鉆孔井點抽水試驗在擬建深茂鐵路恩平站供水水文地質(zhì)勘察中的應用分析

楊志明

（深圳市巖土綜合勘察設計有限公司，廣東深圳518172）

鉆孔井點抽水試驗在擬建深茂鐵路恩平站供水水文地質(zhì)勘察中的應用分析

楊志明*

（深圳市巖土綜合勘察設計有限公司，廣東深圳518172）

擬建深茂鐵路恩平站，計劃使用地下水作為車站清潔及冷卻用水，因此進行供水水文地質(zhì)勘察，確定地下水源，本勘察利用鉆孔井點抽水試驗，確定滿足要求的單井穩(wěn)定出水量，完成供水水文地質(zhì)勘察任務。

深茂鐵路恩平站；供水水文地質(zhì)勘察；鉆孔井點抽水試驗

1 概述

擬建深茂（深圳到茂名）鐵路恩平站，位于廣東省恩平市東成鎮(zhèn)，車站中心里程為DK210+300，車站設到發(fā)線3條，設基本站臺1座，中間站臺1座，車站近期到發(fā)客運量為75萬人/年，遠期為109萬人/年，最高聚集人數(shù)800人。因車站擬使用地下水作為清潔及冷卻用水，供水要求為120t/d，故需對車站場地進行供水水文地質(zhì)勘察，尋找并確定滿足要求的地下水源。

2 場地水文、工程地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

擬建場地為丘陵地貌，地面高程介于21.70～38.70m，丘坡自然坡度介于10°～15°，植被發(fā)育，谷地多辟為農(nóng)田及魚塘。

2.2 地層巖性分布

根據(jù)勘探揭示，場地的地層按其成因分類主要有第四系人工填土層、第四系沖洪積土層、第四系全新統(tǒng)坡殘積層，以及侏羅系基巖地層。

（1）第四系人土填土層：素填土，褐黃色、褐灰色，稍濕，松散，由粘土及砂、碎石等組成，頂部常見植物根系。平均厚度為1.10m。由人工種植、挖填魚塘、修筑道路等活動形成，場地局部地段地表有分布。

（2）第四系沖洪積層：

①淤泥質(zhì)粘土，灰黑色，軟塑，主要成分為粘粒，含少量有機質(zhì)，稍具臭味，分布于谷地池塘、溝渠等底部，平均層厚0.80m。

②粉質(zhì)粘土，淺灰、褐黃、褐紅、灰黃等色，可塑—硬塑，主要成分為粘粒，粘性一般，局部夾砂、礫石等雜物，分布于谷地，平均層厚5.80m。

（3）第四系全新統(tǒng)坡殘積層：粉質(zhì)粘土，黃褐色，硬塑，土質(zhì)不均，含少量碎石，切面粗糙。分布于丘坡表層或谷地覆蓋層的底部，由下伏侏羅系基巖風化殘積而成，平均層厚3.80m。

（4）侏羅系基巖：

①全風化泥質(zhì)粉砂巖，褐紅色，原巖風化劇烈，其結構、構造已全部破壞，巖芯呈土狀，手捏易碎。平均層厚18.20m。

②強風化泥質(zhì)粉砂巖，褐紅色，風化裂隙發(fā)育，巖芯呈柱狀及塊狀，巖質(zhì)軟，錘擊聲悶，易碎。平均層厚20.50m。

泥質(zhì)粉砂巖含泥質(zhì)均一性差，造成巖石軟硬不均，導致巖石受風化程度不均，常使巖石不同的風化層交替呈現(xiàn)。

2.3 地質(zhì)構造

根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料，推測車站場地有一小型斷裂通過，其性質(zhì)、規(guī)模不明。

2.4 場地水文地質(zhì)條件

（1）地表水。擬建場地為丘陵地帶，分布有小型池塘及灌溉溝渠，水位及水量受季節(jié)性降雨及人工灌、排干涉等因素影響較大。

（2）地下水。場地地下水由第四系孔隙水、基巖裂隙水以及構造裂隙水組成，孔隙水賦存于第四系覆蓋層中，水量貧乏?；鶐r裂隙水及構造裂隙水存貯于基巖中，水量受裂隙的發(fā)育程度及其連通性影響而變化較大。場地地下水接受大氣降水以及池塘、溝渠地表水體入滲補給，地下水位在谷地埋藏較淺，在丘坡埋藏較深，勘察期間測得地下水埋深介于0.60～15.50m間（標高介于15.88～35.08m間）。

