水文地質(zhì)與工程地質(zhì)勘查

2021年，水文地質(zhì)與工程地質(zhì)勘查列入《職業(yè)教育專業(yè)目錄（2021年）》。 2100433B

地質(zhì)勘查資質(zhì)分為綜合地質(zhì)勘查資質(zhì)和專業(yè)地質(zhì)勘查資質(zhì)。

（1）綜合地質(zhì)勘查資質(zhì)包括區(qū)域地質(zhì)調(diào)查資質(zhì)，海洋地質(zhì)調(diào)查資質(zhì)，石油天然氣礦產(chǎn)勘查資質(zhì)，液體礦產(chǎn)勘查資質(zhì)（不含石油），氣體礦產(chǎn)勘查資質(zhì)（不含天然氣），煤炭等固體礦產(chǎn)勘查資質(zhì)和水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)調(diào)查資質(zhì)。

（2）專業(yè)地質(zhì)勘查資質(zhì)包括地球物理勘查資質(zhì)、地球化學(xué)勘查資質(zhì)、航空地質(zhì)調(diào)查資質(zhì)、遙感地質(zhì)調(diào)查資質(zhì)、地質(zhì)鉆（坑）探資質(zhì)和地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測試資質(zhì)。

區(qū)域地質(zhì)調(diào)查資質(zhì)、海洋地質(zhì)調(diào)查資質(zhì)、石油天然氣礦產(chǎn)勘查資質(zhì)、氣體礦產(chǎn)勘查資質(zhì)（不含天然氣）、航空地質(zhì)調(diào)查資質(zhì)、遙感地質(zhì)調(diào)查資質(zhì)和地質(zhì)實(shí)驗(yàn)測試資質(zhì)分為甲級(jí)、乙級(jí)兩級(jí)；其他地質(zhì)勘查資質(zhì)分為甲級(jí)、乙級(jí)、丙級(jí)三級(jí)。

該成果以馬克思主義哲學(xué)為指導(dǎo)，吸收了與地質(zhì)學(xué)、水文地質(zhì)學(xué)和工程地質(zhì)學(xué)有關(guān)學(xué)、技術(shù)科學(xué)、管理科學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)與系統(tǒng)工程技術(shù)科學(xué)的成果，重點(diǎn)水文地質(zhì)與工程地質(zhì)宏硯辯證思維、系統(tǒng)思維和微觀工程系統(tǒng)思維的理體系、思維模式和技術(shù)路線，該成果注意高新理論密切聯(lián)系地質(zhì)工程實(shí)體動(dòng)態(tài)思維方法和理論模式應(yīng)用到地質(zhì)工程中去，運(yùn)用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)理論態(tài)的復(fù)雜的大系統(tǒng)問題。 2100433B

地質(zhì)勘查基本定義

地質(zhì)勘查還包括各種比例尺的區(qū)域地質(zhì)調(diào)查、海洋地質(zhì)調(diào)查、地?zé)嵴{(diào)查與地?zé)崽锟碧?、地震地質(zhì)調(diào)查和環(huán)境地質(zhì)調(diào)查等。地質(zhì)勘查必須以地質(zhì)觀察研究為基礎(chǔ)，根據(jù)任務(wù)要求，本著以較短的時(shí)間和較少的工作量，獲得較多、較好地質(zhì)成果的原則，選用必要的技術(shù)手段或方法，如測繪、地球物理勘探、地球化學(xué)探礦、鉆探、坑探、采樣測試、地質(zhì)遙感等等。這些方法或手段的使用或施工過程，也屬于地質(zhì)勘查的范圍。狹義地說，在中國實(shí)際地質(zhì)工作中，還把地質(zhì)勘查工作劃分為5個(gè)階段，即區(qū)域地質(zhì)調(diào)查、普查、詳查、勘探和開發(fā)勘探。

地質(zhì)勘查鉆孔孔徑

（一）大口徑鉆進(jìn)

