本發(fā)明涉及工程地質(zhì)勘察與水文地質(zhì)勘察領(lǐng)域，具體地說是一種獲取地下承壓水水位的承壓水水位觀測井結(jié)構(gòu)及多層水位觀測的方法，主要用于查明場地水文地質(zhì)條件，為基坑抗突涌驗(yàn)算提供參數(shù)。

背景技術(shù)：

在各類工程項(xiàng)目中開展工程地質(zhì)勘察和水文地質(zhì)勘察時，涉及基坑開挖，需要查明場地內(nèi)承壓水水位標(biāo)高及壓力水頭，為基坑抗突涌驗(yàn)算提供參數(shù)。場地承壓水水位標(biāo)高及壓力水頭的獲取一般采取以下方法：

井位測量→鉆機(jī)成孔→洗井→井管制作安裝→井管側(cè)壁濾料及粘土球回填→洗井及試驗(yàn)抽水→承壓水水位觀測→拔管封孔。

現(xiàn)有的方法存在以下兩個缺陷：

1、該方法只能觀測一個承壓含水層的水位，場地內(nèi)存在兩個承壓含水層需要觀測承壓水水位時，需要制作兩組觀測井，工程造價偏高。

2、此方法的關(guān)鍵之處為洗井，洗井的目的是減少泥漿中粘土顆粒附著在井管的過濾管上，堵塞井管。一旦泥漿中粘土顆粒大量附著在井管的過濾管上，井管堵塞，水位觀測結(jié)果失真。

公開號為CN204941526U的實(shí)用新型專利“多層水位觀測井結(jié)構(gòu)”公開了一種能適用于場地狹小多層水層同時觀測的水位觀測井結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)雖然可以實(shí)現(xiàn)至挖設(shè)一組觀測井便可對多層水位進(jìn)行測量，但是下層水位的觀測是采用埋設(shè)傳感器的方式，比較麻煩，水位測量的準(zhǔn)確性也不高；而且上層水位測量還是采用過濾管的方式，仍然解決不了過濾管堵塞的問題。

基于上述原因，發(fā)明一種能夠觀測兩層承壓水水位且不需要過濾管的承壓水水位觀測井，具有廣泛的實(shí)用價值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是為了克服上述背景技術(shù)的不足，提供一種承壓水水位觀測井結(jié)構(gòu)及多層水位觀測的方法，利用該水位觀測結(jié)構(gòu)能夠方便、準(zhǔn)確的測得兩層或兩層以上的承壓水的水位標(biāo)高及壓力水頭。

本發(fā)明提供一種承壓水水位觀測井結(jié)構(gòu)，其特征在于：該觀測井結(jié)構(gòu)包括井管和在井管內(nèi)鉆設(shè)而成的觀測孔，所述觀測孔取芯至承壓含水層內(nèi)，所述井管為無縫金屬管，在觀測孔施工完成后，直接從地表壓入土層內(nèi)，其底端伸入觀測孔底面所在的承壓含水層上方的止水層內(nèi)，所述井管的頂端高于觀測孔的上端口。

本發(fā)明進(jìn)一步的技術(shù)方案：所述觀測井結(jié)構(gòu)還包括用于觀測承壓含水層下方二層承壓含水層的二層水位觀測井管和二層水位觀測孔，所述二層水位觀測井管置于觀測孔與井管之間，為無縫金屬管，且底端伸入二層承壓含水層上方的第二止水層內(nèi)，頂端高于井管的頂端；所述二層水位觀測孔在觀測孔的底面鉆設(shè)，并取芯至二層承壓含水層內(nèi)。

本發(fā)明較優(yōu)的技術(shù)方案：所述井管的底端置于承壓含水層頂面以上2m-3m的位置；所述觀測孔取芯至承壓含水層頂面以下1m-2m的位置。所述二層水位觀測井管的底端置于二層承壓含水層頂面以上2m-3m的位置；所述二層水位觀測孔取芯二層承壓含水層頂面以下1m-2m的位置。