3 供水水文地質(zhì)勘察工作——鉆孔井點抽水試驗的應用

本次供水水文地質(zhì)勘察，目的為尋找并確定滿足水量要求的地下水源，因受場地、上工期、經(jīng)濟效益等條件限制，本次供水水文質(zhì)勘察未做大規(guī)模的水文地質(zhì)調(diào)查工作，而以鉆孔井點抽水試驗為主，通過抽水試驗確定符合要求的供水源地。

場地第四系覆蓋層中未見砂土層、碎石土層等富水地層分布，本次鉆孔井點抽水試驗目標地層為基巖全—強風化層及斷裂破碎帶，共布置了第一、第二2個鉆孔井點抽水試驗工作。

3.1 第一鉆孔井點抽水試驗工作

第一鉆孔井點位于場地內(nèi)一谷地底部。

（1）第一鉆孔地層分布及其水文地質(zhì)特征：

①0.00～6.30m為沖洪積粉質(zhì)粘土層，微透水，富水性差。

②6.30～14.20m為殘積粉質(zhì)粘土層，弱透水，富水性差。

③14.20～21.00m、28.30～36.70m、50.60～64.00m等深度為全風化泥質(zhì)粉砂巖，土狀，局部夾強風化巖塊，弱透水，富水性差。

④21.00～28.30m、36.70～50.60m、64.00～76.90m（終孔）等深度為強風化泥質(zhì)粉砂巖，巖質(zhì)軟，裂隙發(fā)育，多呈閉合狀，由粘土礦物充填，少量張開狀，巖芯完整，透水性弱—中等，富水性差—一般。

（2）第一鉆孔井點孔內(nèi)結構設置。鉆孔內(nèi)徑146mm，孔內(nèi)0.00～22.00m為內(nèi)徑127mm套管，22.00～62.80m為內(nèi)徑127mm濾管，62.80～67.50m為內(nèi)徑127mm沉淀套管，抽水泵位于孔內(nèi)45.00m。

（3）第一鉆孔井點抽水試驗成果。第一鉆孔井點穩(wěn)定地下水位埋深為4.50m，抽水試驗孔段為22.00～62.80m，進行最大、中間、最小3次降深抽水，各次試驗參數(shù)及其成果如下：

①最大降深 S1=38.60m，穩(wěn)定出水量 Q1= 102.77m3/d，單位降深出水量q1=0.11m3/h·m，屬非淹沒過濾器井壁進水，用公式k=及 R=10S進行計算得：滲透系數(shù)k1=0.055m/d，影響半徑R1=91m；

②中間降深S2=27.50m，穩(wěn)定出水量Q2=94.12m3/d，單位降深出水量q2=0.14m3/h·m，屬非淹沒過濾器井壁進水，用公式k=及R=10S進行計算得：滲透系數(shù)k2=0.069m/d，影響半徑R2=72m；

③最小降深S3=8.20m，穩(wěn)定出水量Q3=37.39m3/d，單位降深出水量q3=0.19m3/h·m，屬淹沒過濾器井壁進水，用公式k=及R=10S進行計算得：滲透系數(shù)k3=0.093m/d，影響半徑R3=34m。

三次降深抽水試驗成果“涌水量—水位降深(Q-S)曲線圖”及“單位涌水量—水位降深(q-S)曲線圖”見圖1中曲線Ⅰ。

根據(jù)上述試驗結果，第一鉆孔井點出水量為65.15～102.77m3/d（相當于65.15～102.77t/d），小于120t/d，未能滿足車站供水要求。

3.2 第二鉆孔井點抽水試驗工作

第二鉆孔井點位于場地推測的斷裂通過地段。

（1）第二鉆孔井點地層分布及其水文地質(zhì)特征：

①0.00～5.50m為沖洪積粉質(zhì)粘土層，微透水，富水性差。

②5.50～8.50m為殘積粉質(zhì)粘土層，弱透水，富水性差。

③8.50～14.40m、39.40～44.00m、53.00～66.50m等深度為全風化泥質(zhì)粉砂巖，土狀，弱透水，富水性差。

④14.40～39.40m、66.50～76.73m（終孔）等深度為強風化泥質(zhì)粉砂巖，巖質(zhì)軟，裂隙發(fā)育，巖芯呈柱狀及塊狀，透水性弱—中等，富水性差—一般。