工程地質(zhì)勘探鉆孔的孔徑，大多數(shù)是168MM開孔，91MM終孔，這樣的孔身結(jié)構(gòu)能夠滿足一般的勘探、試驗(yàn)要求。但是在特殊情況下，譬如為了探查壩基軟弱夾層和強(qiáng)透水帶的位置及展布方向、斷層破碎帶和緩傾角裂隙的產(chǎn)大辯論和特征，以及為了檢查基礎(chǔ)的灌漿質(zhì)量和混凝土的澆筑情況，就需按照工程地質(zhì)的要求，打一些大口每項(xiàng)鉆孔，以工程技術(shù)人員進(jìn)入孔中直接觀察和測量。。 大口徑鉆孔主要在水電工程地質(zhì)勘探中采用。中國于1963年在丹江口壩直址打成了第一口大口每徑鉆孔；之后，葛洲壩、小浪底、偏窗子、三峽等水利樞紐工程中相繼采用，均取得很好的勘探效果。面且承擔(dān)了大壩基礎(chǔ)處理等任務(wù)。 由于大口徑鉆孔能夠讓勘探人員直接進(jìn)入其中觀測和取樣，準(zhǔn)確地搜集到第一性地質(zhì)資料，因而避免了用一般勘探耗費(fèi)大量進(jìn)尺而未能搞清某些地質(zhì)現(xiàn)象和問題的弊病。它也代替了施工復(fù)雜的豎井工程，而且由于無爆破震動(dòng)，可以保持巖層的天然狀態(tài)。 大口徑鉆探方法有沖擊鉆進(jìn)和回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)，在工程地質(zhì)勘探中主要使用后者，其孔徑分別1150、1050、950和750MM，孔深30—60M，可以取得材心。鉆具是在現(xiàn)有設(shè)備基礎(chǔ)上改裝的，主要包括鉆頭、巖心管、取粉管、鉆桿等。除鉆具外，還應(yīng)配備吊籠、絞國及潛水泵等必要的設(shè)備。

（二）小口徑（金剛石鉆頭）鉆進(jìn)

近年來，中國在工程地質(zhì)勘探中逐漸推廣小口徑的金剛石鉆進(jìn)。這種鉆進(jìn)有很多優(yōu)點(diǎn)：能鉆進(jìn)極硬的巖石，使用壽命長，鉆進(jìn)效率高，巖心采取率高，且?guī)r心完整度好；孔徑均勻，孔壁光滑，鉆彎曲度小；鉆進(jìn)時(shí)平穩(wěn)，設(shè)備的磨損小，能量消耗少；重量輕，搬運(yùn)方便等。金剛石鉆具主要包括金剛石鉆頭、金剛石擴(kuò)也器、巖心卡簧及金剛石鉆進(jìn)用巖心管。金剛石鉆頭生產(chǎn)有直徑76、66、46、36MM等幾種規(guī)格，較一般的鉆頭要小得多，故稱之為“小口徑”。這種鉆頭是將金剛石顆粒鑲嵌在鉆頭唇部，利用金剛石的硬度磨削巖石鉆入地層。金剛石鉆進(jìn)一般均使用雙層巖心管。從小泵送來的沖洗液，經(jīng)內(nèi)、外管之間的間隙而到達(dá)孔底，可減少對(duì)巖心的沖刷影響。 采用小口徑（金剛石鉆頭）鉆進(jìn)，在操作上必須注意的是：在任何情況下都不允許無水鉆進(jìn)否則發(fā)生高熱會(huì)燒毀金剛石，用過鋼粒鉆進(jìn)的孔，不能再下入金剛石鉆頭，因孔底遺留鋼粒，在沖擊振動(dòng)時(shí)會(huì)使金剛石損壞；若鑲嵌的金剛石顆粒掉落孔底，應(yīng)即打撈，否則會(huì)使整個(gè)金剛石鉆頭遭到損壞；鉆進(jìn)中若迂軟弱夾層及裂隙發(fā)育的地層，應(yīng)特別注意降低壓力及轉(zhuǎn)速。由于在礫石層、礫巖及硬脆破碎地層中鉆進(jìn)時(shí)，沖擊振動(dòng)很大，對(duì)金剛石的包鑲金屬磨耗很快，故一般不采用金剛石鉆進(jìn)。 金剛石鉆進(jìn)雖有很多優(yōu)點(diǎn)，可是它的孔徑過小，有能作現(xiàn)場水文地質(zhì)試驗(yàn)。 六、聲波測井在工程地質(zhì)鉆探中的應(yīng)用墀測井是一種地球物理勘探技術(shù)，它的物理基礎(chǔ)是研究與巖石性質(zhì)密切相關(guān)的聲振動(dòng)沿鉆井的傳播特征。它具有快速，輕便的優(yōu)點(diǎn)。近十余年來在中國外逐漸推廣應(yīng)用，我取得了較好的效果。 聲波測井可充分利用已有的鉆孔，結(jié)合地質(zhì)調(diào)查，了解基巖風(fēng)化殼的厚度、物征，進(jìn)行分帶，查明深部地層的巖性特征，進(jìn)行地層劃分，確定軟弱夾層的層位、深度和厚度；尋找?guī)r溶洞穴和斷層破碎帶；研究巖石的某些物理力學(xué)性質(zhì)，進(jìn)行工程巖體分類等。與其它測井方法密切配合，還可憐全部或部分代替巖心鉆探，開展無巖心鉆進(jìn)?？傊暡y井在工程地質(zhì)鉆探中的應(yīng)用是多方面的。 所應(yīng)用的聲波測井方法主要有以下三種：一是根據(jù)墀傳播速度研究地質(zhì)體性質(zhì)的墀速度測井；二是根據(jù)墀振幅的衰減反映巖層性質(zhì)的墀幅度測井；三是利用墀在井壁上的反向我了解井壁結(jié)構(gòu)情況的專長波電視測井。其中應(yīng)用最多的是聲速測井。 聲速測井的裝置，為單發(fā)射雙接收型的。兩個(gè)接收器R1、R2的距離為L。沿井壁的滑行波到達(dá)兩個(gè)接收器的時(shí)間差為△t，具有 L △t = —— V2 △t表示聲波通過厚度為L的一段巖層所需的時(shí)間，習(xí)慣上把它換算為通過一米巖層所需的時(shí)間（叫做旅行時(shí)間），單位為μs/m。由時(shí)差△t即可求出聲波在巖層中的傳播速度V（m/s）： V=-106/△t 三峽水利樞紐壩基為前震旦紀(jì)的石英閃長巖和閃云斜長花崗巖，經(jīng)大量聲波測并工作后獲得的各風(fēng)化帶縱波速度值列于中。

