产品列表 / products

水文地质条件工程地质分区在工程中的应用

更新时间：2020-12-02　点击量：965

近年来, 隧道涌水等工程地质问题一直是隧道的勘察设计与施工中一个主要工程地质问题, 也是隧道施工过程主要的工程地质风险之一, 如果能在选线过程查明水文地质条件, 提前有效识别风险, 提出针对性的处理措施, 就能降低甚至规避施工、运营过程中的风险, 减少和免除这类地质灾害带来的损失。为了在选线阶段就较为系统、有效地认识并查明水文地质条件,做好水文地质条件的工程地质分区成为隧道选址区内一个十分重要的条件。

　　山西中南部铁路通道某地段位于山西省长治市与临汾市的交界处, 地处沁水块坳主体沾尚—武乡—阳城北北东向褶皱带, 该段工程地质条件与水文地质条件复杂, 工程地质问题突出。本文通过工程和水文地质条件对该地区的工程地质分区进行了初步探讨。

　　1　地质概况

　　1.1　地形地貌

　　隧道选址区西起太岳山前缘翘凹, 东止沁水块坳主体沾尚—武乡—阳城北北东向褶皱带, 跨越沁河与漳河分水岭———安泰山及黑虎岭[ 1] , 地势起伏较大,地面高程1 034.2 ～ 1 559.2 m, 相对高差约210 m。

　　1.2　地层岩性

　　该区域主要出露地层为二叠系上统石千峰组:

　　(P2sh)泥岩夹砂岩, 以砖红色泥岩为主, 局部间夹薄层淡水灰岩, 底部为灰白、黄绿色含砾中粗粒砂岩, 岩质较软岩体受干湿影响崩解明显, 具弱膨胀性。三叠系下统刘家沟组(T1l):浅紫红—淡紫色中薄层夹中厚层.

　　状中细粒长石砂岩、长石石英砂岩, 层间夹少量紫红色砂质泥岩、薄层泥砾岩, 区域地层厚度约338.3 ～442.50 m;泥质岩石以砂质泥岩为主, 石膏层质软, 以薄夹层的形式存在。三叠系和尚沟组(T1h):青灰色、

　　紫红色, 强—弱风化长石砂岩、泥质砂岩、泥岩互层, 岩体呈中厚层状结构, 属软—较软岩, 区域厚164.0 ～264 m。三叠系二马营组(T2er):灰绿及黄绿色长石砂岩夹紫红色、暗紫色泥岩、砂质泥岩, 区域厚470 ～660 m。以及第四系下更新统(Q1 )圆砾土, 卵石土与褐红色粉质黏土、粉土、黏性土;第四系中更新统(Q2 )棕红色及黄褐色粉质黏土、粉土, 夹有薄层粉细砂或圆砾土层;第四系上更新统(Q3 )黄褐色及灰色粉质黏土、粉土, 局部夹有粉细砂或圆砾土层, 局部地表覆盖有人工填土;第四系全新统(Q4)粉土、圆砾土, 主要分布于河谷及沟谷地段与山间盆地附近。

　　1.3　气象特征

　　线路通过地区属中温带干旱、半干旱气候区。以寒冷干燥, 大陆型气候为特征。昼夜温差变化较大, 表现为降雨量少, 蒸发量大, 空气干燥, 春秋季节多风, 夏季短促而炎热, 冬季漫长且严寒。平均气温9.9 ℃, 气温38.7 ℃, 气温-12.6 ℃, 月平均气温-6.1 ℃;年平均降水量465.8 ～ 509.1 mm,年平均蒸发量1 506.3 mm;瞬时风速13.7 m/s, 主导风向南风;土壤冰冻期从当年10 月下旬到次年的3月下旬, 季节冻土深度75 cm。

　　1.4　地震动参数

　　据调查, 有史记载以来隧址区域范围内共发生两次5级地震, 未发生过5级以上强烈地震, 地震活动较弱, 属新构造活动相对稳定的构造区块。根据《中国地震动峰值加速度区划图》(GB18306— 2001), 隧址区地震动峰值加速度为0.10g;相应的地震基本烈度为Ⅶ 度;地震动反映谱特征周期0.40 s。