⑤44.00～53.00m揭露斷裂破碎帶，裂隙極發(fā)育，巖芯破碎，石英脈，石英團塊大量發(fā)育，巖芯見較多的水蝕坑穴，透水性及富水性中等。

（2）第二鉆孔井點孔內(nèi)結構設置。鉆孔內(nèi)徑146mm，孔內(nèi)0.00～35.00m為內(nèi)徑127mm套管，35.00～59.50m為內(nèi)徑127mm濾管，59.50～64.50m為內(nèi)徑127mm沉淀套管，抽水泵位于孔內(nèi)42.50m。

第二鉆孔井穩(wěn)定地下水位埋深為4.10m，抽水試驗孔段為35.00～59.50m，進行最大、中間、最小3次降深抽水，各次試驗參數(shù)及成果如下：

①最大降深 S1=22.70m，穩(wěn)定出水量 Q1= 222.15m3/d，單位降深出水量q1=0.41m3/h·m，屬淹沒過濾器井壁進水，用公式k=及R=10S進行計算得：滲透系數(shù)k1=0.265m/d，影響半徑R1=113m；

②中間降深 S2=13.20m，穩(wěn)定出水量 Q2= 178.66m3/d，單位降深出水量q2=0.56m3/h·m，屬淹沒過濾器井壁進水，用公式k=及 R=10S進行計算得：滲透系數(shù)k2=0.357m/d，影響半徑R2=82m；

③最小降深S3=7.30m，穩(wěn)定出水量Q3=137.91m3/d，單位降深出水量q3=0.79m3/h·m，屬淹沒過濾器井壁進水，用公式k=及R=10S進行計算得：滲透系數(shù)k3=0.577m/天，影響半徑R3=55m。

三次降深抽水試驗成果“涌水量—水位降深(Q-S)曲線圖”及“單位涌水量—水位降深(q-S)曲線圖”見圖1中曲線Ⅱ。

圖1 鉆孔井點抽水試驗成果圖

根據(jù)試驗結果，第二鉆孔井點出水量為130.30～205.54m3/d（相當于130.30～205.54t/d），大于120t/d，滿足車站供水要求，可作為車站供水地下水源地。

4 鉆孔井點抽水試驗成果分析

如圖1所示，第一鉆孔井點抽水試驗成果曲線Ⅰ代表含水層分布范圍較小，含水層的滲透性和地下水補給條件較差，出水量較??；第二鉆孔井點抽水試驗成果曲線Ⅱ代表含水層的滲透性、補給條件好，出水量大，且水量滿足設計要求，因此選擇第二鉆孔井點地段作為車站地下水供水源地是適宜的。

5 結束語

建設工程項目因生產(chǎn)、經(jīng)營需要進行供水，并進行供水水文質(zhì)勘察以尋找地下水源地時，因場地范圍、勘探工期、以及經(jīng)濟效益條件等限制，不一定能進行長期、大規(guī)模的水文地質(zhì)調(diào)查工作，因此布設適當?shù)乃牡刭|(zhì)勘探鉆孔，揭示含水地層，并進行鉆孔井點抽水試驗，確定單井的穩(wěn)定出水量，以滿足項目用水要求，抽水試驗的鉆孔井點也可直接作為以后的生產(chǎn)用井，因此，鉆孔井點抽水試驗不失為一種簡單易行，經(jīng)濟高效的供水水文地質(zhì)勘勘察方法。

[1]工程地質(zhì)手冊[M].4版.中國建筑工業(yè)出版社.

[2]鐵路工程地質(zhì)手冊[M].中國鐵道出版社，1999.

[3]TB10049-2004 J339-2004鐵路工程水文地質(zhì)勘察規(guī)程[S].

[4]GB50027-2001供水水文地質(zhì)勘察規(guī)范[S].

[5] 吳吉春，薛禹群.地下水動力學[M].南京大學.

TV53

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1004-5716(2015)02-0108-03

2014-12-17

楊志明（1973-），男（漢族），廣東深圳人，工程師，現(xiàn)從事水工環(huán)地質(zhì)技術工作。