超深钻孔论文：涌水钻探及地质试验探究

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本文作者：李建平作者单位：湖南省煤田地质局第三勘探队

水文地质试验是铁路隧道深孔钻探工作中得一项重要内容。该孔为地层构成复杂、岩体破碎、涌漏水现象频繁的超深钻孔，按常规进行水文地质试验十分困难，与钻探成孔存在矛盾，为解决这个矛盾，水文地质试验方法的选定就显得十分重要。

试验方法及过程

为了解岩层的含水性与渗透性，获取有关水文地质参数，根据钻探揭露地层岩性及水文地质特征，对不同的含水层（段）选择不同的水文地质试验方法。

1松散层潜水试验

钻孔穿过松散层下入护壁套管（未止水），孔深130m以上段为强风化（W3）片麻岩，裂隙发育，漏失，含孔隙裂隙水；130～135m为中风化（W2）片麻岩，岩心较完整，为取得松散层、强风化（W3）潜水含水层的水文地质参数，选择抽水试验，试验结束后下入φ127mm套管132.3m隔离潜水含水层。

2龙谭断裂带试验

1）涌水量和压力水头的观测试验

孔深288～400m为龙潭断裂破碎带，当钻至392m时因泥浆稀释未能及时补充，地下水涌出地表，根据现场情况临时确定进行钻孔涌水量和压力水头值观测试验，以计算断层破碎带水文地质参数。

2）涌水试验

400m穿过断层破碎带进入较完整岩石，402m时为取得断层破碎带的水文地质参数，选择做钻孔涌水试验。方法是先逐步循环降低泥浆密度，当地下水涌出地表，安装压力表及三通，测水头压力值，根据最大水头值确定水位降深S1、S2、S3，测量不同水位降深的自流量Q1、Q2、Q3值。考虑孔内安全，试验稳定延续时间为8h。试验结束将先期已调制好的加重型（1）泥浆压入孔内止住涌水，清除沉渣，下入φ108mm套管402.3m，隔离断裂破碎带。

3明箐断裂带试验

孔深611～724m为明箐（F3）断裂破碎带，有地下水涌出，如此时做涌水试验可能造成垮孔钻孔报废，确定待钻孔钻进至终孔完成物探测井、地温测试后，用水泥将钻孔封闭至730m，再做水文地质试验，以取得断层破碎带的水文地质参数。方法是将φ50mm钻杆下入730m孔底逐步循环降低泥浆密度，再用清水洗孔，地下水涌出地表安装压力表及三通，做钻孔涌水试验，测得涌水量（Q1、Q2、Q3）、水位降深（S1、S2、S3），试验段稳定延续时间控制在8h。

水文地质参数计算

该孔从上至下做了4次水文地质试验，依据各含水层段的水文地质特征的不同，选择不同公式计算水文地质参数。

1松散层潜水含水层

130m以上段为孔隙裂隙型潜水含水层，试验为单孔稳定流抽水，选用潜水完整井公式计算。

2龙谭断裂带

1）根据观测涌水量和压力水头

①根据实测承压水头高度及套管内径计算涌水量。②根据计算得到涌水量及测得的压力水头计算水文地质参数钻孔未完全揭穿断层破碎带，按承压水非完整井公式计算。

2）根据涌水试验

钻孔在孔深400m揭穿该断层破碎带，作钻孔涌水试验，按承压水完整井公式计算。

3明箐断裂带

同理，应用（6）、（7）可计算出明箐断裂带的水文地质参数（表5）。

水文地质试验质量评价

①130m以上潜水含水层的抽水试验，严格按《铁路工程水文地质勘察规程》（TB10049-2004）进行，试验质量较好。②龙谭断裂带的涌水量观测试验与断层破碎带的涌水试验计算出水文地质参数比较，后者求得的渗透系数值明显偏小约60%，分析原因是施钻过程中使用大密度泥浆压止涌水，含水层（带）裂隙堵塞、洗孔不足，出现降深大补给不足的假象。以392m时涌水量观测试验获得参数作为（F2）断层破碎带代表值，说明断层破碎带的导水性及富水性好。③明箐断裂带的涌水试验计算的参数值比较适中，分析原因试验前用清水进行了洗孔，含水层（带）裂隙疏通程度相对较高，水文试验质量比上段好，较好的反映了（F3）断层破碎带水文地质特征，断层破碎带的导水性及富水性好。