　　1.5　水文地质概况

　　场地区为燕山期造山运动所形成的沁水块坳。

　　该地区的主要特征为J、K地层缺失, 出现了第四系与T、P直接相接的不整合接触关系。第四系覆盖层主要分布于沟谷地段与山间盆地。由于沁河与漳河分水岭———安泰山及黑虎岭的影响, 第1条水文地质界线为第四系与T、P的不整合接触线, 在低山丘陵区第四系覆盖层与下伏基岩均为相对隔水层, 降雨以地表径流的方式流入山谷和山间盆地。在山间盆地区, 第四系覆盖层为透水层, 下伏T1h的砂岩为含水层, T1h泥岩为相对隔水层, 地下水以地下径流的方式通过该山间盆地区, 由西向东、由北向南汇入附近河流。通过调查也发现, 形成的泉都集中分布在该界线附近。

　　第2条分界线为T1l与P2sh的整合接触线, T1l砂岩裂隙发育, 透水性较强, 且根据区域水文资料描述, 该建筑场地区内砂岩的持水性较好, 地下水的滞后效应明显, 给水度0.000 8 <μ<0.003, 渗透系数K>35 m/d。

　　P2sh的厚层泥岩为区域上标志性隔水层, 由于相对隔水与透水的情况, 地下水相对富集。这点在现场勘察查的过程中得到证实。

　　2　工程地质分区的划定

　　现场的工程地质钻探成果表明, 不同地貌单元与不同地质构造单元的水文地质条件截然不同[ 5] 。决定场地水文地质条件的关键因素为场地的地貌特征与场地的工程地质条件, 根据地层岩性特征与地质构造特征将该场地区分为三个工程地质区:(1)低山丘陵工程地质区为(Ⅰ)区;(2)阶地与河漫滩工程地质区为(Ⅱ)区;(3)山间盆地工程地质区为(Ⅲ)区;其分布见图1。

　　3　各分区的工程地质特征与水文地质条件

　　3.1　低山丘陵工程地质区(Ⅰ )区

　　该区揭示地层主要为第四系残积粉质黏土, 厚度为3 ～ 6 m, 渗透系数K(经验系数)约为0.008 m/d;三叠系中统二马营组砂岩夹泥岩渗透系数K(经验系数)约为23 m/d;三叠系下统和尚沟组砂泥岩渗透系数K(经验系数)约为18 m/d, 泥岩K(经验系数)约为0.004 m/d;三叠系下统刘家沟组砂岩渗透系数K约为42 m/d, 泥岩K(经验系数)约为0.004 m/d。

　　本区表层均有较薄的第四系粉质黏土覆盖, 其透水性较差, 且多为山地地貌, 山体坡度为20°～ 60°, 有较好的地表水排水条件。工程地质勘探的结果表明,地下水埋深都大于300 m。该区砂岩工程地质条件较好, 为良好的天然持力层, 且地下水富集的可能性较低, 为隧道工程以及其他地下建筑工程提供了良好的地质条件;该区内存在地表径流的作用, 地表存在较多静水压力和动水压力集中带, 为不良地质提供了有利条件, 且由于地貌条件的限制, 在该区进行地表工程建设存在一定地质风险。

　　3.2　阶地与河漫滩工程地质区(Ⅱ )区

　　如图2所示, 该区揭露地层主要为第四系冲洪积粉质黏土, 厚度为2 ～ 8 m, 渗透系数K(经验系数)约为0.008 m/d;第四系冲洪积圆砾土厚度为4 ～ 9 m, 渗透系数K(经验系数)约为80 m/d;第四系冲洪积卵石土厚度为3 ～ 5 m, 渗透系数K(经验系数)约为150 m/d;三叠系下统和尚沟组砂岩渗透系数K(经验系数)约为25 m/d, 泥岩K(经验系数)约为0.004 m/d;三叠系下统刘家沟组砂岩夹泥岩渗透系数K约为42 m/d,泥岩K(经验系数)约为0.004 m/d。

　　本区由于为河流作用形成地貌河谷地貌, 局部存在第四系含水层, 且地形相对平缓, 有较好的储水条件, 但由于含水层多被隔水层切割, 未能形成地下连续径流。工程地质勘探结果表明, 该地区的地下水成不连续分布, 且埋深也出现较大的差异, 地下水位高差为5 ～ 45 m。该区地层多为第四覆盖层, 工程地质条件较差, 且局部存在地下水富集的可能性。由于该区的地下储存条件存在离散性, 因此地下水的分布和量级关系也是非线性的, 增加了勘察设计过程的不确定性。