由于沒風(fēng)化帶內(nèi)，巖石組織結(jié)構(gòu)、礦物萬分和風(fēng)化程度不同的巖石所占比例及分布，狀況不同，因而不但波速不同，而且聲速曲線的形態(tài)也不相同。劇風(fēng)化帶的波速值跳躍范圍不大，曲線形態(tài)以不規(guī)則的方形鋸齒為主。強(qiáng)內(nèi)化帶中，當(dāng)堅(jiān)硬和半堅(jiān)硬巖石碎塊與疏松相互摻雜時(shí)，波速值跳躍范圍大而密，曲線形態(tài)為緊密排弄的長尖刺狀鋸齒。微風(fēng)化帶的聲速曲線擺動(dòng)幅度較小。四川某壩基48號(hào)孔的綜合柱狀；可以用來說明應(yīng)用聲波測勘查斷層破碎帶的效果。從聲波曲線的整個(gè)背景值來看，代表二疊紀(jì)斑狀玄武巖的V為3700-4400m/s，V為2300m/s. 但在標(biāo)高390m附近，卻出現(xiàn)了一個(gè)明顯的低值異常，V、Vs分加緊為2150和1350m/s，幾乎相當(dāng)于政黨值的一半。進(jìn)行幅度觀測時(shí)，聲波能量吸收衰減強(qiáng)烈，振幅大大下降。經(jīng)分析，該處是斷層角礫巖，巖體十分破碎。

地質(zhì)勘查勘查手段

必須以地質(zhì)觀察研究為基礎(chǔ)，根據(jù)任務(wù)要求，本著以較短的時(shí)間和較少的工作量，獲得較多、較好地質(zhì)成果的原則，選用必要的技術(shù)手段或方法，如測繪、地球物理勘探、地球化學(xué)探礦、鉆探、坑探、采樣測試、地質(zhì)遙感等等。這些方法或手段的使用或施工過程，也屬于地質(zhì)勘查的范圍。