶裂隙水富集的有利

28、部位，是電探找水的主要研究對(duì)象。因此，從電探找水的標(biāo)志層分析，有著明顯的地球物理前提。2022-4-25常用地面物探方法常用地面物探方法 為尋找測區(qū)斷裂構(gòu)造的具體位置和巖溶裂隙水的賦存帶，在測區(qū)垂直于斷層走向布置測點(diǎn)4個(gè)(圖1)。1號(hào)測點(diǎn)平行于斷層走向放線， 曲線在AB/2= 275m出現(xiàn)特征點(diǎn),s值為17.28m ，顯示低阻異常(圖2)。2022-4-25應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例 為了圈定出低阻異常的范圍，向北移動(dòng)60m、向南移動(dòng)90m，東西放線，測得2號(hào)測點(diǎn)和3號(hào)測點(diǎn)B曲線H型特征點(diǎn)分別出現(xiàn)在AB/2=250m和300m，s值都大于20m ，低阻異常不如1號(hào)測點(diǎn)明顯。為進(jìn)一步證實(shí)1號(hào)測點(diǎn)s曲線特征

29、點(diǎn)低阻異常是否真實(shí)存在，斜交于F 斷層走向東西放線，4號(hào)點(diǎn)(I號(hào)位置) s曲線H型特征點(diǎn)低阻異常仍然在AB/2=275m 出現(xiàn)(圖3)，值為19.230m ，只是比1號(hào)測點(diǎn)極小點(diǎn)s值高不到2m 。2022-4-25應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例2022-4-25應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例 根據(jù)研究區(qū)內(nèi)s曲線，第一電性層是以黃土為主的低阻反映；第二電性層為黃土和古土壤含鈣質(zhì)結(jié)核高阻反映；第三電性層為灰?guī)r裂隙巖溶含水和充填泯質(zhì)的低阻電性綜合反映；第四電性層為致密完整的灰?guī)r高阻電性反映。在AB/2= 250-350m為一明顯低阻區(qū),值在2l.98-19.530m之間，為明顯的低阻含水區(qū)。2022-4-25應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例2

30、022-4-25應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例2022-4-25應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例 綜上所述，黃土塬下伏灰?guī)r含水的電性特征，是在高阻中尋找低阻異常的地質(zhì)體，是張性斷裂構(gòu)造破碎帶、巖溶裂隙水與泥質(zhì)充填物的低阻電性綜合反映。要區(qū)分是水還是泥質(zhì)引起的低阻電性反映，用激發(fā)極化法來區(qū)分。2022-4-25常用地面物探方法常用地面物探方法自然電場法自然電場法原原 理理天然電場主要與地天然電場主要與地下水通過巖石孔隙下水通過巖石孔隙、裂隙時(shí)的滲透作、裂隙時(shí)的滲透作用及地下水中離子用及地下水中離子的擴(kuò)散、吸附作用的擴(kuò)散、吸附作用有關(guān)。因此，可以有關(guān)。因此，可以通過測定過濾電場通過測定過濾電場的強(qiáng)度，查明地下的強(qiáng)度，查明地下水

31、有關(guān)情況。水有關(guān)情況。應(yīng)應(yīng) 用用1）測定地下水的）測定地下水的流向；流向；2）河床水）河床水庫滲漏點(diǎn)；庫滲漏點(diǎn)；3）尋）尋找古河道、含水破找古河道、含水破碎帶；碎帶；4）測定抽）測定抽水鉆孔影響半徑。水鉆孔影響半徑。條條 件件主要取決于過濾電主要取決于過濾電場的強(qiáng)度，所以只場的強(qiáng)度，所以只有在有在地下水埋藏較地下水埋藏較淺、水力坡度較大淺、水力坡度較大和所形成的和所形成的過濾電過濾電位強(qiáng)度較大位強(qiáng)度較大時(shí)，才時(shí)，才能在地面測量到較能在地面測量到較明顯的自然電位異明顯的自然電位異常常 。2022-4-25常用地面物探方法常用地面物探方法裂隙滲漏電場河流的過濾電場分布圖2022-4-25常用地面物