　　同时, 对于地下工程建筑来说, 第四系覆盖层的工程地质条件差[ 4] , 建议地下工程对该区进行绕避。该区第四系覆盖层中的卵砾石层为良好的天然持力层, 且为良好的含水层, 为人为用水提供了水文地质条件, 同时山谷间的堆积物与当地降雨量不具备发育泥石流的条件, 为民用建筑等工程建设提供了良好的地质条件。

　　3.3　山间盆地工程地质区(Ⅲ )区

　　如图3所示, 该区揭露地层主要为第四系冲洪积粉质黏土, 厚度为3 ～ 5 m, 渗透系数K(经验系数)约为0.008 m/d[ 2] ;第四系冲洪积圆砾土厚度为5 ～ 10m, 渗透系数K(经验系数)约为80 m/d;第四系冲洪积, 卵石土厚度为3 ～ 5 m, 渗透系数K(经验系数)约为150 m/d;三叠系下统和尚沟组砂泥岩互层渗透系数K(经验系数)约为18 m/d, 泥岩K(经验系数)约为0.004 m/d[ 1] 。

　　山间盆地发育有浊漳河南源源头, 源于泉水(泉上为灵湫庙)[ 1] 。源头泉水出露于圪洞沟沟口—发鸠山背斜东翼的单斜构造与房头庙正断裂交汇处;房头庙正断裂西倾, 为大倾角正断层, 含水介质为砂岩、砂岩风化裂隙发育带、构造破碎带, 被泥岩分隔形成多层含水系统。地下水流向由西向东、由北向南。东边界沿断层形成强径流带, 沿北东向断层带通向泉口集中涌出, 为“顺置式”地下水系统, 属断层溢流泉。浊漳河的漳水南源古为长子县旧八景之一, 称“浊源泻碧”, 河水从山脚下流出, 一片碧绿, 湍流直泻, 西流东往, 老泉口石现已不出水, 南源为庙前一口井, 附近泉水总量0.82 L/s, 水位高程1 046 m, 该井为石哲乡浊漳河两岸村庄的主要饮用水源, 庙后发鸠山脉泉水不发育。

　　通过对水文地质勘探与水文地质资料的分析, 鉴于该山间盆地的地下水活动高程主要在场地第1条水文地质界线与第二条水文地质界线附近(见图4、图5)。水文地质勘探结果表明, 水文地质界线附近存在地下强径流, 建议工程活动如隧道、高层建筑等需要进行大型施工开挖的工程应对该区进行绕避。若由于其他原因必须在该区进行工程活动, 建议控制开挖深度,且需要进行防水措施, 避免增加工程的地质风险和对当地水文资源的破坏, 若在该区进行隧道工程的建设,建议加大埋深, 埋深以第二条水文地质界线以上100 m为下限。

　　4　结论

　　(1)该建筑场地地处沁水块坳主体沾尚—武乡—阳城北北东向褶皱带, 地形总体由西北至东南呈现出中间低、两头高的变化特点。在漫长的地质发展过程中, 本区经历了多次造山运动和海进海退的地质旋回,使区内地质构造复杂。因此, 根据场地的水文地质条件的差异, 把场地分为(1)低山丘陵工程地质区(Ⅰ )区;(2)阶地与河漫滩工程地质区(Ⅱ )区;(3)山间盆地工程地质区(Ⅲ )区;是比较合理的, 具有较强的可操作性。

　　(2)不同分区的水文地质条件的控制因素不同,且各有特点, 对工程的影响也呈现出各异性。明确掌握各工程地质分区的特点, 对预防工程地质问题的发生具有一定的指导意义, 为铁路选线提供可靠的依据。

　　(3)通过对复杂工程地质条件下工程地质分区的探讨、分析, 能更加有效、科学地认识水文地质条件, 预测工程施工中可能出现的地下水条件导致的问题, 从而规避铁路施工、运营过程中的风险, 实现铁路工程在安全、稳定的前提下进行建设, 提高工程经济性与合理性。

