CN104655230A - 多层地下水位观测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多层地下水位观测方法，步骤如下：一、开设钻孔、取芯；二、确认含水层与隔水层；三、配备观测管、卡盘、碎石和黏性土；步骤四、确认观测管网眼区对准最深含水层，在网眼区与钻孔孔壁之间回填碎石，碎石层顶部设置卡盘，回填黏性土形成黏性土层，直至到达上一个含水层底部；步骤五、确认观测管网眼区对准上一个含水层，在网眼区与钻孔孔壁之间回填碎石，碎石层顶部设置卡盘，回填黏性土形成黏性土层，直至到达另一个含水层底部，依次循环；步骤六、对各个观测管分时段进行地下水位观测。本发明具有操作方便、能够真实有效地获取复杂地下水分布区域的多层地下水位空间分布特征的特点，可以广泛应用于水文地质与工程地质勘察领域。

Description

多层地下水位观测方法

技术领域

本发明涉及水文地质与工程地质勘察领域，特别是涉及一种多层地下水位观测方法。

背景技术

在各类工程建设项目中开展水文地质与工程地质勘察时，均需要查明场地的水文地质条件，其中最重要的一项工作是查明场地的地下水位及其动态变化规律。

目前水文地质与工程地质勘察领域，多数场地的水文地质条件比较简单，仅仅需要在钻孔终孔时观测一下稳定的地下水位即可。但是少数工程场地的水文地质条件比较复杂，地层中分布多层地下水，若在钻孔终孔时观测稳定的地下水位，往往代表的是该场地的混合地下水位，不能真正了解场地的水文地质特征，对解决工程问题不能做到有的放矢。为此，工程技术人员需要通过地表地质测绘、勘探等方法查明场地地层结构，分析鉴别含透水层与相对隔水层岩组的空间分布特征，开展多层地下水位的观测。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述背景技术的不足，提供一种多层地下水位观测方法，具有操作方便、能够真实有效地获取复杂地下水分布区域的多层地下水位空间分布特征的特点。

本发明提供的一种多层地下水位观测方法，包括如下步骤：步骤一、开设钻孔、取芯到达设计深度；步骤二、鉴定岩芯，确认含水层与隔水层的空间分布特征；步骤三、配备观测管、卡盘、碎石和黏性土，在观测管底部管壁制作网眼区；步骤四、将一个观测管***钻孔，确认所述观测管的网眼区对准最深的含水层，然后在对准最深含水层的网眼区与钻孔孔壁之间回填碎石形成碎石层，所述碎石层顶部与最深的含水层顶部持平，对准最深的含水层碎石层顶部设置卡盘，卡盘顶部回填黏性土形成黏性土层，回填分多次进行，每次回填后压实，直至到达上一个含水层底部；步骤五、将另一个观测管***钻孔，确认所述另一个观测管的网眼区对准最深含水层的上一个含水层，然后在对准上一个含水层的网眼区与钻孔孔壁之间回填碎石形成碎石层，所述碎石层顶部与上一个含水层顶部持平，上一个含水层的碎石层顶部设置卡盘，卡盘顶部回填黏性土形成黏性土层，回填分多次进行，每次回填后压实，直至到达另一个含水层底部，依次循环操作直至最上方的黏性土层与地面持平；步骤六、对各个观测管分时段进行地下水位观测。

在上述技术方案中，所述地下含水层为三层，由浅到深分别为第一含水层、第二含水层和第三含水层，所述观测管为三个，分别为第一观测管、第二观测管和第三观测管；所述第一观测管与第一含水层相对应，所述第一观测管底部管壁设有第一网眼区，所述第一网眼区与钻孔孔壁之间设有第一碎石层，所述第一碎石层顶部依次设有第一卡盘和第一黏性土层，所述第一黏性土层顶部与地面持平；所述第二观测管与第二含水层相对应，第二观测管底部管壁设有第二网眼区，所述第二网眼区与钻孔孔壁之间设有第二碎石层，所述第二碎石层顶部依次设有第二卡盘和第二黏性土层，所述第二黏性土层的顶部和底部分别与第一含水层底部和第二含水层顶部持平、且与第一碎石层相连；所述第三观测管与第三含水层相对应，第三观测管底部管壁设有第三网眼区，所述第三网眼区与钻孔孔壁之间设有第三碎石层，所述第三碎石层顶部依次设有第三卡盘和第三黏性土层，所述第三黏性土层的顶部和底部分别与第二含水层底部和第三含水层顶部持平、且与第二碎石层相连。