本發(fā)明較優(yōu)的技術(shù)方案：所述井管和二層水位觀測井管均采用多段壁厚為2mm的無縫鋼管螺紋連接而成；所述井管高出觀測孔孔口10-20cm，二層水位觀測井管高出井管的管口10-20cm。

本發(fā)明提供的一種多層水位觀測的方法，其特征在于具體步驟如下：

(1)按觀測井施工方案布設(shè)的井位進(jìn)行測量放線；

(2)根據(jù)場地地勘資料或在距離觀測井1-3m范圍內(nèi)鉆孔取芯，確認(rèn)承壓含水層與止水層的空間分布特征；

(3)在布設(shè)的井位處開設(shè)觀測孔，觀測孔取芯至第一層承壓含水層內(nèi)；

(4)根據(jù)第一層承壓含水層的埋藏深度，配制第一層承壓含水層水位觀測井管，所述第一層承壓含水層水位觀測井管采用多段無縫鋼管螺紋連接而成，其直徑大于觀測孔直徑，將第一層承壓含水層水位觀測井管套在觀測孔外，其管心對準(zhǔn)觀測孔的孔心，并采用錘擊方式貫入至第一層承壓含水層上方的不透水層止水層內(nèi)，井管的上端高出觀測孔的孔口；

(5)對觀測孔進(jìn)行洗井，置換觀測孔內(nèi)的泥漿，并試驗(yàn)抽水檢驗(yàn)洗井效果，待抽取的地下水由渾濁變?yōu)榍宄海_(dá)到了觀測要求時，完成洗井工作；

(6)試驗(yàn)抽水停止后，復(fù)測觀測孔的孔口高程，并測量觀測井管頂面至觀測孔孔口的距離，并采用測繩，以觀測井管頂面為參照系，開始觀測第一層承壓含水層的水位。一般在停止抽水后第5、10、15、20、25、30min各測一次水位，以后每30min或60min測一次，觀測時間不少于24h，并在觀測過程中記錄觀測時間與水位的關(guān)系曲線，待該關(guān)系曲線僅在一定的范圍內(nèi)波動且沒有持續(xù)上升或下降趨勢時停止觀測，并確定第一層承壓含水層的水位；

(7)當(dāng)?shù)谝粚映袎汉畬拥乃挥^測完之后，在觀測孔的底面繼續(xù)鉆孔至第二層承壓含水層內(nèi)；

(8)根據(jù)第二層承壓含水層的埋藏深度，配制第二層承壓含水層水位觀測井管，第二層承壓含水層水位觀測井管也采用多段無縫鋼管螺紋連接而成，其直徑大于觀測孔直徑，小于第一層承壓含水層水位觀測井管直徑；將第二層承壓含水層水位觀測井管置于第一層承壓含水層水位觀測井管與觀測孔之間，并將管心對準(zhǔn)觀測孔的孔心，采用錘擊方式貫入至第二層承壓含水層上方的不透水層內(nèi)，井管的上端高出第一層承壓含水層觀測井管的管口；

(9)重復(fù)步驟(5)和步驟(6)，觀測第二層承壓含水層的水位；

(10)第二層承壓含水層的水位觀測完成后，將所有井管按直徑由小到大的順序依次拔出，并采用粘土球回填搗實(shí)的方法對觀測孔進(jìn)行封孔，或重復(fù)步驟(7)至(9)進(jìn)行下一層承壓含水層水位觀測后，再將所有井管按直徑由小到大的順序依次拔出，采用粘土球回填搗實(shí)的方法對觀測孔進(jìn)行封孔。

本發(fā)明較優(yōu)的技術(shù)方案：每層井管的底端置于所測承壓含水層頂面上方2-3m的位置；每層觀測孔的底面置于所測承壓含水層頂面下方1-2m的位置。

本發(fā)明較優(yōu)的技術(shù)方案：所述觀測孔的開設(shè)是采用沖擊鉆進(jìn)或回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的方式完成。

