基于钻杆内管水位的深岩溶渗漏通道探测结构制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于钻杆内管水位的深岩溶渗漏通道探测结构，基它包括钻孔(5)，钻孔(5)穿透上层含水层(1)和相对隔水层(2)到达下层含水层(3)，渗漏通道(4)位于下层含水层(3)中；在钻孔(5)中设有一根钻杆(6)，钻杆(6)为中空管状结构，钻杆(6)内部的具有一个内管水位(8)，钻杆(6)与钻孔(5)的内壁之间的空腔具有一个外管水位(9)。本实用新型专利技术根据钻杆内管水位，绘制地下水渗流场剖面，进而圈定渗漏通道范围。钻孔内管水位直接反映了钻孔下部的地下水位特征，较钻孔综合水位更能准确反映地下空间的局部地下水流动特征，更直接地体现渗漏通道信息。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于水文地质和工程勘察领域，本技术涉及一种根据地质钻孔钻进过程中观测钻杆内管水位，绘制地下水渗流场剖面，进而圈定渗漏通道范围的技术方案，特别适用于岩溶地区深部渗漏通道的勘察。
技术介绍
地下水渗漏是水库、基坑等的主要问题之一。地下水渗漏问题的解决的关键是找到渗漏通道，现有渗漏通道探测方法有钻探、物探、水文地质分析和水文地质试验等方法。渗漏在渗流场中会有直接反映，水库或基坑地下水渗流场可以通过水文地质单元的宏观判断确定大的流动趋势，如果查明了研究区域的水文地质参数，包括水文地质结构、水位和渗透系数，可以通过水文地质模型对应的公式或者采用数值方法求取水头、流速和水量等信息。也可以通过现场试验，实测水位、流速和流量等，一般来说，实测的位置主要在地下水出露点，比如泉水、渗漏水出口或者岩溶天窗等，在地质勘察中，当钻孔进入地下水位以下，可以观测地下水位。现有钻孔地下水位观测一般是测量钻孔终孔稳定水位或者钻孔钻进过程中的综合水位。地下不同位置、不同高程的地下水水头是不同的，由于地质体内分层水位和水头变化的作用，钻孔钻进过程中，孔内水体存在垂向流和水平流，即孔内水体将发生混合，水位将逐渐均衡，钻孔综合水位不能反映地下某个深度的实际水头，难以建立整个勘探线剖面不同深度的渗流场模型。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种基于钻杆内管水位的深岩溶渗漏通道探测结构，从而根据钻杆内管水位，绘制地下水渗流场剖面，进而圈定渗漏通道范围。本技术是这样实现的：一种基于钻杆内管水位的深岩溶渗漏通道探测结构，它包括钻孔，钻孔穿透上层含水层和相对隔水层到达下层含水层，渗漏通道位于下层含水层中；内管水位反映钻杆底部地层的分层地下水位；利用勘探钻孔中的钻杆，钻杆为中空管状结构，钻杆内部的具有一个内管水位，钻杆与钻孔的内壁之间的空腔具有一个外管水位。根据地质条件的不同，利用钻杆底部的带钻头的岩心管或者在钻杆底部设置一个塞球。。本技术提出了这样以下几种基于钻杆内管水位的深岩溶渗漏通道探测方法：采用岩心管时，对单个钻孔检测包括如下步骤：步骤1：一个新的钻探回次重新开始，将钻杆、岩心管重新下至钻孔孔底；步骤2：通过钻杆中空部位下放水位计，立即测量内管水位，之后每隔10min测一次，直到前后两侧测量水位相差小于10cm；步骤3：按正常工序进行钻探，钻进5m后起钻，重复步骤1和步骤2进行下一段的内管水位测量；步骤4：以钻孔孔底高程为纵坐标，向下为正，以水位高程为横坐标，作水位－孔底高程散点图；步骤5：将各散点连接，得到水位－孔底高程趋势线，趋势线突变部位判断为渗漏通道高程位置。采用岩心管时，对多个钻孔检测包括如下步骤：步骤1：一个新的钻探回次重新开始，将钻杆、岩心管重新下至钻孔孔底；步骤2：通过钻杆中空部位下放水位计，立即测量内管水位，之后每隔10min测一次，直到前后两侧测量水位相差小于10cm；步骤3：按正常工序进行钻探，钻进5m后起钻，重复步骤1和步骤2进行下一段的内管水位测量；步骤4：选择分析剖面图基点：以勘探线端点、钻孔最大深度高程为基点；步骤5：勘探线水平方向为X方向，钻孔至勘探线端点的距离为x值；步骤6：竖直向上为Y方向，以钻孔每次观测内管水位时的钻孔孔底深度为y值；步骤7：与剖面端点距离为x的钻孔，钻孔深度为y出实测的内管水位为hxy，统计实测的(x，y，hxy)数据；步骤8；以实测的(x，y，hxy)数据通过数学插值方法作内管水位等值线图；步骤9：垂直各等值线，从高水头向低水头方向即为地下水的流向，得到分析剖面的流网图，地下水汇集的方向为判断的渗漏通道位置；步骤10：将流网图与对应的地质剖面图重叠，最终确定渗漏通道位置。