在上述技术方案中，所述步骤四中，将第三观测管***钻孔，确认第三观测管的第三网眼区对准第三含水层，然后在第三网眼区与钻孔孔壁之间回填碎石形成第三碎石层，所述第三碎石层顶部与第三含水层顶部持平，所述第三碎石层顶部设置第三卡盘，第三卡盘顶部回填黏性土形成第三黏性土层，回填分多次进行，每次回填后压实，直至到达第二含水层底部。

在上述技术方案中，所述步骤五中，将第二观测管***钻孔，确认第二观测管的第二网眼区对准第二含水层，然后在第二网眼区与钻孔孔壁之间回填碎石形成第二碎石层，所述第二碎石层顶部与第二含水层顶部持平，第二碎石层顶部设置第二卡盘，第二卡盘顶部回填黏性土形成第二黏性土层，回填分多次进行，每次回填后压实，直至到达第一含水层底部；将第一观测管***钻孔，确认第一观测管的第一网眼区对准第一含水层，然后在第一网眼区与钻孔孔壁之间回填碎石形成第一碎石层，所述第一碎石层顶部与第一含水层顶部持平，第一碎石层顶部设置第一卡盘，第一卡盘顶部回填黏性土形成第一黏性土层，回填分多次进行，每次回填后压实，直至到达地面。

在上述技术方案中，所述步骤四或步骤五中，每次分层回填高度为10cm。

在上述技术方案中，所述第一观测管、第二观测管和第三观测管的顶部管口均高于地面，所述第一观测管、第二观测管和第三观测管的顶部管口均设有管盖。

在上述技术方案中，所述第一网眼区、第二网眼区和第三网眼区的网眼内径1cm、网眼间距10cm，所述第一网眼区、第二网眼区和第三网眼区外均用铁砂网包裹。

在上述技术方案中，所述第一观测管、第二观测管和第三观测管依次紧靠并排设置。

在上述技术方案中，所述观测管为多个管子螺纹连接而成。

在上述技术方案中，所述碎石层的碎石为饱和单轴抗压强度大于40MPa、直径为5～10mm的微风化～新鲜岩石，所述黏性土层由黏土和粉质黏土组成。

本发明多层地下水位观测方法，具有以下有益效果：钻孔揭穿含水层后通过岩芯鉴定和钻探过程中地下水初步探测，确认场地的多层含水层，针对含水层进行地下水位观测装置设计，做到有的放矢，以准确观测各含水层的地下水位。观测装置从深部含水层向浅部含水层逐步安装，并排布置，各观测管网眼对应相应的含水层，观测网眼与钻孔孔壁之间用特制的具有一定强度的小碎石充填，保证含水层的地下水与观测管网眼之间的联通性，相对隔水层中观测管与钻孔孔壁之间用黏土料回填，保证各含水层之间不相互贯通，确保各含水层地下水位观测的正确性、准确性。安装完成后对各观测管开展地下水位观测，根据工程需要，确定观测时长和时段。该方法可以准确地确定场地地下水位分布情况，设备制作方便，安装较为简单，方法可行、实用。

附图说明

图1为本发明多层地下水位观测方法所涉及结构的结构示意图；

图2为本发明多层地下水位观测方法的流程示意图；

图3为本发明多层地下水位观测方法中实施例的各层地下水位及其随时间变化的曲线图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，但该实施例不应理解为对本发明的限制。

参见图1，本发明多层地下水位观测方法所涉及结构，包括深入地下的钻孔1，所述钻孔1中纵向设有多个与多层地下含水层一一对应的观测管，若需要对场地地下水进行数年以上长期观测，观测管需要采用钢管，若短期观测，可以配备塑料管；多个观测管呈梯级布置，每个观测管的底部管壁设有与对应的含水层位置相对应的网眼区，每个观测管的网眼区与钻孔1孔壁之间设有碎石层，每个碎石层顶部设有卡盘，卡盘用厚度5mm的铁片制作，大小根据观测管和钻孔1孔壁之间的间距制作；每个卡盘顶部设有与隔水层相对应的黏性土层，***最浅的观测管对应的黏性土层顶部与地面持平，其余的黏性土层的顶部和底部分别与上一个含水层底部和下一个含水层顶部持平，在其余的黏性土层中，每一个黏性土层分别与上一个含水层对应的碎石层相连。碎石层使含水层中的地下水可以通过小碎石进入观测管中，其中回填小碎石时需要适当捣实，不能出现大的架空现象，避免上部物质掉下来，影响地下水观测质量；两层含水层之间、观测管与钻孔1孔壁之间用黏性土回填形成黏性土层，黏土料要求每10cm压实一次，逐步回填到位，压实主要是保障防渗目的的；回填小碎石和黏土料之间用卡盘隔离，避免黏土细颗粒进入小碎石之间的空隙中，影响含水层中地下水进入观测管的效果。

