矿区水工环地质技术要求及勘察技术流程研究

发表时间:2021/7/8   来源:《基层建设》2021年第11期   作者:曹刚
[导读] 摘要:一般情况下,地学研究范围比较广,主要涉及范围有水文地质、工程地质以及环境地质等。
        山东省地质矿产勘查开发局第八地质大队(山东省第八地质勘察院) 山东省日照市  276800
        摘要:一般情况下,地学研究范围比较广,主要涉及范围有水文地质、工程地质以及环境地质等。而环境地质是人类生存发展的基础,它们彼此之间有着千丝万缕的关系,并且它们都有属于自己独特的研究对象和研究方法,但它们都是以地学基础为主要依据。因此,本文主要是对水文工程和环境地质勘查技术流程进行探讨,希望可以为同类型勘查技术的开展奠定良好基础。
        关键词:水文工程;环境地质;勘查技术;流程研究
        1矿区水工环地质工作内容
        矿区水工环地质工作内容主要是依据国家矿区勘查相关规定以及矿区现场周边的实际情况制定适宜的综合方案,进行处理,主要包括区域和矿区水工环地质测绘、静止水位观测、抽水试验以及钻孔简易水文地质观测等诸多内容。
        1.1 水工环地质调查是国土资源的重要组成部分
        勘察工作的内容比较多,相关工作人员在开展各项工作的阶段,要不断积累工作经验,对各类方式进行有效的分析。为了保证之前研究的成果发挥出最大的作用,要掌握地质勘察工作的作用和价值。
        1.2 水工环地质是国家规划项目的组成部分
        近些年来,我国各类工程体系出现了不同程度的发展,水工环地质是国家规划项目的重要组成部分,在不同的项目中发挥重要的作用,对水利工程建设有重要影响。
        1.3 水工环地质在土地资源应用中意义重大
        我国国土面积比较广阔,在资源应用阶段,要对地质情况进行有效的考察和分析,考虑到勘察形式的指标变化,适当对资源利用率进行分析。水工环地质勘察工作重要性比较明显,该项工作也已经被纳入到整体规划阶段,在勘察实践中,要考虑到和其他学科间的渗透关系,适当提升土地资源的利用率,满足国土资源的应用现状。
        2矿区水工环地质技术要求
        2.1区域和矿区水工环地质测绘
        区域水工地质测绘比例尺多数采用1:50000到1:10000范围之间,同时还包括补、径、排在内的水文地质单元。水工环地质测绘一般主要是将穿越法和追索法有机结合在一起,将垂直岩层、构造线走向以及沿地貌不断变化的方向,将其中的重要地质体、接触带、断层带等一些特殊性比较强的地貌进行追索、观察,并且将详细的信息数据做好记录备案,同时描绘仿信手剖面图和进行拍照。另外,在地质测绘图上,对地质环境污染和破坏的地带必须着重标明。
        2.2野外调查内容和要求
        (1)水文地质调查内容和要求。首先对于泉水方面的调查,主要将泉水的出露地貌位置和周边的地质条件、泉水成因的具体类型、补给水的主要来源、泉水大致流量以及水质等诸多不断变化的动态情况进行勘察。其次,关于老窿的调查,主要是要对其窿口周边的地貌位置以及地质条件、老窿的大致形状、断面的相关信息、长度等动态变化情况进行勘查。选择代表性较强的窿口进行取样,进行相关的化学分析和细菌、污染等分析。
        (2)工程地质调查内容和要求。首先对于地形地貌调查的主要内容包括地形的大致海拔高程、水系平面的分布规律特征、切割的深度、地形地貌的主要成因类型和大致展布情况,而河流阶地主要是对阶地的等级数以及其高程和地貌的形态特征、长度、宽度等进行调查;其次是对于土体调查,主要是对部分松散碎屑土的颜色、结构颗粒的大小,以及颗粒的形状、干湿度、和透水性等进行调查,而一些黏性土要着重观察其颜色、结构、干湿度等进行调查。
        2.3环境地质调查内容和要求
        (1)对于区域稳定性调查。针对区域范围内相关信息数据进行搜索、勘察收集,并依据区域附近的历史地震资料进行分析,从而对新构造活动情况、是否有活动性断裂进行精确判断。
        (2)地质灾害和不良地质现象调查。主要是对一些自然地质灾害(比如滑坡、崩塌以及泥石流等)的地貌位置、地层岩性以及相关的构造条件、分布范围等进行调查,而对于地面坍塌、地裂缝以及形态特征和发展趋势进行调查。
        3水工环地质研究现状
        经过实践证明,我国的水工环地质工作现状不容乐观,基于影响因素的多样性,在后续发展阶段,要对发展现状进行分析,满足地质调查工作的要求。以下将对我国水工环地质发展现状进行分析
