鉆孔井點抽水試驗在擬建深茂鐵路恩平站供水水文地質勘察中的應用分析

楊志明

（深圳市巖土綜合勘察設計有限公司，廣東深圳518172）

鉆孔井點抽水試驗在擬建深茂鐵路恩平站供水水文地質勘察中的應用分析

楊志明*

（深圳市巖土綜合勘察設計有限公司，廣東深圳518172）

擬建深茂鐵路恩平站，計劃使用地下水作為車站清潔及冷卻用水，因此進行供水水文地質勘察，確定地下水源，本勘察利用鉆孔井點抽水試驗，確定滿足要求的單井穩定出水量，完成供水水文地質勘察任務。

深茂鐵路恩平站；供水水文地質勘察；鉆孔井點抽水試驗

1 概述

擬建深茂（深圳到茂名）鐵路恩平站，位于廣東省恩平市東成鎮，車站中心里程為DK210+300，車站設到發線3條，設基本站臺1座，中間站臺1座，車站近期到發客運量為75萬人/年，遠期為109萬人/年，最高聚集人數800人。因車站擬使用地下水作為清潔及冷卻用水，供水要求為120t/d，故需對車站場地進行供水水文地質勘察，尋找并確定滿足要求的地下水源。

2 場地水文、工程地質條件

2.1 地形地貌

擬建場地為丘陵地貌，地面高程介于21.70～38.70m，丘坡自然坡度介于10°～15°，植被發育，谷地多辟為農田及魚塘。

2.2 地層巖性分布

根據勘探揭示，場地的地層按其成因分類主要有第四系人工填土層、第四系沖洪積土層、第四系全新統坡殘積層，以及侏羅系基巖地層。

（1）第四系人土填土層：素填土，褐黃色、褐灰色，稍濕，松散，由粘土及砂、碎石等組成，頂部常見植物根系。平均厚度為1.10m。由人工種植、挖填魚塘、修筑道路等活動形成，場地局部地段地表有分布。

（2）第四系沖洪積層：

①淤泥質粘土，灰黑色，軟塑，主要成分為粘粒，含少量有機質，稍具臭味，分布于谷地池塘、溝渠等底部，平均層厚0.80m。

②粉質粘土，淺灰、褐黃、褐紅、灰黃等色，可塑—硬塑，主要成分為粘粒，粘性一般，局部夾砂、礫石等雜物，分布于谷地，平均層厚5.80m。

（3）第四系全新統坡殘積層：粉質粘土，黃褐色，硬塑，土質不均，含少量碎石，切面粗糙。分布于丘坡表層或谷地覆蓋層的底部，由下伏侏羅系基巖風化殘積而成，平均層厚3.80m。

（4）侏羅系基巖：

①全風化泥質粉砂巖，褐紅色，原巖風化劇烈，其結構、構造已全部破壞，巖芯呈土狀，手捏易碎。平均層厚18.20m。

②強風化泥質粉砂巖，褐紅色，風化裂隙發育，巖芯呈柱狀及塊狀，巖質軟，錘擊聲悶，易碎。平均層厚20.50m。

泥質粉砂巖含泥質均一性差，造成巖石軟硬不均，導致巖石受風化程度不均，常使巖石不同的風化層交替呈現。

2.3 地質構造

根據區域地質資料，推測車站場地有一小型斷裂通過，其性質、規模不明。

2.4 場地水文地質條件

（1）地表水。擬建場地為丘陵地帶，分布有小型池塘及灌溉溝渠，水位及水量受季節性降雨及人工灌、排干涉等因素影響較大。

（2）地下水。場地地下水由第四系孔隙水、基巖裂隙水以及構造裂隙水組成，孔隙水賦存于第四系覆蓋層中，水量貧乏。基巖裂隙水及構造裂隙水存貯于基巖中，水量受裂隙的發育程度及其連通性影響而變化較大。場地地下水接受大氣降水以及池塘、溝渠地表水體入滲補給，地下水位在谷地埋藏較淺，在丘坡埋藏較深，勘察期間測得地下水埋深介于0.60～15.50m間（標高介于15.88～35.08m間）。

3 供水水文地質勘察工作——鉆孔井點抽水試驗的應用

本次供水水文地質勘察，目的為尋找并確定滿足水量要求的地下水源，因受場地、上工期、經濟效益等條件限制，本次供水水文質勘察未做大規模的水文地質調查工作，而以鉆孔井點抽水試驗為主，通過抽水試驗確定符合要求的供水源地。

場地第四系覆蓋層中未見砂土層、碎石土層等富水地層分布，本次鉆孔井點抽水試驗目標地層為基巖全—強風化層及斷裂破碎帶，共布置了第一、第二2個鉆孔井點抽水試驗工作。

3.1 第一鉆孔井點抽水試驗工作

第一鉆孔井點位于場地內一谷地底部。

（1）第一鉆孔地層分布及其水文地質特征：

①0.00～6.30m為沖洪積粉質粘土層，微透水，富水性差。

②6.30～14.20m為殘積粉質粘土層，弱透水，富水性差。

③14.20～21.00m、28.30～36.70m、50.60～64.00m等深度為全風化泥質粉砂巖，土狀，局部夾強風化巖塊，弱透水，富水性差。

④21.00～28.30m、36.70～50.60m、64.00～76.90m（終孔）等深度為強風化泥質粉砂巖，巖質軟，裂隙發育，多呈閉合狀，由粘土礦物充填，少量張開狀，巖芯完整，透水性弱—中等，富水性差—一般。

（2）第一鉆孔井點孔內結構設置。鉆孔內徑146mm，孔內0.00～22.00m為內徑127mm套管，22.00～62.80m為內徑127mm濾管，62.80～67.50m為內徑127mm沉淀套管，抽水泵位于孔內45.00m。

