一種土壤氣地下水監(jiān)測井的建井方法
【專利摘要】一種土壤氣地下水監(jiān)測井的建井方法，將土壤氣監(jiān)測井與地下水監(jiān)測井同步構建；a)設計、鉆探一土壤氣監(jiān)測井與地下水監(jiān)測井套狀共生的大口徑井，井徑應大于地下水監(jiān)測井直徑與兩倍于土壤氣探頭寬度之和；鉆進過程中使用鋼管護壁，在鉆進至地下水水位之上時，停止鉆進；b)換成小口徑的鉆頭繼續(xù)鉆進，以鉆頭直徑略大于地下水成井井管直徑繼續(xù)鉆進，形成上大下小整體變徑狀態(tài)的井徑結構，完成地下水監(jiān)測井的施工后，安置地下水監(jiān)測井井管；c)利用大口徑井鉆探構成的鋼管護壁井管及地下水井管之間的空間，按照土壤氣監(jiān)測井的設計要求分層填料、安置土壤氣探頭及導氣管，完成與地下水監(jiān)測井配套的土壤氣監(jiān)測井的建井。
【專利說明】
一種土壤氣地下水監(jiān)測井的建井方法
技術領域
[0001]本發(fā)明涉及一種土壤氣監(jiān)測井建井技術，尤其是一種土壤氣、地下水監(jiān)測井的建井方法，屬于地質科技或環(huán)保技術領域。
【背景技術】
[0002]土壤氣監(jiān)測井主要用于監(jiān)控地球表層土壤內含有的各種氣體的產生、變化和運移狀態(tài)。隨著現代人類生產、生活活動的進行，地表土壤層的原始狀態(tài)承受著嚴重的負擔，土壤層內的物理、化學變化日益引起地球人類的關注；同時，隨著現代人類對地球科學的日益深入的研究開發(fā)，發(fā)現土壤內存在和產生的各種氣體不僅和地球科學中的地質科學研究、地震科學研究緊密相關，而且也與因環(huán)境污染引發(fā)的生態(tài)環(huán)境惡化緊密相關。因此，通過土壤監(jiān)測井的設置進一步了解和掌握地球土壤中各種有關氣體的運移狀態(tài)已經成為進行地球環(huán)境調查和評價的重要技術手段之一。
[0003]據本
【申請人】多年來對土壤氣監(jiān)測井技術的了解，傳統(tǒng)的土壤氣監(jiān)測井大多數采用獨立建井的方式，即根據需要在特定的點位根據需要單獨建一個專用的土壤氣監(jiān)測井。這種獨立構建的土壤氣監(jiān)測井由于功能能單一，因而造成相對的建井成本也比較高。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明的目的:旨在提出一種較為經濟合理的土壤氣地下水監(jiān)測井的建井方法、以及具體的土壤氣檢測井結構，達到既能夠滿足土壤氣監(jiān)測井使用的要求，而且也能拓展適用領域，同時又能夠大大節(jié)約成井成本。
[0005]這種土壤氣地下水監(jiān)測井的建井方法如下:將土壤氣監(jiān)測井與地下水監(jiān)測井同步構建，具體步驟為:
[0006]a)設計、鉆探一土壤氣監(jiān)測井與地下水監(jiān)測井套狀共生的大口徑井，大口徑井的直徑應大于地下水監(jiān)測井直徑與兩倍于土壤氣探頭寬度之和;鉆進過程中使用鋼質護壁管護壁，在鉆進至地下水水位之上時停止鉆進；
[0007]b)以已鉆成的大口徑井為中心，換鉆頭直徑略大于地下水成井井管直徑的小口徑鉆頭繼續(xù)鉆進，形成上大下小整體變徑狀態(tài)的井徑結構;完成地下水監(jiān)測井的施工成井后，在大口徑井體中心安置上部設有水井井蓋的地下水監(jiān)測井井管；
[0008]c)在大口徑井鉆探構成的鋼質護壁管C及地下水井井管I外壁之間形成的環(huán)狀空間內、按照土壤氣監(jiān)測井的設計要求，在地下水水位以上部分分層充填石英砂濾料層11、干膨潤土層13、膨潤土泥漿層12、以及水泥砂漿層10，并按照要求設置土壤氣探頭2及導氣管3;拔出施工時插入的鋼質護壁管C后，即建成與地下水監(jiān)測井配套共用的土壤氣監(jiān)測井。
[0009]其具體的結構及成井方法如下:
[0010]a)取出鋼質護壁管C及地下水井井管I外壁之間存在的土壤，在已取出土壤后形成的環(huán)狀空間內，以地下水含水層頂層面為基底，自下而上地設置若干相隔一定間距的石英砂濾料層11，在除頂層石英砂濾料層11以外的下部各石英砂濾料層11中各埋設一置有導氣管3的土壤氣探頭2，所述的導氣管3向上延伸至地面以上構成土壤氣采集通道;位于環(huán)狀空間下部空間內的每相鄰兩石英砂濾料層11之間至少設有一干膨潤土層13和一層膨潤土泥漿層12;位于環(huán)狀空間頂層的石英砂濾料層11之上設有一層水泥砂漿層10;
[0011]b)所述的土壤氣探頭2用割縫管或開孔管支座構建，土壤氣探頭2長度不大于20cm，土壤氣探頭直徑不大于5cm，應由惰性材質組成；
[0012]c)在位于環(huán)狀空間頂層的石英砂濾料層11上部填蓋水泥砂漿層10至高出地面不小于10cm，形成高出地面的筒狀水泥臺9，水泥臺底部向四周呈錐形坡狀，錐形底面直徑不小于60cm;同時，應在筒狀水泥臺9的內圈中埋設一截高于水泥臺上平面的PVC套管8;PVC套管8露出地面不小于30cm，導氣管3地上部分應置于PVC套管8內圈，并且在PVC套管頂部設有管堵7;
[0013]d)所述的導氣管3上部接口處設有閥門4，與土壤氣探頭連接的導氣管3由惰性材料制成，導氣管內徑應小于4_ ；
[0014]e)所述的土壤氣探頭2、導氣管3、閥門4、以及導氣管采樣口與采樣栗的連接均采用無油快速密閉接頭。
[0015]所述石英砂濾料濾層11的石英砂濾料的直徑為割縫寬度的2?5倍。
[0016]所述的石英砂濾料層11之上填埋的干膨潤土層13的厚度不小于30cm。
[0017]所述的土壤氣探頭2的上平面應設置在石英砂濾料層頂部邊緣1cm以下位置。
[0018]所述的土壤氣探頭2向上延伸露出地面的導氣管3上標記著下部配套土壤氣探頭2的埋置深度。
[0019]根據以上技術方案提出的這種土壤氣地下水監(jiān)測井的建井方法，由于將其與地下水監(jiān)測井同時設計共建，達到一井兩用的目的。不僅可以降低單獨構建土壤氣監(jiān)測井的建井成本、少占用地和減少施工時間，而且能夠與地下水監(jiān)測井配合使用，達到更為廣泛使用效果。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明的結構示意圖。
[0021 ]圖中:1-地下水井井管2-土壤氣探頭3-導氣管4-閥門5-采樣栗連接頭6-水井井蓋7-氣井堵蓋8-PVC套管9-水泥臺10-水泥砂漿層11-石英砂濾料層12-膨潤土泥漿層13-干膨潤土層A-含水層B-隔水層C-鋼質護壁管D-地表E-地下水水位。
【具體實施方式】
[0022]以下結合說明書附圖進一步闡述本發(fā)明，并給出本發(fā)明的實施例。
[0023]這種土壤氣地下水監(jiān)測井的建井方法，將土壤氣監(jiān)測井與地下水監(jiān)測井同步構建，具體步驟為:
[0024]a)設計、鉆探一土壤氣監(jiān)測井與地下水監(jiān)測井套狀共生的大口徑井，大口徑井的直徑應大于地下水監(jiān)測井直徑與兩倍于土壤氣探頭寬度之和;鉆進過程中使用鋼質護壁管護壁，在鉆進至地下水水位之上時停止鉆進；
[0025]b)以已鉆成的大口徑井為中心，換鉆頭直徑略大于地下水成井井管直徑的小口徑鉆頭繼續(xù)鉆進，形成上大下小整體變徑狀態(tài)的井徑結構;完成地下水監(jiān)測井的施工成井后，在大口徑井體中心安置上部設有水井井蓋的地下水監(jiān)測井井管；
[0026]c)在大口徑井鉆探構成的鋼質護壁管C及地下水井井管I外壁之間形成的環(huán)狀空間內、按照土壤氣監(jiān)測井的設計要求，在地下水水位以上部分分層充填石英砂濾料層11、干膨潤土層13、膨潤土泥漿層12、以及水泥砂漿層10，并按照要求設置土壤氣探頭2及導氣管3;拔出施工時插入的鋼質護壁管C后，即建成與地下水監(jiān)測井配套共用的土壤氣監(jiān)測井。
[0027]其具體的結構及成井方法如下:
[0028]a)取出鋼質護壁管C及地下水井井管I外壁之間存在的土壤，在已取出土壤后形成的環(huán)狀空間內，以地下水含水層頂層面為基底，自下而上地設置若干相隔一定間距的石英砂濾料層11，在除頂層石英砂濾料層11以外的下部各石英砂濾料層11中各埋設一置有導氣管3的土壤氣探頭2，所述的導氣管3向上延伸至地面以上構成土壤氣采集通道;位于環(huán)狀空間下部空間內的每相鄰兩石英砂濾料層11之間至少設有一干膨潤土層13和一層膨潤土泥漿層12;位于環(huán)狀空間頂層的石英砂濾料層11之上設有一層水泥砂漿層10。
[0029]采用這種分層設置土壤氣探頭2的用意在于:使位于這一深度的土壤氣探頭2在實施土壤氣監(jiān)測的時候能夠準確地反應這一深度環(huán)境中的土壤氣的真實狀態(tài)。
[0030]附圖1給出的土壤氣監(jiān)測井共設有自下而上的三層石英砂濾料層11，在其下部兩層石英砂濾料層11各設有一土壤氣探頭2，而設于頂部位置的石英砂濾料層11則沒有設置土壤氣探頭2。而且，在位于底層位置和中間位置的兩層石英砂濾料層11之間自下而上設置了兩層干膨潤土層13和一層膨潤土泥漿層12，并將一層膨潤土泥漿層12設置在上、下兩層干膨潤土層13之間。而在中間位置和頂部位置的兩層石英砂濾料層11之間只自下而上設置了一層干膨潤土層13和一層膨潤土泥漿層12。
[0031]b)所述的土壤氣探頭2用割縫管或開孔管支座構建，土壤氣探頭2長度不大于20cm，土壤氣探頭直徑不大于5cm，應由惰性材質組成；
[0032]c)在位于環(huán)狀空間頂層的石英砂濾料層11上部填蓋水泥砂漿層10至高出地面不小于10cm、形成高出地面的筒狀水泥臺9，水泥臺底部向四周呈錐形坡狀，錐形底面直徑不小于60cm;同時，應在筒狀水泥臺9的內圈中埋設一截高于水泥臺上平面的PVC套管8;PVC套管8露出地面不小于30cm，導氣管3地上部分應置于PVC套管9內圈，并且在PVC套管頂部設有管堵7;
[0033]d)所述的導氣管3上部接口處設有閥門4，與土壤氣探頭連接的導氣管3由惰性材料制成，導氣管內徑應小于4_ ；
[0034]e)所述的土壤氣探頭2、導氣管3、閥門4、以及導氣管采樣口與采樣栗的連接均采用無油快速密閉接頭;不能采用膠的粘合劑作為連接用料。主要作用在于安置站合劑中的某些成分影響采集到的氣體的正確性。
[0035]所述石英砂濾料濾層11的石英砂濾料的直徑為割縫寬度的2?5倍。
[0036]所述的石英砂濾料層11之上填埋的干膨潤土層13的厚度不小于30cm。
[0037]所述的土壤氣探頭)的上平面應設置在石英砂濾料層頂部邊緣1cm以下位置。
[0038]所述的土壤氣探頭2向上延伸露出地面的導氣管3上標記著下部配套土壤氣探頭2的埋置深度。
[0039]采取這種標記的作用主要是能夠正確地了解所采集的氣樣實際深度，對于了解和掌握土壤氣在地下的垂直分布狀態(tài)，便于做出科學合理分析之用。
[0040]實際使用中，只要打開設置在PVC套管8上的氣井堵蓋7，將采樣用的抽氣栗連接到導氣管3上部的采用栗連接頭5上，打開閥門4就能采集到該導氣管3下部土壤氣探頭2所在層為內的土壤內的氣體。在非采用時間應關閉閥門4。
[0041]此外，根據以上技術方案提出的這種土壤氣地下水監(jiān)測井，也可同時應用于地下水的取樣檢測，只要打開設置在PVC套管8上的氣井堵蓋7，并同時取下設置在地下水水井管I上的水井井蓋6，通過地下水的水體取樣裝置就可以提取井體內的地下水供分析水樣之用。
[0042]經實際使用表明:這種與地下水監(jiān)測井配套的土壤氣監(jiān)測井，不僅能夠有效地實現對土壤氣的檢測，而且由于將土壤氣監(jiān)測井與地下水監(jiān)測井配套共建在同一位置，因此還能夠了解地下水監(jiān)測井中地下水中含有氣體的一些變化。這種氣體檢測與水體檢測共處一井的結構形式，特別適用于多學科研究具有一定的積極意義。
[0043]以上僅是本
【申請人】依據基本創(chuàng)意給出的一般性實施例，并不是本技術方案的全部;任何參照本技術方案作出的不具有實質性改進均應屬于本發(fā)明保護的范疇。