32、探方法常用地面物探方法激發(fā)極化法激發(fā)極化法原原 理理人工電場斷電后，人工電場斷電后，產(chǎn)生的二次電場會(huì)產(chǎn)生的二次電場會(huì)逐漸衰減，而巖石逐漸衰減，而巖石中的含水或富水地中的含水或富水地段水分子的極化能段水分子的極化能力較強(qiáng)，其二次場力較強(qiáng)，其二次場衰減又慢，故可通衰減又慢，故可通過二次場衰減特征過二次場衰減特征來尋找地下水。來尋找地下水。 應(yīng)應(yīng) 用用1）尋找層狀或似）尋找層狀或似層狀分布的地下水層狀分布的地下水2）溶洞含水帶；）溶洞含水帶；3）間接估計(jì)設(shè)計(jì)）間接估計(jì)設(shè)計(jì)鉆孔的涌水量。鉆孔的涌水量。條條 件件1）覆蓋層??；）覆蓋層??；2）干擾小（工業(yè)）干擾?。üI(yè)散電流影響小）散電流影響?。?022

33、-4-25常用地面物探方法常用地面物探方法交變電磁場法交變電磁場法原原 理理以巖石、礦石以巖石、礦石( (包包括水）的導(dǎo)電性、括水）的導(dǎo)電性、導(dǎo)磁性及介電性的導(dǎo)磁性及介電性的差異為基礎(chǔ)，通過差異為基礎(chǔ)，通過對(duì)以上物理場空間對(duì)以上物理場空間和時(shí)間分布特征的和時(shí)間分布特征的研究，達(dá)到者明隱研究，達(dá)到者明隱伏地質(zhì)體和地下水伏地質(zhì)體和地下水的目的。的目的。 應(yīng)應(yīng) 用用1）甚低頻電磁法）甚低頻電磁法2）頻率測深法；）頻率測深法；3）地質(zhì)雷達(dá)法。）地質(zhì)雷達(dá)法。條條 件件1）覆蓋層??；）覆蓋層?。?）干擾?。üI(yè)）干擾小（工業(yè)散電流影響?。┥㈦娏饔绊懶。?022-4-25常用地面物探方法常用地面物探方法核磁

34、共振法核磁共振法原原 理理水具弱磁性，當(dāng)施水具弱磁性，當(dāng)施加一定強(qiáng)度和頻率加一定強(qiáng)度和頻率的人工磁場時(shí)，水的人工磁場時(shí)，水分子就會(huì)產(chǎn)生核磁分子就會(huì)產(chǎn)生核磁共陣現(xiàn)象。測定出共陣現(xiàn)象。測定出其在地面的感應(yīng)強(qiáng)其在地面的感應(yīng)強(qiáng)度，就可確定出地度，就可確定出地下水的埋深和富集下水的埋深和富集程度。程度。 應(yīng)應(yīng) 用用1 1）地下水的存在）地下水的存在問題；問題；2 2）地下水的賦存）地下水的賦存狀態(tài)；狀態(tài)；3 3）確定地下水存）確定地下水存儲(chǔ)及運(yùn)移有關(guān)參數(shù)。儲(chǔ)及運(yùn)移有關(guān)參數(shù)。條條 件件靈敏度很高，容易靈敏度很高，容易受到電磁干擾的影受到電磁干擾的影響，難以在城市、響，難以在城市、火成巖火成巖( (及磁鐵礦

35、及磁鐵礦) )分布區(qū)正常開展工分布區(qū)正常開展工作。探測埋藏深度作。探測埋藏深度不大于不大于150m150m。NMRNMR測深的量化程度測深的量化程度高，可以提供各含高，可以提供各含水層的深度、厚度水層的深度、厚度和單位體積含水量，和單位體積含水量，以及各含水層的平以及各含水層的平均孔隙度等信息。均孔隙度等信息。2022-4-25應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例 我國廣泛分布著大面積巖溶地貌，其中南方以貴州為中心的桂、滇、川、湘、鄂、粵、贛、渝等9省(區(qū)，市)相鄰地區(qū)的連片裸露的碳酸鹽巖山區(qū)，即巖溶山區(qū)。傳統(tǒng)的物探找水方法在上述地區(qū)探測巖溶水遇到許多困難，NMR方法為解決這些困難提供了一種新的技術(shù)手段。 湖北永