全自动野外地温监测系统/冻土地温自动监测系统

地源热泵分布式温度集中测控系统

矿井总线分散式温度测量系统方案

矿井分散式垂直测温系统/地热普查/地温监测哪家好选鸿鸥

矿井测温系统/矿建冻结法施工温度监测系统/深井温度场地温监测系统

TD-016C型地源热泵能耗监控测温系统

产品关键词：地源热泵测温，地埋管测温，浅层地温在线监测系统，分布式地温监测系统

此款系统专门为地源热泵生产企业，新能源技术安装公司，地热井钻探公司以及节能环保产业等单位设计，通过连接我司单总线地热电缆，以及单通道或多通道485接口采集器，可对接到贵司单位的软件系统。欢迎各类单位以及经销商详询！此款设备支持贴牌，具体价格按量定制。

RS485竖直地埋管地源热泵温度监测系统【产品介绍】

地源热泵空调系统利用土壤作为埋地管换热器的热源或热汇,对建筑物进行供热和供冷.在埋地管换热器设计中,土壤的导热系数是很重要的参数.而对地温进行长期可靠的监测显得特别重要。在现场实测土壤导热系数时测试时间要足够长,测试时工况稳定后的流体进出口及不同深度的温度会影响测试结果的准确性。因此地埋测温电缆的设计显得尤其重点。较传统的测温电缆设计方法，单总线测温电缆因为接线方便、精度高且不受环境影响、性价比高等优点，目前已广泛应用于地埋管及地源热泵系统进行地温监测，因可靠性和稳定性在诸多工程中已得到了验证并取得了较好的口啤。

采集服务器通过总线将现场与温度采集模块相连，温度采集模块通过单总线将各温度传感器采集到的数据发到总线上。每个采集模块可以连接内置1-60个温度传感器的测温电缆相连。本方案可以对大型试验场进行温度实时监测，支持180口井或测温电缆及1500点以上的观测井温度在线监测。

RS485竖直地埋管地源热泵温度监测系统：

1. 地埋管回填材料与地源热泵地下温度场的测试分析

2. U型垂直埋管换热器管群间热干扰的研究

3. U型管地源热泵系统性能及地下温度场的研究

4. 地源热泵地埋管的传热性能实验研究

5. 地源热泵地埋管换热器传热研究

6. 埋地换热器含水层内传热的数值模拟与实验研究，埋地换热器含水层内传热的数值模拟与实验研究。

竖直地埋管地源热泵温度测量系统，主要是一套*基于现场总线和数字传感器技术的在线监测及分析系统。它能有对地源热泵换热井进行实时温度监测并保存数据，为优化地源热泵设计、探讨地源热泵的可持续运行具有参考价值。

二、RS485竖直地埋管地源热泵温度监测系统本系统的重要特点：

１．结构简单，一根总线可以挂接1-60根传感器，总线采用三线制，所有的传感器就灯泡一样，可以直接挂在总线上．

２．总线距离长．采用强驱动模块，普通线，可以轻松测量500米深井.

３．的深井土壤检测传感器，防护等级达到ＩＰ６８，可耐压力高达5Mpa.

４．定制的防水抗拉电缆，增强了系统的稳定性和可靠特点总结：高性价格比，根据不同的需求，比你想象的*．

针对U型管口径小的问题，本系统是传统铂电阻测温系统理想的替代品. 可应用于：

１.地埋管回填材料与地源热泵地下温度场的测试分析

2.U型垂直埋管换热器管群间热干扰的研究

3. U型管地源热泵系统性能及地下温度场的研究

4. 地源热泵地埋管的传热性能实验研究

5. 地源热泵地埋管换热器传热研究

6. 埋地换热器含水层内传热的数值模拟与实验研究。

本系统技术参数：支持传感器：18B20高精度深井水温数字传感器，测井深：1000米，传感器耐压能力：5Mpa ,配置设备：远距离温度采集模块＋测井电缆＋传感器，

RS485竖直地埋管地源热泵温度监测系统系统功能：

1、温度在线监测

2、报警功能

3、数据存储

4、定时保存设置

5、历史数据报表打印

6、历史曲线查询等功能。

【技术参数】

1、温度测量范围：-10℃ ～ +100℃

2、温度精度：正负0.5℃ (-10℃ ～ +80℃)