【主權項】
1.一種土壤氣地下水監(jiān)測井的建井方法，其特征在于:將土壤氣監(jiān)測井與地下水監(jiān)測井同步構建，具體步驟為: a)設計、鉆探一土壤氣監(jiān)測井與地下水監(jiān)測井套狀共生的大口徑井，大口徑井的直徑應大于地下水監(jiān)測井直徑與兩倍于土壤氣探頭寬度之和；鉆進過程中使用鋼質護壁管護壁，在鉆進至地下水水位之上時，停止鉆進； b)以已鉆成的大口徑井為中心，換鉆頭直徑略大于地下水成井井管直徑的小口徑鉆頭繼續(xù)鉆進，形成上大下小整體變徑狀態(tài)的井徑結構;完成地下水監(jiān)測井的施工成井后，在大口徑井體中心安置上部設有水井井蓋(6)的地下水監(jiān)測井井管； c)在大口徑井鉆探構成的鋼質護壁管(C)及地下水井井管(I)外壁之間形成的環(huán)狀空間內、按照土壤氣監(jiān)測井的設計要求，在地下水水位以上部分分層充填石英砂濾料層(11)、干膨潤土層(13)、膨潤土泥漿層(12)、以及水泥砂漿層(10)，并按照要求設置土壤氣探頭(2)及導氣管(3)，拔出施工時插入的鋼質護壁管(C)后，即建成與地下水監(jiān)測井配套共用的土壤氣監(jiān)測井的建井。2.如權利要求1所述的一種土壤氣地下水監(jiān)測井的建井方法，其特征在于:其具體的結構及成井方法如下: a)取出鋼質護壁管(C)及地下水井井管(I)外壁之間存在的土壤，在已取出土壤后形成的環(huán)狀空間內，以地下水含水層頂層面為基底，自下而上地設置若干相隔一定間距的石英砂濾料層(11)，在除頂層石英砂濾料層(11)以外的下部各石英砂濾料層(11)中各埋設一置有導氣管(3)的土壤氣探頭(2)，所述的導氣管(3)向上延伸至地面以上構成土壤氣采集通道;位于環(huán)狀空間下部空間內的每相鄰兩石英砂濾料層(11)之間至少設有一干膨潤土層(13)和一層膨潤土泥漿層(12);位于環(huán)狀空間頂層的石英砂濾料層(11)之上設有一層水泥砂漿層(10); b)所述的土壤氣探頭(2)用割縫管或開孔管支座構建，土壤氣探頭(2)長度不大于20cm，土壤氣探頭直徑不大于5cm，應由惰性材質組成； c)在位于環(huán)狀空間頂層的石英砂濾料層(11)上部填蓋水泥砂漿層(10)至高出地面不小于10cm，形成高出地面的筒狀水泥臺(9)，水泥臺底部向四周呈錐形坡狀，錐形底面直徑不小于60cm;同時，應在筒狀水泥臺(9)的內圈中埋設一截高于水泥臺上平面的PVC套管(8);PVC套管(8)露出地面不小于30cm，導氣管(3)地上部分應置于PVC套管(8)內圈，并且在PVC套管頂部設有管堵(7); d)所述的導氣管(3)上部接口處設有閥門(4)，與土壤氣探頭連接的導氣管(3)由惰性材料制成，導氣管內徑應小于4_ ； e)所述的土壤氣探頭(2)、導氣管(3)、閥門(4)、以及導氣管采樣口與采樣栗的連接均采用無油快速密閉接頭。3.如權利要求1所述的一種土壤氣地下水監(jiān)測井的建井方法，其特征在于:所述石英砂濾料濾層(11)的石英砂濾料的直徑為割縫寬度的2?5倍。4.如權利要求1所述的一種土壤氣地下水監(jiān)測井的建井方法，其特征在于:所述的石英砂濾料層(11)之上填埋的干膨潤土層(13)的厚度不小于30cm。5.如權利要求1所述的一種土壤氣地下水監(jiān)測井的建井方法，其特征在于:所述的土壤氣探頭(2)的上平面應設置在石英砂濾料層頂部邊緣1cm以下位置。6.如權利要求1所述的一種土壤氣地下水監(jiān)測井的建井方法，其特征在于:所述的土壤氣探頭(2)向上延伸露出地面的導氣管(3)上標記著下部配套土壤氣探頭(2)的埋置深度。
【文檔編號】G01N33/18GK105954464SQ201610250841
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年4月21日
【發(fā)明人】張國臣, 朱遠峰, 李鐵錫, 寧亞濤, 陳德勝, 袁放, 王賀
【申請人】北京中地泓科環(huán)境科技有限公司