超深鉆孔論文：涌水鉆探及地質試驗探究

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本文作者：李建平作者單位：湖南省煤田地質局第三勘探隊

水文地質試驗是鐵路隧道深孔鉆探工作中得一項重要內容。該孔為地層構成復雜、巖體破碎、涌漏水現象頻繁的超深鉆孔，按常規進行水文地質試驗十分困難，與鉆探成孔存在矛盾，為解決這個矛盾，水文地質試驗方法的選定就顯得十分重要。

試驗方法及過程

為了解巖層的含水性與滲透性，獲取有關水文地質參數，根據鉆探揭露地層巖性及水文地質特征，對不同的含水層（段）選擇不同的水文地質試驗方法。

1松散層潛水試驗

鉆孔穿過松散層下入護壁套管（未止水），孔深130m以上段為強風化（W3）片麻巖，裂隙發育，漏失，含孔隙裂隙水；130～135m為中風化（W2）片麻巖，巖心較完整，為取得松散層、強風化（W3）潛水含水層的水文地質參數，選擇抽水試驗，試驗結束后下入φ127mm套管132.3m隔離潛水含水層。

2龍譚斷裂帶試驗

1）涌水量和壓力水頭的觀測試驗

孔深288～400m為龍潭斷裂破碎帶，當鉆至392m時因泥漿稀釋未能及時補充，地下水涌出地表，根據現場情況臨時確定進行鉆孔涌水量和壓力水頭值觀測試驗，以計算斷層破碎帶水文地質參數。

2）涌水試驗

400m穿過斷層破碎帶進入較完整巖石，402m時為取得斷層破碎帶的水文地質參數，選擇做鉆孔涌水試驗。方法是先逐步循環降低泥漿密度，當地下水涌出地表，安裝壓力表及三通，測水頭壓力值，根據最大水頭值確定水位降深S1、S2、S3，測量不同水位降深的自流量Q1、Q2、Q3值。考慮孔內安全，試驗穩定延續時間為8h。試驗結束將先期已調制好的加重型（1）泥漿壓入孔內止住涌水，清除沉渣，下入φ108mm套管402.3m，隔離斷裂破碎帶。

3明箐斷裂帶試驗

孔深611～724m為明箐（F3）斷裂破碎帶，有地下水涌出，如此時做涌水試驗可能造成垮孔鉆孔報廢，確定待鉆孔鉆進至終孔完成物探測井、地溫測試后，用水泥將鉆孔封閉至730m，再做水文地質試驗，以取得斷層破碎帶的水文地質參數。方法是將φ50mm鉆桿下入730m孔底逐步循環降低泥漿密度，再用清水洗孔，地下水涌出地表安裝壓力表及三通，做鉆孔涌水試驗，測得涌水量（Q1、Q2、Q3）、水位降深（S1、S2、S3），試驗段穩定延續時間控制在8h。

水文地質參數計算

該孔從上至下做了4次水文地質試驗，依據各含水層段的水文地質特征的不同，選擇不同公式計算水文地質參數。

1松散層潛水含水層

130m以上段為孔隙裂隙型潛水含水層，試驗為單孔穩定流抽水，選用潛水完整井公式計算。

2龍譚斷裂帶

1）根據觀測涌水量和壓力水頭

①根據實測承壓水頭高度及套管內徑計算涌水量。②根據計算得到涌水量及測得的壓力水頭計算水文地質參數鉆孔未完全揭穿斷層破碎帶，按承壓水非完整井公式計算。

2）根據涌水試驗

鉆孔在孔深400m揭穿該斷層破碎帶，作鉆孔涌水試驗，按承壓水完整井公式計算。

3明箐斷裂帶

同理，應用（6）、（7）可計算出明箐斷裂帶的水文地質參數（表5）。

水文地質試驗質量評價

①130m以上潛水含水層的抽水試驗，嚴格按《鐵路工程水文地質勘察規程》（TB10049-2004）進行，試驗質量較好。②龍譚斷裂帶的涌水量觀測試驗與斷層破碎帶的涌水試驗計算出水文地質參數比較，后者求得的滲透系數值明顯偏小約60%，分析原因是施鉆過程中使用大密度泥漿壓止涌水，含水層（帶）裂隙堵塞、洗孔不足，出現降深大補給不足的假象。以392m時涌水量觀測試驗獲得參數作為（F2）斷層破碎帶代表值，說明斷層破碎帶的導水性及富水性好。③明箐斷裂帶的涌水試驗計算的參數值比較適中，分析原因試驗前用清水進行了洗孔，含水層（帶）裂隙疏通程度相對較高，水文試驗質量比上段好，較好的反映了（F3）斷層破碎帶水文地質特征，斷層破碎帶的導水性及富水性好。