3、分辨率： 0.1℃

4、采样点数：小于128

5、巡检周期：小于3s（可设置）

6、传输技术： RS485、RF(射频技术)、GPRS

7、测点线长：小于350米

8、供电方式： AC220V /内置锂电池可供电1-3年

9、工作温度： -30℃ ～ +80℃

10、工作湿度：小于90%RH

11、电缆防护等级：IP66

使用注意事项：

防水感温电缆经测试与检测，具备一定的防水和耐水压能力，使用时，请按以下方法操作与使用：
1．使用时，建议将感温电缆置于U形管内以方便后期维护。
若置与U形管外，请小心操作，做好电缆防护，防止在安装过程中电缆被划伤，以保持电缆的耐水压能力和使用寿命。
2. 电缆中不锈钢体为传感器所在位置，因温度为缓慢变化量，正常使用时，请等待测物热平衡后再进行测量。
3. 电缆采用三线制总线方式，红色为电源正，建议电源为3-5V DC，黑色为电源负，兰色为信号线。请严格按照此说明接线操作。
4. 系统理论上支持180个节点，实际使用应该限制在150个节点以内。
5.系统具备一定的纠错能力，但总线不能短路。
6. 系统供电，当总线距离在200米以内，则可以采用DC9V给现场模块供电，当距离在500米之内，可以采用DC12V给系统供电。

【北京鸿鸥成运仪器设备有限公司提供定制各个领域用的测温线缆产品介绍】

由北京鸿鸥成运仪器设备有限公司推出的地源热泵温度场测控系统，硬件采取*ARM技术；上位机软件使用编程语言技术设计，富有人性、直观明了；测温传感器直接封装在电缆内部，根据客户距离进行封装。目前该系统广泛应用于地源热泵地埋管、地源热泵温度场检测、地源热泵地埋换热井、地源热泵竖井及地源热泵温度场系统进行地温监测，本系统的可靠性和稳定性在诸多工程中已得到了验证并取得了较好的口啤。

地源热泵诊断中土壤温度的监测方法：
　　为了实现地源热泵系统的诊断，必须首先制定保证系统正常运行的合理的标准。在系统的设计阶段，地下土壤温度的初始值是一个重要的依据参数，它也是在系统运行过程中可能产生变化的参数。如果在一个或几个空调采暖周期（一般一个空调采暖周期为1年）后，系统的取热和放热严重不平衡，则这个初始温度会有较大的变化，将会大大降低系统的运行效率。所以设计选用土壤温度变化曲线作为诊断系统是否正常的标准。
　　首先对地源热泵系统所控制的建筑物进行全年动态能耗分析，即输入建筑物的条件，包括建筑的地理位置、朝向、外形尺寸、围护结构材料和房间功能等条件，计算出该区域全年供暖、制冷的负荷，我们根据该负荷，选择合适的系统配置，即地埋管数量以及必要的辅助冷热源，并动态模拟计算地源热泵植筋加固系统运行过程中土壤温度的变化情况，得到初始土壤温度标准曲线。采用满足土壤温度基本平衡要求的运行方案运行，同时系统实时监测土壤温度变化情况，即依靠埋置在地下的测温传感器监测土壤的温度，并且将测得的温度传递给地源热泵系统。

浅层地温能监测系统概况：

地源热泵空调系统利用土壤作为埋地管换热器的热源或热汇，对建筑物进行供热和供冷，在埋地管换热器设计中，土壤的导热系数是很重要的参数，而对地温进行长期可靠的监测显得特别重要。在现场实测土壤导热系数时测试时间要足够长，测试时工况稳定后的流体进出口及不同深度的温度会影响测试结果的准确性。因此地源热泵地埋测温电缆的设计显得尤其重点。较传统的地源热泵测温电缆设计方法，北京鸿鸥成运仪器设备有限公司研发的数字总线式测温电缆因为接线方便、精度高且不受环境影响、性价比高等优点，目前已广泛应用于地埋管及地源热泵系统进行地温监测，因可靠性和稳定性在诸多工程中已得到了验证并取得了较好的口啤。

