用于基岩裂隙地区深部地下水形成演化研究的实验方法

摘要

本发明属于水文地质技术领域，具体公开一种适用于基岩裂隙地区深部地下水形成演化研究的实验方法，该方法如下：步骤1、在基岩裂隙额地区对研究区进行取芯钻探，采集深部原状地下水；步骤2、将上述步骤1中采集的深部原状地下水与对应深度的岩芯样品进行室内不同温度的水岩作用实验；步骤3、采集上述步骤2中水岩作用反应后的水样，送样进行测试，根据测试结果分析基岩裂隙地区深部地下水形成演化过程，从而完成基岩裂隙地区深部地下水形成演化过程的研究。本发明的方法能够通过开展室内深部不同温度水岩作用实验，为基岩裂隙地区深部地下水形成演化的研究提供定量依据。

说明书

技术领域

本发明属于水文地质技术领域，具体涉及一种适用于基岩裂隙地区深部地下水形成演化研究的实验方法。

背景技术

基岩裂隙水主要分布在山地和高丘陵地带，含水层岩性以花岗岩为主，地下水主要赋存于节理、裂隙发育的断裂破碎带中。基岩裂隙水是宝贵的地下水资源，但又会对大型地下工程建设构成威胁，尤其是深度较大的工程。而揭示基岩裂隙地区深部地下水的形成演化过程是对其勘察评价及合理开发利用的关键。然而，由于基岩裂隙水具有非均质各向异性的特点，致使基岩裂隙地区深部地下水的形成演化过程的研究非常困难。

为解决上述问题，发明了一种适用于基岩裂隙地区深部地下水形成演化研究的实验技术方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于基岩裂隙地区深部地下水形成演化研究的实验方法，该方法能够通过开展室内深部不同温度水岩作用实验，为基岩裂隙地区深部地下水形成演化的研究提供定量依据。

实现本发明目的的技术方案：一种用于基岩裂隙地区深部地下水形成演化研究的实验方法，该方法具体包括如下步骤：

步骤1、在基岩裂隙额地区对研究区进行取芯钻探，采集深部原状地下水；

步骤2、将上述步骤1中采集的深部原状地下水与对应深度的岩芯样品进行室内不同温度的水岩作用实验；

步骤3、采集上述步骤2中水岩作用反应后的水样，送样进行测试，根据测试结果分析基岩裂隙地区深部地下水形成演化过程，从而完成基岩裂隙地区深部地下水形成演化过程的研究。

所述的步骤1中采用双栓塞水文地质设备采集深部原状地下水。

所述的步骤2中的具体步骤如下：

步骤2.1、检测反应前的岩芯样品的矿物成分及含量；

步骤2.2、将上述步骤2.2中检测后的岩芯样品制备成岩粉；

步骤2.3、按照设定的水岩比，称量上述步骤2.2制备的岩粉，量取的上述步骤1中采集的深部原状地下水，将岩粉和深部原状地下水混合搅拌震荡，得到岩粉和深部原状地下水混合样品；

步骤2.4、按照设定的水岩比，称量一定上述步骤2.2制备的岩粉，量取去离子水，将岩粉和去离子水混合搅拌震荡，得到岩粉和去离子水混合样品；

步骤2.5、将上述步骤2.3、步骤2.4中制备好的样品分别置于不同温度的恒温恒湿箱中进行反应，完成水岩作用实验。

所述的步骤2.2中的岩芯样品通过破碎、研磨、滤筛制备成岩粉。

所述的步骤2.2中的采用破碎机、研磨机分别进行破碎、研磨。

所述的步骤2.3中的岩粉和深部原状地下水在锥形瓶中混合搅拌震荡。

所述的步骤2.3中的锥形瓶瓶口用锡纸包裹，采用高温皮筋密封。

所述的步骤3的具体步骤如下：

步骤3.1、将上述步骤2.5中反应后的水样冷却至室温，取冷却后的反应后水样的上清液；

步骤3.2、对步骤3.1中的上清液进行离心，，并密封保存，进行水化学成分检测，从而完成基岩裂隙地区深部地下水形成演化过程的研究。

所述的步骤3.2中采用SC-3614低速离心机对步骤3.1中的上清液进行离心。

所述的步骤3.2中将离心后的上清液密封保存在聚乙烯取样瓶中。

本发明的有益技术效果在于：本发明所提供的一种适用于基岩裂隙地区深部地下水形成演化研究的实验方法，开展的室内深部不同温度水岩作用实验很好地解决了由于基岩裂隙水具有非均质各向异性的特点，致使基岩裂隙地区深部地下水的形成演化过程的研究非常困难的技术问题。本发明的方法通过室内深部不同温度水岩作用实验，能够达到定量研究基岩裂隙深部水岩作用过程，对基岩裂隙地区深部地下水的形成演化的研究提供必要依据。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。