在本实施例中，所述地下含水层为三层，由浅到深分别为第一含水层2、第二含水层3和第三含水层4，所述观测管为三个，分别为第一观测管5、第二观测管6和第三观测管7；所述第一观测管5与第一含水层2相对应，所述第一观测管5底部管壁设有第一网眼区8，所述第一网眼区8与钻孔1孔壁之间设有第一碎石层9，所述第一碎石层9顶部依次设有第一卡盘10和第一黏性土层11，所述第一黏性土层11顶部与地面持平；所述第二观测管6与第二含水层3相对应，第二观测管6底部管壁设有第二网眼区12，所述第二网眼区12与钻孔1孔壁之间设有第二碎石层13，所述第二碎石层13顶部依次设有第二卡盘14和第二黏性土层15，所述第二黏性土层15的顶部和底部分别与第一含水层2底部和第二含水层3顶部持平、且与第一碎石层9相连；所述第三观测管7与第三含水层4相对应，第三观测管7底部管壁设有第三网眼区16，所述第三网眼区16与钻孔1孔壁之间设有第三碎石层17，所述第三碎石层17顶部依次设有第三卡盘18和第三黏性土层19，所述第三黏性土层19的顶部和底部分别与第二含水层3底部和第三含水层4顶部持平、且与第二碎石层13相连。

所述第一观测管5、第二观测管6和第三观测管7的顶部管口均高于地面。所述第一观测管5、第二观测管6和第三观测管7的顶部管口均高于地面20cm。这是为了避免地面杂物进入观测管中堵塞观测管。所述第一观测管5、第二观测管6和第三观测管7的顶部管口均设有管盖(图中未示出)。管盖用于平时保护观测管用，为圆形，内径30mm，高度20mm。

所述第一网眼区8、第二网眼区12和第三网眼区16的网眼内径1cm、网眼间距10cm，所述第一网眼区8、第二网眼区12和第三网眼区16外均用铁砂网包裹。

所述第一观测管5、第二观测管6和第三观测管7依次紧靠并排设置。

所述观测管为多个管子螺纹连接而成，安装之前需要检查螺口之间衔接的密封性。

所述碎石层的碎石为饱和单轴抗压强度大于40MPa、直径为5～10mm的微风化～新鲜岩石，所述黏性土层由黏土和粉质黏土组成。

所述钻孔1为直径110mm、130mm或168mm的竖直孔。

参见图2，本发明多层地下水位观测方法，包括如下步骤：

步骤一、开设钻孔1、取芯到达设计深度；

步骤二、鉴定岩芯，确认含水层与隔水层的空间分布特征；

步骤三、配备观测管、卡盘、碎石和黏性土，在观测管底部管壁制作网眼区；

步骤四、将一个观测管***钻孔1，确认所述观测管的网眼区对准最深的含水层，然后在对准最深含水层的网眼区与钻孔1孔壁之间回填碎石形成碎石层，所述碎石层顶部与最深的含水层顶部持平，对准最深的含水层碎石层顶部设置卡盘，卡盘顶部回填黏性土形成黏性土层，回填分多次进行，每次回填后压实，直至到达上一个含水层底部；

步骤五、将另一个观测管***钻孔1，确认所述另一个观测管的网眼区对准最深含水层的上一个含水层，然后在对准上一个含水层的网眼区与钻孔1孔壁之间回填碎石形成碎石层，所述碎石层顶部与上一个含水层顶部持平，上一个含水层的碎石层顶部设置卡盘，卡盘顶部回填黏性土形成黏性土层，回填分多次进行，每次回填后压实，直至到达另一个含水层底部，依次循环操作直至最上方的黏性土层与地面持平；