本發(fā)明較優(yōu)的技術(shù)方案：在步驟(5)中所述的洗井工作采用與觀測井井管直徑相匹配的深井潛水泵進(jìn)行洗井，可以采用型號為89QJ-3型的深井潛水泵。

本發(fā)明較優(yōu)的技術(shù)方案：所述第一層承壓含水層水位觀測井管高出觀測孔孔口10-20cm，之后每層水位觀測井管均高出相鄰?fù)鈱泳芄芸?0-20cm。

本發(fā)明較優(yōu)的技術(shù)方案：所述最外層觀測井管直徑大于觀測孔直徑19-60mm。

本發(fā)明的有益效果：

(1)本發(fā)明所述的觀測井結(jié)構(gòu)簡單，不需要制作濾管，避免了因?yàn)闉V管堵塞而造成的觀測結(jié)果不準(zhǔn)確等問題，降低了泥漿對水位觀測結(jié)果的影響；

(2)本發(fā)明既可以觀測一層承壓水的水位標(biāo)高和壓力水頭，也可以觀測多層承壓水的水位標(biāo)高和壓力水頭，且井管側(cè)壁不需要回填濾料和粘土球，節(jié)約工程造價。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、施工方便、成本低廉，可以只用鉆一個孔便可以同時觀測多層承壓含水層的水位標(biāo)高和壓力水頭，且觀測準(zhǔn)確，可以廣泛應(yīng)用于工程地質(zhì)勘察和水文地質(zhì)勘察中。

附圖說明：

圖1是本發(fā)明中觀測井結(jié)構(gòu)的示意圖；

圖2是圖1的A-A’截面圖；

圖3是圖1的B-B’截面圖；

圖4是實(shí)施例中觀測第一層承壓水位的觀測井結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是實(shí)施例中觀測第二層承壓水位的觀測井結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。如圖1、圖2和圖3所示的一種承壓水水位觀測井結(jié)構(gòu)，包括井管1和在井管1內(nèi)鉆設(shè)而成的觀測孔2，所述觀測孔2取芯至承壓含水層3內(nèi)1-2米的位置，所述井管1為無縫鋼管，采用多段壁厚為2mm的無縫鋼管螺紋連接而成，其直徑大于觀測孔2直徑19-60mm，首先施工觀測孔，待觀測孔施工完成后，將井管1的中心與觀測孔的中心對準(zhǔn)，然后直接從地表壓入土層內(nèi)，其底端伸入觀測孔2底面所在的承壓含水層3上方的止水層4內(nèi)，一般高于承壓含水層3頂面2-3m的位置，可以通過止水層4止水，所述井管1的頂端高于觀測孔2的上端口10-20cm，避免水位太高涌出觀測孔2的孔口。該部分觀測井結(jié)構(gòu)施工完成后，便可有開始觀測承壓含水層3的水位。

如圖1、圖2和圖3所示，如果需要繼續(xù)觀測下層承壓含水層水位，便在該觀測井結(jié)構(gòu)上繼續(xù)施工用于觀測承壓含水層3下方二層承壓含水層7的二層水位觀測井管5和二層水位觀測孔6，所述二層水位觀測井管5為無縫金屬管，也采用多段壁厚為2mm的無縫鋼管螺紋連接而成，其直徑大于觀測孔2的直徑，小于井管1的直徑，將二層水位觀測井管5置于觀測孔2與井管1之間，其井管5的管心與觀測孔2的孔心對準(zhǔn)，二層水位觀測井管5的底端伸入二層承壓含水層7上方的第二止水層8內(nèi)，頂端高于井管1的頂端10-20cm；所述二層水位觀測孔6在觀測孔2的底面鉆設(shè)，并取芯至二層承壓含水層7內(nèi)1-2米的位置。