本发明所提的一种用于基岩裂隙地区深部地下水形成演化研究的实验方法，该方法具体包括如下步骤：

步骤1、在基岩裂隙额地区地下工程选址勘察阶段，对研究区进行取芯钻探施工，采集深部原状地下水

步骤1中，采集深部原状地下水采用双栓塞水文地质设备，采集的深部原状地下水保存于密闭钢瓶中。步骤2、将上述步骤1中采集的深部原状地下水与对应深度的岩芯样品进行室内不同温度的水岩作用实验，来研究基岩裂隙地区深部地下水形成演化过程；步骤2的具体步骤如下：

步骤2.1、检测反应前的岩芯样品的矿物成分及含量。

采用Panalytical X’Pert PRO X射线衍射仪测得固体岩芯样品所含矿物的组成及相对含量，主要包括石英、钾长石、斜长石、方解石、白云石等矿物。矿物成分及具体含量举例说明：

步骤2.2、将上述步骤2.2中检测后的岩芯样品通过破碎、研磨、滤筛，岩芯样品制备成岩粉。

采用破碎机、研磨机分别进行破碎、研磨，将岩芯样品制备成140～200目之间的岩粉。

步骤2.3、按照设定的水岩比，称量一定重量的上述步骤2.2制备的岩粉，量取一定量的上述步骤1中采集的深部原状地下水，将岩粉和深部原状地下水混合搅拌震荡，得到岩粉和深部原状地下水混合样品

按照设定的水岩比10:1，称量30g岩芯制成的岩粉20份，分别装入20个锥形瓶中；再量取300mL钻孔深部原状地下水水样20份，分别倒入上述二十个锥形瓶中；搅拌震荡30min，并在液面处做好标记；然后锥形瓶瓶口用锡纸包裹，采用高温皮筋密封，以减少反应过程中的蒸发；定时向锥形瓶中添加去离子水至标记处，以保持反应液的体积保持恒定。

步骤2.4、按照设定的水岩比，称量一定重量的上述步骤2.2制备的岩粉，量取一定量的去离子水，将岩粉和去离子水混合搅拌震荡，得到岩粉和去离子水混合样品

采用与上述步骤2.3相同的方法用去离子水代替钻孔深部原状地下水水样进行对照实验。

按照设定的水岩比10:1，称量30g岩芯制成的岩粉20份，分别装入20个锥形瓶中；再量取300mL离子水水样20份，分别倒入上述二十个锥形瓶中；搅拌震荡30min，并在液面处做好标记；然后瓶口用锡纸包裹，采用高温皮筋密封，以减少反应过程中的蒸发；定时添加去离子水至标记处，以保持反应液的体积保持恒定。

步骤2.5、将上述步骤2.3、步骤2.4中制备好的样品分别置于不同温度的的恒温恒湿箱中进行反应，完成水岩作用实验

将上述步骤2.3、步骤2.4中制备好的样品分别置于室温、30℃、60℃和90℃的恒温恒湿箱中进行反应，反应时间分别为1、3、7、14、28天，完成水岩作用实验。

步骤3、采集上述步骤2.5中水岩作用反应后的水样进行测量，根据测量结果分析基岩裂隙地区深部地下水形成演化过程，从而完成基岩裂隙地区深部地下水形成演化过程的研究。步骤3的具体步骤如下：

步骤3.1、先将上述步骤2.5中反应后的水样冷却至室温，取冷却后的反应后水样的上清液

需要待反应液冷却，用移液管取反应后的上清液。

步骤3.2、对步骤3.1中的上清液进行离心，并密封保存，进行水化学成分检测，从而完成基岩裂隙地区深部地下水形成演化过程的研究。

采用SC-3614低速离心机对步骤3.1中的上清液进行离心，之后将离心后的上清液密封保存在聚乙烯取样瓶中，将密封保存的上清液送样检测其水化学成分。

送至分析测试中心测量反应后的水样的上清液中的常规组分和微量元素。

常规组分测试方法：采用ICS-1100离子色谱仪测定液体样品中的K

微量元素测试方法：采用NexION300D等离子体质谱仪测定液体样品中的微量元素，主要包括Li、Be、Sc、Ti、V、Mn、Cr、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Rb、Y、Nb、Mo、Cd、Sb、Cs、Ba、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、U、Sr等41种微量元素。

具体含量举例说明：

常规组分

单位：mg/L

微量元素

单位：μg/L上面结合实施例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。本发明中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。