采用塞球时，对单个钻孔检测包括如下步骤：包括如下步骤：步骤1：一个新的钻探回次开始之前，将钻杆、塞球下至钻孔孔底部；步骤2：通过钻杆中空部位下放水位计，立即测量内管水位，之后每隔10min测一次，直到前后两侧测量水位相差小于10cm；步骤3：取出塞球，按正常工序进行钻探，钻进5m后起钻，重复步骤1和步骤2进行下一段的内管水位测量；步骤4：以钻孔孔底高程为纵坐标，向下为正，以水位高程为横坐标，作水位－孔底高程散点图；步骤5：将各散点连接，得到水位－孔底高程趋势线，趋势线突变部位判断为渗漏通道高程位置。采用塞球时，对多个钻孔检测包括如下步骤：包括如下步骤：步骤1：一个新的钻探回次开始之前，将钻杆、塞球下至钻孔孔底部；步骤2：通过钻杆中空部位下放水位计，立即测量内管水位，之后每隔10min测一次，直到前后两侧测量水位相差小于10cm；步骤3：取出塞球，按正常工序进行钻探，钻进5m后起钻，重复步骤1和步骤2进行下一段的内管水位测量；步骤4：选择分析剖面图基点：以勘探线端点、钻孔最大深度高程为基点；步骤5：勘探线水平方向为X方向，钻孔至勘探线端点的距离为x值；步骤6：竖直向上为Y方向，以钻孔每次观测内管水位时的钻孔孔底深度为y值；步骤7：与剖面端点距离为x的钻孔，钻孔深度为y出实测的内管水位为hxy，统计实测的(x，y，hxy)数据；步骤8；以实测的(x，y，hxy)数据通过数学插值方法作内管水位等值线图；步骤9：垂直各等值线，从高水头向低水头方向即为地下水的流向，得到分析剖面的流网图，地下水汇集的方向为判断的渗漏通道位置；步骤10：将流网图与对应的地质剖面图重叠，最终确定渗漏通道位置。本技术根据钻杆内管水位，绘制地下水渗流场剖面，进而圈定渗漏通道范围。钻孔内管水位直接反映了钻孔下部含水层的地下水位特征，较钻孔综合水位更能准确反映地下空间的局部地下水流动特征，更直接地体现渗漏通道信息。本技术观测方法灵活简便，不增加钻探过程中的工程量，分析方法易于掌握。附图说明图1是钻孔内管水位观测示意图一；图2是钻孔内管水位观测示意图二；图3是单孔水位-孔底高程过程线示意图；图4是内管水位等势线、流线与渗漏通道关系示意图；图5是重庆某水库ZKJ2钻孔钻进过程内管水位；图6是重庆某水库防渗帷幕钻进过程内管水位分析剖面图；图7是某水电站防渗剖面内管水位分析剖面图。附图标记说明：1-上层含水层，2-相对隔水层，3-下层含水层，4-渗漏通道，5-钻孔，6-钻杆，7-岩心管，8-内管水位，9-外管水位，10-塞球，11-内管等水位线，12-地面，13-流线，14-地下水位线。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术作进一步的详细说明。如图1和图2所示，本专利技术通过简易法测量内管水位，图1中，主要结构包括上层含水层1，相对隔水层2，下层含水层3，渗漏通道4，钻孔5，钻杆6，带钻头的岩心管7，内管水位8，外管水位9，图2中，将图1中的岩心管7换成塞球10。渗漏通道4直接影响渗流场，其影响范围较温度场、化学场范围更大，勘探钻孔5即使没有直接布置在渗漏通道4上，也可以通过钻孔5与渗漏通道4之间的水力联系推测渗漏通道4的位置。地质勘察为目的的取芯钻探自上而下进行，一个回次结束提钻后，钻孔5内涉及各地层的分层地下水在不同水头作用下通过竖向对流，基本达到平衡状态，钻孔5外管水位9为综合水位。如果钻孔5孔底附近存在渗漏(补给或者漏失)，钻杆6内管水位8将很快发生变化，钻杆6的外管水位9由于钻孔5上部含水层1的影响，变化幅度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于钻杆内管水位的深岩溶渗漏通道探测结构，其特征在于：它包括钻孔(5)，钻孔(5)穿透上层含水层(1)和相对隔水层(2)到达下层含水层(3)，渗漏通道(4)位于下层含水层(3)中；在钻孔(5)中设有一根钻杆(6)，钻杆(6)为中空管状结构，钻杆(6)内部的具有一个内管水位(8)，钻杆(6)与钻孔(5)的内壁之间的空腔具有一个外管水位(9)。

【技术特征摘要】
1.一种基于钻杆内管水位的深岩溶渗漏通道探测结构，其特征在于：它包括钻孔(5)，钻孔(5)穿透上层含水层(1)和相对隔水层(2)到达下层含水层(3)，渗漏通道(4)位于下层含水层(3)中；在钻孔(5)中设有一根钻杆(6)，钻杆(6)为中空管状结构，钻杆(6)内部的具有一个内管水位(8)，钻杆(...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑克勋，郭维祥，余波，朱代强，朱永清，
申请(专利权)人：中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司，中国水电顾问集团贵阳勘测设计研究院岩土工程有限公司，
类型：新型
国别省市：贵州;52