一种土壤气地下水监测井的建井方法
【专利摘要】一种土壤气地下水监测井的建井方法，将土壤气监测井与地下水监测井同步构建；a)设计、钻探一土壤气监测井与地下水监测井套状共生的大口径井，井径应大于地下水监测井直径与两倍于土壤气探头宽度之和；钻进过程中使用钢管护壁，在钻进至地下水水位之上时，停止钻进；b)换成小口径的钻头继续钻进，以钻头直径略大于地下水成井井管直径继续钻进，形成上大下小整体变径状态的井径结构，完成地下水监测井的施工后，安置地下水监测井井管；c)利用大口径井钻探构成的钢管护壁井管及地下水井管之间的空间，按照土壤气监测井的设计要求分层填料、安置土壤气探头及导气管，完成与地下水监测井配套的土壤气监测井的建井。
【专利说明】
一种土壤气地下水监测井的建井方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种土壤气监测井建井技术，尤其是一种土壤气、地下水监测井的建井方法，属于地质科技或环保技术领域。
【背景技术】
[0002]土壤气监测井主要用于监控地球表层土壤内含有的各种气体的产生、变化和运移状态。随着现代人类生产、生活活动的进行，地表土壤层的原始状态承受着严重的负担，土壤层内的物理、化学变化日益引起地球人类的关注；同时，随着现代人类对地球科学的日益深入的研究开发，发现土壤内存在和产生的各种气体不仅和地球科学中的地质科学研究、地震科学研究紧密相关，而且也与因环境污染引发的生态环境恶化紧密相关。因此，通过土壤监测井的设置进一步了解和掌握地球土壤中各种有关气体的运移状态已经成为进行地球环境调查和评价的重要技术手段之一。
[0003]据本
【申请人】多年来对土壤气监测井技术的了解，传统的土壤气监测井大多数采用独立建井的方式，即根据需要在特定的点位根据需要单独建一个专用的土壤气监测井。这种独立构建的土壤气监测井由于功能能单一，因而造成相对的建井成本也比较高。
【发明内容】
[0004]本发明的目的:旨在提出一种较为经济合理的土壤气地下水监测井的建井方法、以及具体的土壤气检测井结构，达到既能够满足土壤气监测井使用的要求，而且也能拓展适用领域，同时又能够大大节约成井成本。
[0005]这种土壤气地下水监测井的建井方法如下:将土壤气监测井与地下水监测井同步构建，具体步骤为:
[0006]a)设计、钻探一土壤气监测井与地下水监测井套状共生的大口径井，大口径井的直径应大于地下水监测井直径与两倍于土壤气探头宽度之和;钻进过程中使用钢质护壁管护壁，在钻进至地下水水位之上时停止钻进；
[0007]b)以已钻成的大口径井为中心，换钻头直径略大于地下水成井井管直径的小口径钻头继续钻进，形成上大下小整体变径状态的井径结构;完成地下水监测井的施工成井后，在大口径井体中心安置上部设有水井井盖的地下水监测井井管；
[0008]c)在大口径井钻探构成的钢质护壁管C及地下水井井管I外壁之间形成的环状空间内、按照土壤气监测井的设计要求，在地下水水位以上部分分层充填石英砂滤料层11、干膨润土层13、膨润土泥浆层12、以及水泥砂浆层10，并按照要求设置土壤气探头2及导气管3;拔出施工时插入的钢质护壁管C后，即建成与地下水监测井配套共用的土壤气监测井。
[0009]其具体的结构及成井方法如下:
[0010]a)取出钢质护壁管C及地下水井井管I外壁之间存在的土壤，在已取出土壤后形成的环状空间内，以地下水含水层顶层面为基底，自下而上地设置若干相隔一定间距的石英砂滤料层11，在除顶层石英砂滤料层11以外的下部各石英砂滤料层11中各埋设一置有导气管3的土壤气探头2，所述的导气管3向上延伸至地面以上构成土壤气采集通道;位于环状空间下部空间内的每相邻两石英砂滤料层11之间至少设有一干膨润土层13和一层膨润土泥浆层12;位于环状空间顶层的石英砂滤料层11之上设有一层水泥砂浆层10;