36、安工區(qū)，前人認(rèn)為是無水區(qū)。工區(qū)大部分為耕植農(nóng)田，被第四系粘土所覆蓋。以NMR找水方法為主(進(jìn)行了l2個(gè)NMR測深點(diǎn))，輔以電阻率法，探查到了優(yōu)質(zhì)的巖溶水。下圖是其中一個(gè)NMR測深點(diǎn)的解釋結(jié)果與鉆孔資料對(duì)比圖。2022-4-25應(yīng)用實(shí)例應(yīng)用實(shí)例 由圖的由圖的NMRNMR含水量直方圖含水量直方圖可見，該區(qū)有兩個(gè)主要含水可見，該區(qū)有兩個(gè)主要含水層，第一個(gè)含水層位于層，第一個(gè)含水層位于232342m42m深處，含水層深處，含水層NMRNMR信號(hào)的信號(hào)的平均衰減時(shí)間常平均衰減時(shí)間常T T2 2* *=11Oms=11Oms；第二個(gè)含水層位于第二個(gè)含水層位于7575100m100m以下，其以下，其T T2

37、 2* *=230ms=230ms。這兩個(gè)。這兩個(gè)含水層的含水層的T T2 2* *變化表明，深處變化表明，深處含水層的平均孔隙度變化大，含水層的平均孔隙度變化大，意味著含水巖石更加破碎，意味著含水巖石更加破碎，實(shí)際鉆探實(shí)際鉆探( (終孔深度終孔深度130m)130m)證實(shí)了上述解釋的正證實(shí)了上述解釋的正確性。確性。2022-4-25常用地面物探方法常用地面物探方法放射性探測放射性探測原原 理理通過測定巖石的放通過測定巖石的放射性差異去判斷有射性差異去判斷有無含水的巖層，有無含水的巖層，有無可供地下水賦存無可供地下水賦存的斷裂、裂隙的斷裂、裂隙( (通通道道) )構(gòu)造。測量氡構(gòu)造。測量氡及其子

38、體產(chǎn)生的及其子體產(chǎn)生的、射線射線射線射線強(qiáng)度。強(qiáng)度。應(yīng)應(yīng) 用用用于尋找基巖地下用于尋找基巖地下水水 種種 類類1） 測量法測量法2）放射性能譜）放射性能譜3）設(shè)氣測量法）設(shè)氣測量法4） 徑跡測量法徑跡測量法和和卡法卡法5）210Po法法2022-4-25地球物理測井地球物理測井 許多地球物理測井方法都可配合鉆探取芯和水文地質(zhì)觀測資料，用于鉆孔剖面的巖性分層鉆孔剖面的巖性分層，判斷含水層(帶)、巖溶發(fā)育帶和咸淡水分界面位置(深度)及確定水文地質(zhì)參數(shù)等。當(dāng)采用無芯鉆進(jìn)或鉆進(jìn)取芯不足時(shí)，物探測井更是不可卻少的探測手段。物探測井的地質(zhì)水文地質(zhì)解釋精度，遠(yuǎn)比前述的地面物探方法高。對(duì)確定鉆孔中的巖層分界面和出水裂隙段位置的可靠性和精度，有時(shí)甚至比鉆探取芯還高。2022-4-25地球物理測井地球物理測井視電阻率電法測井井液電阻率測井自然電位測井除劃分鉆孔地層剖面外，主要用于確定含水層的位置及厚度，確定巖石電阻率參數(shù)和巖石孔隙度 可靠的測定鉆孔中含水層的位置和厚度，比較含水層的富水性，求地下水的滲透速度和簡接計(jì)算滲透系數(shù) 可確定地下水的礦化度和咸淡水界面，估計(jì)地層的含泥量 2022-4-25地球物理測井地球物理測井伽瑪伽瑪測井 放射性測井 中子測井 放射性