實(shí)施例，以寶鋼湛江鋼鐵基地水文地質(zhì)專項(xiàng)勘察項(xiàng)目為觀測項(xiàng)目，根據(jù)場地地勘資料確認(rèn)該勘測項(xiàng)目包括兩層地下承壓含水層，每層承壓含水層上方有止水層，并確定兩層承壓含水層的深度，在確定了承壓含水層與止水層的空間分布特征后，開始施工，其施工的具體步驟如下：

(1)按觀測井施工方案布設(shè)的井位進(jìn)行測量放線；

(2)采用回轉(zhuǎn)鉆機(jī)在布設(shè)的井位處回轉(zhuǎn)成孔，鉆孔直徑為108mm，鉆孔取芯至第一層承壓含水層9的頂面以下1m的位置，完成第一層承壓含水層水位觀測孔9-1的施工；

(3)根據(jù)第一層承壓含水層的埋藏深度，準(zhǔn)備第一層承壓含水層水位觀測井管9-2，該井管是由多段外徑為146mm，壁厚2mm的無縫鋼管通過螺紋套管連接而成，其長度確定能夠伸入第一層承壓含水層9頂面上方2m位置，頂端可以高出第一層承壓含水層水位觀測孔9-1孔口10-20cm；然后將第一層承壓含水層水位觀測井管9-2的管心對準(zhǔn)第一層承壓含水層水位觀測孔9-1的孔心，并采用錘擊方式貫入至第一層承壓含水層頂板以上2m的位置，并利用第一止水層10止水(如圖4所示)；

(4)將89QJ-3型深井潛水泵放入第一層承壓含水層水位觀測孔9-1內(nèi)對其進(jìn)行洗井，置換孔內(nèi)泥漿，并試驗(yàn)抽水，待抽取的地下水由渾濁變?yōu)榍宄?，停止試?yàn)抽水；

(5)試驗(yàn)抽水停泵后，試驗(yàn)抽水停止后，復(fù)測觀測孔的孔口高程，并測量觀測井管頂面至觀測孔孔口的距離，并采用測繩，以觀測井管頂面為參照系，開始觀測第一層承壓含水層的水位；在停止抽水后第5、10、15、20、25、30min各測一次水位，以后每60min測一次，觀測時間不少于24h，并在觀測過程中記錄觀測時間與水位的關(guān)系曲線，待該關(guān)系曲線僅在一定的范圍內(nèi)波動且沒有持續(xù)上升或下降趨勢時停止觀測，確定第一層承壓含水層的水位；

(6)當(dāng)?shù)谝粚映袎汉畬拥乃挥^測完之后，鉆機(jī)原位機(jī)械回轉(zhuǎn)成孔，在第一層承壓含水層水位觀測孔9-1的底面繼續(xù)鉆孔至第二層承壓含水層11內(nèi)，形成第二層承壓含水層水位觀測孔11-1，其孔徑為90mm；

(7)根據(jù)第二層承壓含水層的埋藏深度，準(zhǔn)備第二層承壓含水層水位觀測井管11-2，該井管是由多段外徑為130mm，壁厚2mm的無縫鋼管通過螺紋套管連接而成，其長度確定能夠伸入第二層承壓含水層11頂面上方2m位置，頂端可以高出第一層承壓含水層水位觀測井管9-2的管口10-20cm；然后將第二層承壓含水層水位觀測井管11-2的管心對準(zhǔn)第一層承壓含水層水位觀測孔9-1的孔心，并采用錘擊方式貫入至第二層承壓含水層頂板以上2m的位置，并利用第二止水層12止水(如圖5所示)；

(8)重復(fù)步驟(4)和步驟(5)，觀測第二層承壓含水層11的水位；

(9)第二層承壓含水層11的水位觀測完成后，將所有井管按直徑由小到大的順序依次拔出，并采用粘土球回填搗實(shí)的方法對觀測孔進(jìn)行封孔。

通過對觀測結(jié)果的分析和檢測證明采用本發(fā)明所獲得的觀測成果真實(shí)可靠。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種改動和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。