（3）第一鉆孔井點抽水試驗成果。第一鉆孔井點穩定地下水位埋深為4.50m，抽水試驗孔段為22.00～62.80m，進行最大、中間、最小3次降深抽水，各次試驗參數及其成果如下：

①最大降深 S1=38.60m，穩定出水量 Q1= 102.77m3/d，單位降深出水量q1=0.11m3/h·m，屬非淹沒過濾器井壁進水，用公式k=及 R=10S進行計算得：滲透系數k1=0.055m/d，影響半徑R1=91m；

②中間降深S2=27.50m，穩定出水量Q2=94.12m3/d，單位降深出水量q2=0.14m3/h·m，屬非淹沒過濾器井壁進水，用公式k=及R=10S進行計算得：滲透系數k2=0.069m/d，影響半徑R2=72m；

③最小降深S3=8.20m，穩定出水量Q3=37.39m3/d，單位降深出水量q3=0.19m3/h·m，屬淹沒過濾器井壁進水，用公式k=及R=10S進行計算得：滲透系數k3=0.093m/d，影響半徑R3=34m。

三次降深抽水試驗成果“涌水量—水位降深(Q-S)曲線圖”及“單位涌水量—水位降深(q-S)曲線圖”見圖1中曲線Ⅰ。

根據上述試驗結果，第一鉆孔井點出水量為65.15～102.77m3/d（相當于65.15～102.77t/d），小于120t/d，未能滿足車站供水要求。

3.2 第二鉆孔井點抽水試驗工作

第二鉆孔井點位于場地推測的斷裂通過地段。

（1）第二鉆孔井點地層分布及其水文地質特征：

①0.00～5.50m為沖洪積粉質粘土層，微透水，富水性差。

②5.50～8.50m為殘積粉質粘土層，弱透水，富水性差。

③8.50～14.40m、39.40～44.00m、53.00～66.50m等深度為全風化泥質粉砂巖，土狀，弱透水，富水性差。

④14.40～39.40m、66.50～76.73m（終孔）等深度為強風化泥質粉砂巖，巖質軟，裂隙發育，巖芯呈柱狀及塊狀，透水性弱—中等，富水性差—一般。

⑤44.00～53.00m揭露斷裂破碎帶，裂隙極發育，巖芯破碎，石英脈，石英團塊大量發育，巖芯見較多的水蝕坑穴，透水性及富水性中等。

（2）第二鉆孔井點孔內結構設置。鉆孔內徑146mm，孔內0.00～35.00m為內徑127mm套管，35.00～59.50m為內徑127mm濾管，59.50～64.50m為內徑127mm沉淀套管，抽水泵位于孔內42.50m。

第二鉆孔井穩定地下水位埋深為4.10m，抽水試驗孔段為35.00～59.50m，進行最大、中間、最小3次降深抽水，各次試驗參數及成果如下：

①最大降深 S1=22.70m，穩定出水量 Q1= 222.15m3/d，單位降深出水量q1=0.41m3/h·m，屬淹沒過濾器井壁進水，用公式k=及R=10S進行計算得：滲透系數k1=0.265m/d，影響半徑R1=113m；

②中間降深 S2=13.20m，穩定出水量 Q2= 178.66m3/d，單位降深出水量q2=0.56m3/h·m，屬淹沒過濾器井壁進水，用公式k=及 R=10S進行計算得：滲透系數k2=0.357m/d，影響半徑R2=82m；

③最小降深S3=7.30m，穩定出水量Q3=137.91m3/d，單位降深出水量q3=0.79m3/h·m，屬淹沒過濾器井壁進水，用公式k=及R=10S進行計算得：滲透系數k3=0.577m/天，影響半徑R3=55m。

三次降深抽水試驗成果“涌水量—水位降深(Q-S)曲線圖”及“單位涌水量—水位降深(q-S)曲線圖”見圖1中曲線Ⅱ。

圖1 鉆孔井點抽水試驗成果圖

根據試驗結果，第二鉆孔井點出水量為130.30～205.54m3/d（相當于130.30～205.54t/d），大于120t/d，滿足車站供水要求，可作為車站供水地下水源地。

4 鉆孔井點抽水試驗成果分析

如圖1所示，第一鉆孔井點抽水試驗成果曲線Ⅰ代表含水層分布范圍較小，含水層的滲透性和地下水補給條件較差，出水量較小；第二鉆孔井點抽水試驗成果曲線Ⅱ代表含水層的滲透性、補給條件好，出水量大，且水量滿足設計要求，因此選擇第二鉆孔井點地段作為車站地下水供水源地是適宜的。

5 結束語

建設工程項目因生產、經營需要進行供水，并進行供水水文質勘察以尋找地下水源地時，因場地范圍、勘探工期、以及經濟效益條件等限制，不一定能進行長期、大規模的水文地質調查工作，因此布設適當的水文地質勘探鉆孔，揭示含水地層，并進行鉆孔井點抽水試驗，確定單井的穩定出水量，以滿足項目用水要求，抽水試驗的鉆孔井點也可直接作為以后的生產用井，因此，鉆孔井點抽水試驗不失為一種簡單易行，經濟高效的供水水文地質勘勘察方法。

[1]工程地質手冊[M].4版.中國建筑工業出版社.

[2]鐵路工程地質手冊[M].中國鐵道出版社，1999.

[3]TB10049-2004 J339-2004鐵路工程水文地質勘察規程[S].

[4]GB50027-2001供水水文地質勘察規范[S].

[5] 吳吉春，薛禹群.地下水動力學[M].南京大學.

TV53

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1004-5716(2015)02-0108-03

2014-12-17

楊志明（1973-），男（漢族），廣東深圳人，工程師，現從事水工環地質技術工作。