步骤六、对各个观测管分时段进行地下水位观测，绘制场地多层地下水位随时间变化的曲线图(图3)，分析场地水文地质特征。

在本实施例中，所述地下含水层为三层，由浅到深分别为第一含水层2、第二含水层3和第三含水层4，所述观测管为三个，分别为第一观测管5、第二观测管6和第三观测管7；所述第一观测管5与第一含水层2相对应，所述第一观测管5底部管壁设有第一网眼区8，所述第一网眼区8与钻孔1孔壁之间设有第一碎石层9，所述第一碎石层9顶部依次设有第一卡盘10和第一黏性土层11，所述第一黏性土层11顶部与地面持平；所述第二观测管6与第二含水层3相对应，第二观测管6底部管壁设有第二网眼区12，所述第二网眼区12与钻孔1孔壁之间设有第二碎石层13，所述第二碎石层13顶部依次设有第二卡盘14和第二黏性土层15，所述第二黏性土层15的顶部和底部分别与第一含水层2底部和第二含水层3顶部持平、且与第一碎石层9相连；所述第三观测管7与第三含水层4相对应，第三观测管7底部管壁设有第三网眼区16，所述第三网眼区16与钻孔1孔壁之间设有第三碎石层17，所述第三碎石层17顶部依次设有第三卡盘18和第三黏性土层19，所述第三黏性土层19的顶部和底部分别与第二含水层3底部和第三含水层4顶部持平、且与第二碎石层13相连。

所述步骤四中，将第三观测管7***钻孔1，确认第三观测管7的第三网眼区16对准第三含水层4，然后在第三网眼区16与钻孔1孔壁之间回填碎石形成第三碎石层17，所述第三碎石层17顶部与第三含水层4顶部持平，所述第三碎石层17顶部设置第三卡盘18，第三卡盘18顶部回填黏性土形成第三黏性土层19，回填分多次进行，每次回填后压实，直至到达第二含水层3底部。

所述步骤五中，将第二观测管6***钻孔1，确认第二观测管6的第二网眼区12对准第二含水层3，然后在第二网眼区12与钻孔1孔壁之间回填碎石形成第二碎石层13，所述第二碎石层13顶部与第二含水层3顶部持平，第二碎石层13顶部设置第二卡盘14，第二卡盘14顶部回填黏性土形成第二黏性土层15，回填分多次进行，每次回填后压实，直至到达第一含水层2底部；将第一观测管5***钻孔1，确认第一观测管5的第一网眼区8对准第一含水层2，然后在第一网眼区8与钻孔1孔壁之间回填碎石形成第一碎石层9，所述第一碎石层9顶部与第一含水层2顶部持平，第一碎石层9顶部设置第一卡盘10，第一卡盘10顶部回填黏性土形成第一黏性土层11，回填分多次进行，每次回填后压实，直至到达地面。

所述步骤四或步骤五中，每次分层回填高度为10cm。

通过在汉江孤山水电站对坝址、库区复杂水文地质区域的试验，申请人认为采用本发明所获得的观测成果真实可靠。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。

Claims (10)

1.一种多层地下水位观测方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤一、开设钻孔(1)、取芯到达设计深度；

步骤二、鉴定岩芯，确认含水层与隔水层的空间分布特征；

步骤三、配备观测管、卡盘、碎石和黏性土，在观测管底部管壁制作网眼区；

步骤四、将一个观测管***钻孔(1)，确认所述观测管的网眼区对准最深的含水层，然后在对准最深含水层的网眼区与钻孔(1)孔壁之间回填碎石形成碎石层，所述碎石层顶部与最深的含水层顶部持平，对准最深的含水层碎石层顶部设置卡盘，卡盘顶部回填黏性土形成黏性土层，回填分多次进行，每次回填后压实，直至到达上一个含水层底部；

步骤五、将另一个观测管***钻孔(1)，确认所述另一个观测管的网眼区对准最深含水层的上一个含水层，然后在对准上一个含水层的网眼区与钻孔(1)孔壁之间回填碎石形成碎石层，所述碎石层顶部与上一个含水层顶部持平，上一个含水层的碎石层顶部设置卡盘，卡盘顶部回填黏性土形成黏性土层，回填分多次进行，每次回填后压实，直至到达另一个含水层底部，依次循环操作直至最上方的黏性土层与地面持平；