[0011]b)所述的土壤气探头2用割缝管或开孔管支座构建，土壤气探头2长度不大于20cm，土壤气探头直径不大于5cm，应由惰性材质组成；
[0012]c)在位于环状空间顶层的石英砂滤料层11上部填盖水泥砂浆层10至高出地面不小于10cm，形成高出地面的筒状水泥台9，水泥台底部向四周呈锥形坡状，锥形底面直径不小于60cm;同时，应在筒状水泥台9的内圈中埋设一截高于水泥台上平面的PVC套管8;PVC套管8露出地面不小于30cm，导气管3地上部分应置于PVC套管8内圈，并且在PVC套管顶部设有管堵7;
[0013]d)所述的导气管3上部接口处设有阀门4，与土壤气探头连接的导气管3由惰性材料制成，导气管内径应小于4_ ；
[0014]e)所述的土壤气探头2、导气管3、阀门4、以及导气管采样口与采样栗的连接均采用无油快速密闭接头。
[0015]所述石英砂滤料滤层11的石英砂滤料的直径为割缝宽度的2?5倍。
[0016]所述的石英砂滤料层11之上填埋的干膨润土层13的厚度不小于30cm。
[0017]所述的土壤气探头2的上平面应设置在石英砂滤料层顶部边缘1cm以下位置。
[0018]所述的土壤气探头2向上延伸露出地面的导气管3上标记着下部配套土壤气探头2的埋置深度。
[0019]根据以上技术方案提出的这种土壤气地下水监测井的建井方法，由于将其与地下水监测井同时设计共建，达到一井两用的目的。不仅可以降低单独构建土壤气监测井的建井成本、少占用地和减少施工时间，而且能够与地下水监测井配合使用，达到更为广泛使用效果。
【附图说明】
[0020]图1为本发明的结构示意图。
[0021 ]图中:1-地下水井井管2-土壤气探头3-导气管4-阀门5-采样栗连接头6-水井井盖7-气井堵盖8-PVC套管9-水泥台10-水泥砂浆层11-石英砂滤料层12-膨润土泥浆层13-干膨润土层A-含水层B-隔水层C-钢质护壁管D-地表E-地下水水位。
【具体实施方式】
[0022]以下结合说明书附图进一步阐述本发明，并给出本发明的实施例。
[0023]这种土壤气地下水监测井的建井方法，将土壤气监测井与地下水监测井同步构建，具体步骤为:
[0024]a)设计、钻探一土壤气监测井与地下水监测井套状共生的大口径井，大口径井的直径应大于地下水监测井直径与两倍于土壤气探头宽度之和;钻进过程中使用钢质护壁管护壁，在钻进至地下水水位之上时停止钻进；
[0025]b)以已钻成的大口径井为中心，换钻头直径略大于地下水成井井管直径的小口径钻头继续钻进，形成上大下小整体变径状态的井径结构;完成地下水监测井的施工成井后，在大口径井体中心安置上部设有水井井盖的地下水监测井井管；
[0026]c)在大口径井钻探构成的钢质护壁管C及地下水井井管I外壁之间形成的环状空间内、按照土壤气监测井的设计要求，在地下水水位以上部分分层充填石英砂滤料层11、干膨润土层13、膨润土泥浆层12、以及水泥砂浆层10，并按照要求设置土壤气探头2及导气管3;拔出施工时插入的钢质护壁管C后，即建成与地下水监测井配套共用的土壤气监测井。
[0027]其具体的结构及成井方法如下:
[0028]a)取出钢质护壁管C及地下水井井管I外壁之间存在的土壤，在已取出土壤后形成的环状空间内，以地下水含水层顶层面为基底，自下而上地设置若干相隔一定间距的石英砂滤料层11，在除顶层石英砂滤料层11以外的下部各石英砂滤料层11中各埋设一置有导气管3的土壤气探头2，所述的导气管3向上延伸至地面以上构成土壤气采集通道;位于环状空间下部空间内的每相邻两石英砂滤料层11之间至少设有一干膨润土层13和一层膨润土泥浆层12;位于环状空间顶层的石英砂滤料层11之上设有一层水泥砂浆层10。
[0029]采用这种分层设置土壤气探头2的用意在于:使位于这一深度的土壤气探头2在实施土壤气监测的时候能够准确地反应这一深度环境中的土壤气的真实状态。
[0030]附图1给出的土壤气监测井共设有自下而上的三层石英砂滤料层11，在其下部两层石英砂滤料层11各设有一土壤气探头2，而设于顶部位置的石英砂滤料层11则没有设置土壤气探头2。而且，在位于底层位置和中间位置的两层石英砂滤料层11之间自下而上设置了两层干膨润土层13和一层膨润土泥浆层12，并将一层膨润土泥浆层12设置在上、下两层干膨润土层13之间。而在中间位置和顶部位置的两层石英砂滤料层11之间只自下而上设置了一层干膨润土层13和一层膨润土泥浆层12。
[0031]b)所述的土壤气探头2用割缝管或开孔管支座构建，土壤气探头2长度不大于20cm，土壤气探头直径不大于5cm，应由惰性材质组成；
[0032]c)在位于环状空间顶层的石英砂滤料层11上部填盖水泥砂浆层10至高出地面不小于10cm、形成高出地面的筒状水泥台9，水泥台底部向四周呈锥形坡状，锥形底面直径不小于60cm;同时，应在筒状水泥台9的内圈中埋设一截高于水泥台上平面的PVC套管8;PVC套管8露出地面不小于30cm，导气管3地上部分应置于PVC套管9内圈，并且在PVC套管顶部设有管堵7;
[0033]d)所述的导气管3上部接口处设有阀门4，与土壤气探头连接的导气管3由惰性材料制成，导气管内径应小于4_ ；
[0034]e)所述的土壤气探头2、导气管3、阀门4、以及导气管采样口与采样栗的连接均采用无油快速密闭接头;不能采用胶的粘合剂作为连接用料。主要作用在于安置站合剂中的某些成分影响采集到的气体的正确性。
[0035]所述石英砂滤料滤层11的石英砂滤料的直径为割缝宽度的2?5倍。
[0036]所述的石英砂滤料层11之上填埋的干膨润土层13的厚度不小于30cm。
[0037]所述的土壤气探头)的上平面应设置在石英砂滤料层顶部边缘1cm以下位置。
[0038]所述的土壤气探头2向上延伸露出地面的导气管3上标记着下部配套土壤气探头2的埋置深度。
[0039]采取这种标记的作用主要是能够正确地了解所采集的气样实际深度，对于了解和掌握土壤气在地下的垂直分布状态，便于做出科学合理分析之用。
[0040]实际使用中，只要打开设置在PVC套管8上的气井堵盖7，将采样用的抽气栗连接到导气管3上部的采用栗连接头5上，打开阀门4就能采集到该导气管3下部土壤气探头2所在层为内的土壤内的气体。在非采用时间应关闭阀门4。
[0041]此外，根据以上技术方案提出的这种土壤气地下水监测井，也可同时应用于地下水的取样检测，只要打开设置在PVC套管8上的气井堵盖7，并同时取下设置在地下水水井管I上的水井井盖6，通过地下水的水体取样装置就可以提取井体内的地下水供分析水样之用。
[0042]经实际使用表明:这种与地下水监测井配套的土壤气监测井，不仅能够有效地实现对土壤气的检测，而且由于将土壤气监测井与地下水监测井配套共建在同一位置，因此还能够了解地下水监测井中地下水中含有气体的一些变化。这种气体检测与水体检测共处一井的结构形式，特别适用于多学科研究具有一定的积极意义。
[0043]以上仅是本