为方便研究土壤、水质等环境对空调换热井能效等方面的可靠研究或温度测量，目前地源热泵地埋管测温电缆对于地埋换热井，有口径小，深度较深等特点的测温方式,如果测量地下120米的地源热泵井，要放12路线PT100传感器。12根测温线缆若平均放置，即10米放一个探头，则所需线材要1500米，在井上需配置一个至少12通道的巡检仪，若需接入电脑进行温度实时记录，该巡检仪要有RS232或RS485功能,根据以上成本估计，这口井进行地热测温至少成本在8000元，虽然选择高精度的PT100可提高系统的测温精度，但对模拟量数据采集，提供精度的有效办法是提供仪器的AD转换器的位数，即提供巡检仪的测量精度，若能够在长距离测温的条件下进行多点测温，能够做到0.5度的精度，则是非常不容易。针对这一需求，北京鸿鸥成运仪器设备有限公司推出“数字总线式地源热泵地埋管测温电缆”及相应系统。矿井深部地温监测，地源热泵温度监测研究，地源热泵温度测量系统，浅层地热测温系统。

地源热泵数字总线测温线缆与传统测温电缆对比分析：
传统的温度检测以热敏电阻、PT100或PT1000作为温度敏感元件，因其是模拟量，要对温度进行采集，若需较高精度，需要选择12位或以上的AD转换及信号处理电路，近距离时，其精度及可靠性受环境影响不大，但当大于30米距离传输时，宜采用三线制测方式，并需定期对温度进行校正。当进行多点采集时，需每个测温点放置一根电缆，因电阻作为模拟量及相互之间的干扰，其温度测量的准确度、系统的精度差，会受环境及时间的影响较大。模块量传感器在工作过程中都是以模拟信号的形式存在，而检测的环境往往存在电场、磁场等不确定因素，这些因素会对电信号产生较大的干扰，从而影响传感器实际的测量精度和系统的稳定性，每年需要进行校准，因而它们的使用有很大的局限性。

北京鸿鸥成运仪器设备有限公司研发的总线式数字温度传感器，具有防水、防腐蚀、抗拉、耐磨的特性，总线式数字温度传感器采用测温芯片作为感应元件，感应元件位于传感器头部，传感器的精度和稳定性决定于美国进口测温芯片的特性及精度级别，无需校正，因数据传输采用总线方式，总线电缆或传感器外径可做得很小，直径不大于12mm,且线路长短不会对传感器精度造成任何影响。这是传统热电阻测温系统*的优势。所以数字总线式测温电缆是地源热泵地埋管管测温、地温能深井和地层温度监测理想的设备。数字总线式数据传感器本身自带12位高精度数据转换器和现场总线管理器，直接将温度数据转换成适合远距离传输的数字信号，而每个传感器本身都有唯的识别ID，所以很多传感器可以直接挂接在总线上，从而实现一根电缆检测很多温度点的功能。

地源热泵大数据监控平台建设

一、系统介绍

1、建设自动监测监测平台，可监测大楼内室内温度；热泵机组空调侧和地源侧温度、

压力、流量；系统空调侧和地源侧温度、压力、流量；热泵机组和水泵的电压、电流、功率、

电量等参数；地温场的变化等，实现热泵机组运行情况 24 小时实时监测，异常情况预

警，做到真正的无人值守。可对热泵系统的长期运行稳定性、系统对地温场的影响以及能效

比等进行综合的科学评价，为进一步示范推广与系统优化的工作提供数据指导依据。

具体测量要求如下：

1）各热泵机组实时运行情况；

2）室内温度监测数据及变化曲线；

3）室外环境温度数据及变化曲线；

4）机房内空调侧出回水温度、压力、流量等监测数据及变化曲线；

5）机房内地埋管侧出回水温度、压力、流量等监测数据及变化曲线；

6）机房内用电设备的电流、电压、功率、电能等监测数据及变化曲线；

7）地温场内不同深度的地温监测数据及变化曲线；

8）能耗综合分析、系统 COP 分析以及系统节能量的评价分析。

2、自动监测平台建成以后可以对已经安装自动监测设备的地热井实施自动监测的数据分

析展示，可实现地热井和回灌井的水位、水温、流量实施传输分析，并可实现数据异常情况预

警，做到实时监管，有地热井运行的稳定性。

1）开采水量及回水水量的流量监测及变化曲线；

2）开采水温及回水水温的温度监测及变化曲线；

3）开采井井内水位监测及变化曲线；

水文地质条件工程地质分区在工程中的应用

推荐产品如下：