        3.1水文地质研究现状
        水文地质学的发展速度,随着经济发展速度的提升不断加快,现代水文地质学研究的对象非常广泛且异常复杂。现代水文地质研究的主要内容是地下水,通过勘查分析对某一区域的地下水研究情况进行分析总结,判断其是否可为人类所用。这一工作涉及到各个方面的知识,勘查过程较为复杂。总而言之,相关理论与技术的推广有效的促进了水文地质学的发展。
        3.2工程地质研究现状
        工程地质学起源于上个世纪20年代,属于地质学的分支,目前己经形成了一个系统性学科,我国现在己经建立了具有中国特色的工程地质学理论体系。我国工程地质学现己发展到多个研究领域,主要包括矿产资源和能源的开发、地质灾害预测、交通路线规划等,并且在研究中逐渐融合了耗散结构、信息论等现代方法。
        3.3特殊土结构和工程特性的研究
        特殊土指的是膨胀土、红茹土、淤泥土等物质成分或者结构特殊的土类。目前我国多个学者都长期致力于膨胀土、黄土类土等特殊土的研究,并且取得了卓越性的成果,主要研究内容包括分类、微结构特性、工程特性、物质成分等,并且还研究了建筑稳定性的评价方法以及具体的应对措施。
        3.4环境工程地质和地质灾害的研究
        环境工程地质是一项研究危害人类的工程、经济活动产生机制并对其是否会产生泥石流、滑坡、地面沉降等灾害进行预测和防治的学科,该学科在近十来年取得了质的飞跃。我国地质灾害研究会成立于1989年l月,创办了相关学报,对我国环境工程以及地质灾害的研究起到了促进性发展。目前己经在灾害分类、分布规律以及预测方法、防治措施等方面取得了重大进展。
        3.5工程地质勘察的理论和技术方法
        工程地质学主要目的,是通过地质勘察为工程建设服务。地质环境与工程建筑之间的关系是相互制约和相互作用的,要使两者和谐发展必须开展工程地质勘察作业。随着科学技术的发展,多个高新技术己经被广泛应用于工程地质勘探中,例如,工程地质测绘填图中己经广泛应用遥感图像技术,水电工程地质勘探中广泛应用了小口径金刚石钻进以及大口径钻进技术,这些技术的应用极大地促进了工程地质勘察的进程。
        4对于水工环勘查技术流程的研究
        针对水工环地质调查工作的具体要求,在勘察执行阶段,需要对应用技术流程进行分析,以现有的技术体系为基础,发挥调最大化作用。以下将对水工环地质勘查技术流程进行分析。
        4.1钻孔静止水位测量
        水文地质勘察的首要技术流程是钻孔静止水位测量,钻孔后再进行测量,主要的技术要求就是保证水位量测的准确性。

在开始水位测量的第一个小时内需每隔5到10分钟观察一次,并按照要求做好记录,严密观察一个小时后间隔一小时观察一次,标准范围是4小时内钻孔内的水位波动范围在scm内。注意多层含水层时一定要套管止水,分层测量。在钻孔停工之后,则需要对静水位按照规律性观测时间进行观测纪录,第一次水位观察时间主要是以每五分钟为间隔时间段,以后观测纪录则以每60分钟为时间段,直至水位达到稳定状态,在水位稳定后则以4小时为时间段进行水位观测。
        4.2钻孔简易水文地质工程地质观测
        简易水文地质观测,是水工环地质勘查的重要流程之一,并且该技术的勘察质量对水工环地质勘测的质量有着极大的影响。该步骤的技术要求极为严格,所以在勘测时要严密观测每一个钻孔,并且钻孔的施工单位也需要对所有钻孔进行观测,详细记录观测结果。钻孔简易水文地质观测的施工过程较长,因此若遇到休假、停工再次开工时需要再次测量水位。钻孔施工单位在钻孔工作完成之后,要对所有钻孔进行观测和详细记录,避免钻孔位置深度加深等现象。在钻孔施工人员休假、交接班的时候,在开钻之前必须对孔内的水位进行测量。除此之外,还要对钻孔止水记录表、钻孔止水检查记录表等相关钻孔施工表格进行记录备案。
        4.3钻孔岩芯工程地质编录
        该步骤也是水工环地质勘察工作的重要内容之一,因此在进行地质勘察时需详细观察并记录钻孔岩心的具体情况:岩心的岩性结构、名称以及颜色等,同时还需对地下水的流动情况进行明确的调查分析。同时,严格测定岩石的质量指标,对每一岩组RQD的平均值以及范围进行确定分析。对钻孔岩芯自身以及周边地质环境进行详细的观察和描绘,分析出岩芯的基本信息内容,比如岩性名称、岩芯的颜色、结构以及岩石风化程度相关信息进行分析 ;对岩芯的形状、完整破碎的大致程度、统计描述岩芯的块度等岩石质量指标相关信息进行收集整理,确定不同岩芯的平均值和RQD 值的范围。