步骤六、对各个观测管分时段进行地下水位观测。

2.根据权利要求1所述的多层地下水位观测方法，其特征在于：所述地下含水层为三层，由浅到深分别为第一含水层(2)、第二含水层(3)和第三含水层(4)，所述观测管为三个，分别为第一观测管(5)、第二观测管(6)和第三观测管(7)；所述第一观测管(5)与第一含水层(2)相对应，所述第一观测管(5)底部管壁设有第一网眼区(8)，所述第一网眼区(8)与钻孔(1)孔壁之间设有第一碎石层(9)，所述第一碎石层(9)顶部依次设有第一卡盘(10)和第一黏性土层(11)，所述第一黏性土层(11)顶部与地面持平；所述第二观测管(6)与第二含水层(3)相对应，第二观测管(6)底部管壁设有第二网眼区(12)，所述第二网眼区(12)与钻孔(1)孔壁之间设有第二碎石层(13)，所述第二碎石层(13)顶部依次设有第二卡盘(14)和第二黏性土层(15)，所述第二黏性土层(15)的顶部和底部分别与第一含水层(2)底部和第二含水层(3)顶部持平、且与第一碎石层(9)相连；所述第三观测管(7)与第三含水层(4)相对应，第三观测管(7)底部管壁设有第三网眼区(16)，所述第三网眼区(16)与钻孔(1)孔壁之间设有第三碎石层(17)，所述第三碎石层(17)顶部依次设有第三卡盘(18)和第三黏性土层(19)，所述第三黏性土层(19)的顶部和底部分别与第二含水层(3)底部和第三含水层(4)顶部持平、且与第二碎石层(13)相连。

3.根据权利要求2所述的多层地下水位观测方法，其特征在于：所述步骤四中，将第三观测管(7)***钻孔(1)，确认第三观测管(7)的第三网眼区(16)对准第三含水层(4)，然后在第三网眼区(16)与钻孔(1)孔壁之间回填碎石形成第三碎石层(17)，所述第三碎石层(17)顶部与第三含水层(4)顶部持平，所述第三碎石层(17)顶部设置第三卡盘(18)，第三卡盘(18)顶部回填黏性土形成第三黏性土层(19)，回填分多次进行，每次回填后压实，直至到达第二含水层(3)底部。

4.根据权利要求2所述的多层地下水位观测方法，其特征在于：所述步骤五中，将第二观测管(6)***钻孔(1)，确认第二观测管(6)的第二网眼区(12)对准第二含水层(3)，然后在第二网眼区(12)与钻孔(1)孔壁之间回填碎石形成第二碎石层(13)，所述第二碎石层(13)顶部与第二含水层(3)顶部持平，第二碎石层(13)顶部设置第二卡盘(14)，第二卡盘(14)顶部回填黏性土形成第二黏性土层(15)，回填分多次进行，每次回填后压实，直至到达第一含水层(2)底部；将第一观测管(5)***钻孔(1)，确认第一观测管(5)的第一网眼区(8)对准第一含水层(2)，然后在第一网眼区(8)与钻孔(1)孔壁之间回填碎石形成第一碎石层(9)，所述第一碎石层(9)顶部与第一含水层(2)顶部持平，第一碎石层(9)顶部设置第一卡盘(10)，第一卡盘(10)顶部回填黏性土形成第一黏性土层(11)，回填分多次进行，每次回填后压实，直至到达地面。

5.根据权利要求1所述的多层地下水位观测方法，其特征在于：所述步骤四或步骤五中，每次分层回填高度为10cm。

6.根据权利要求2至5中任一项所述的多层地下水位观测方法，其特征在于：所述第一观测管(5)、第二观测管(6)和第三观测管(7)的顶部管口均高于地面，所述第一观测管(5)、第二观测管(6)和第三观测管(7)的顶部管口均设有管盖。

7.根据权利要求2至5中任一项所述的多层地下水位观测方法，其特征在于：所述第一网眼区(8)、第二网眼区(12)和第三网眼区(16)的网眼内径1cm、网眼间距10cm，所述第一网眼区(8)、第二网眼区(12)和第三网眼区(16)外均用铁砂网包裹。

8.根据权利要求2至5中任一项所述的多层地下水位观测方法，其特征在于：所述第一观测管(5)、第二观测管(6)和第三观测管(7)依次紧靠并排设置。

9.根据权利要求1至5中任一项所述的多层地下水位观测方法，其特征在于：所述观测管为多个管子螺纹连接而成。

10.根据权利要求1至5中任一项所述的多层地下水位观测方法，其特征在于：所述碎石层的碎石为饱和单轴抗压强度大于40MPa、直径为5～10mm的微风化～新鲜岩石，所述黏性土层由黏土和粉质黏土组成。