        4.4坑道水文地质工程地质编录
        坑道水文地质工程地质编录工作需与钻孔岩心工程地质编录同步进行,具体的操作步骤要求是在坑道口开始按层位、岩性进行细致观察,并且需严格绘制老窿水文地质工程地质素描图。坑道水文地质工程要与地质编录工作同时进行,从坑道口开始的位置进行细致的划分,比如坑道的层位、岩性详细信息观察以及岩性的名称、颜色、自身的结构、构造等进行数据分析整理,以此对老窿水文地质工程地质进行绘制描图。
        4.5地表水地下水动态长期观测
        对坑道、泉水以及河溪的流量以及水温进行严密观测,同时还应严密观测钻孔的水位以及气温。观测频率为10d/次,雨季应加大观测频率,分析计算出当年的水位峰值以及流量。对于河溪、泉水以及坑道等必须定期进行流量、水温和气温的观测,同时,钻孔也要进行水位和气温的观测。一般情况下,每个十天对其进行观察即可,但遇到雨季时期,需要加密观测次数,并获得当年的水流量和水位的峰值。另外,水质还需按照雨季和枯季分别取样进行分析。
        4.6水质专项分析
        选择代表性强的抽水钻井、泉水、坑道等进行枯雨季采样,采样时需用将要采取的水冲洗采样瓶的瓶身和瓶盖,最少三次,完成采样后应用石蜡将瓶口封好,并且做标记:位置、编号、水样标签等。专项分析则需在采样后按照生活饮用水的标准进行放射性检验以及专项分析,具体的检测内容包括味、色、浑浊度、肉眼不可见物等。对泉水、地表河溪以及抽水钻孔等选择具有代表性较强的地段进行河水采样。然后按照人们生活日常饮用水的水质标准进行化学分析和放射性检验。生活饮用水水质标准分析项目比较复杂,内容涉及范围比较广。例如 :色、浑浊度、肉眼可见物、总硬度以及铁、铅、锌等多项化学物质。对于以上样品采集工作都必须严格按照专门和特殊的标准进行操作,取样之前还应与相关的卫生防疫部门进行沟通交流,从而获取一些样瓶和辅助添加药剂,如有需要,还需聘请相关卫生部门的工作到现场协助其完成取样工作。
        4.7气象资料收集
        水工环地质勘察的内容,不仅仅包括对水文、环境地质内容的勘测,同时还包括了多方面的其它数据,因此为了保证数据完整性以及勘测结果的准确性,应与当地气象部门沟通及时获取气象信息数据。依据当地气象部门历年对温度、降雨量、蒸发量等相关数据的记录备案,对当地的每日气象数据进行观测,并做好记录备案。
        5实例分析实施水工环地质调查的必要性
        水工环地质工作对经济发展、城市建设以及生态规划等具有十分重要的意义,因此为了明确其具体的作用以及效果,文章对此进行了细致分析。萍乐凹陷带中段的丰城地区是江西省资源聚集、经济发展程度较高的区域,但却受各个因素的影响尚未开展任何比例尺的区域水工环地质调查工作,文章从多个角度分析了在该地域开展水工环地质调查的紧迫性以及必要性。该区域东西长约400km,宽50一70km,总面积约24600km2,该区域内交通网错落有致、地级市较多、人口基数大、工业发达,北接长江经济带,南邻珠江三角洲经济圈,矿产资源储量丰富。经过系统分析后可将在此区域内开展水工环地质调查的必要性总结如下:①该区域属于省级重点区域,人口众多,经济发展状况良好,在此区域开展调查不仅可以推动其经济发展,还对落实省级总体规划发展,促进区域协调发展有着重要支撑作用;②该区域位于钦行成矿带中部,矿种较多,且以非金属矿产资源为主,分布较为集中,因此开发难度较低。在此区域开展水工环地质调查,有利于为当地矿产资源开发利用及地质环境综合治理,从而提升当地经济发展速度③据调查,当地存在的环境问题包括岩溶地质塌陷、地下水污染、崩滑流地质灾害等,且随着经济发展环境问题愈发严重。所以在此区域开展水工环地质调查,明确当地存在的具体环境问题,并且提出有针对性的意见。
        6结语
        综上所述,目前我国水工环地质工作仍处于初级阶段,文章分别从工程地质研究现状、特殊土结构和工程特性、环境工程地质和地质灾害以及工程地质勘察的理论和技术方法等方面概述了我国水工环地质研究现状,从而从根本上提高水工环地质工作的研究进程,避免出现严重灾害,为国家的经济发展奠定良好的基础。水工环地质调查工作,严格按照规定的步骤执行,保证测量精度,提高水工环地质勘察质量。鉴于此,为明确水工环地质调查的必要性,文章选取了江西省萍乐凹陷地带进行了初步研究,寄望促进当地尽快开展水工环地质调查工作,使其适应社会发展速度,从而最大限度地体现出水工环地质的现实意义。
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