【申请人】依据基本创意给出的一般性实施例，并不是本技术方案的全部;任何参照本技术方案作出的不具有实质性改进均应属于本发明保护的范畴。
【主权项】
1.一种土壤气地下水监测井的建井方法，其特征在于:将土壤气监测井与地下水监测井同步构建，具体步骤为: a)设计、钻探一土壤气监测井与地下水监测井套状共生的大口径井，大口径井的直径应大于地下水监测井直径与两倍于土壤气探头宽度之和；钻进过程中使用钢质护壁管护壁，在钻进至地下水水位之上时，停止钻进； b)以已钻成的大口径井为中心，换钻头直径略大于地下水成井井管直径的小口径钻头继续钻进，形成上大下小整体变径状态的井径结构;完成地下水监测井的施工成井后，在大口径井体中心安置上部设有水井井盖(6)的地下水监测井井管； c)在大口径井钻探构成的钢质护壁管(C)及地下水井井管(I)外壁之间形成的环状空间内、按照土壤气监测井的设计要求，在地下水水位以上部分分层充填石英砂滤料层(11)、干膨润土层(13)、膨润土泥浆层(12)、以及水泥砂浆层(10)，并按照要求设置土壤气探头(2)及导气管(3)，拔出施工时插入的钢质护壁管(C)后，即建成与地下水监测井配套共用的土壤气监测井的建井。2.如权利要求1所述的一种土壤气地下水监测井的建井方法，其特征在于:其具体的结构及成井方法如下: a)取出钢质护壁管(C)及地下水井井管(I)外壁之间存在的土壤，在已取出土壤后形成的环状空间内，以地下水含水层顶层面为基底，自下而上地设置若干相隔一定间距的石英砂滤料层(11)，在除顶层石英砂滤料层(11)以外的下部各石英砂滤料层(11)中各埋设一置有导气管(3)的土壤气探头(2)，所述的导气管(3)向上延伸至地面以上构成土壤气采集通道;位于环状空间下部空间内的每相邻两石英砂滤料层(11)之间至少设有一干膨润土层(13)和一层膨润土泥浆层(12);位于环状空间顶层的石英砂滤料层(11)之上设有一层水泥砂浆层(10); b)所述的土壤气探头(2)用割缝管或开孔管支座构建，土壤气探头(2)长度不大于20cm，土壤气探头直径不大于5cm，应由惰性材质组成； c)在位于环状空间顶层的石英砂滤料层(11)上部填盖水泥砂浆层(10)至高出地面不小于10cm，形成高出地面的筒状水泥台(9)，水泥台底部向四周呈锥形坡状，锥形底面直径不小于60cm;同时，应在筒状水泥台(9)的内圈中埋设一截高于水泥台上平面的PVC套管(8);PVC套管(8)露出地面不小于30cm，导气管(3)地上部分应置于PVC套管(8)内圈，并且在PVC套管顶部设有管堵(7); d)所述的导气管(3)上部接口处设有阀门(4)，与土壤气探头连接的导气管(3)由惰性材料制成，导气管内径应小于4_ ； e)所述的土壤气探头(2)、导气管(3)、阀门(4)、以及导气管采样口与采样栗的连接均采用无油快速密闭接头。3.如权利要求1所述的一种土壤气地下水监测井的建井方法，其特征在于:所述石英砂滤料滤层(11)的石英砂滤料的直径为割缝宽度的2?5倍。4.如权利要求1所述的一种土壤气地下水监测井的建井方法，其特征在于:所述的石英砂滤料层(11)之上填埋的干膨润土层(13)的厚度不小于30cm。5.如权利要求1所述的一种土壤气地下水监测井的建井方法，其特征在于:所述的土壤气探头(2)的上平面应设置在石英砂滤料层顶部边缘1cm以下位置。6.如权利要求1所述的一种土壤气地下水监测井的建井方法，其特征在于:所述的土壤气探头(2)向上延伸露出地面的导气管(3)上标记着下部配套土壤气探头(2)的埋置深度。
【文档编号】G01N33/18GK105954464SQ201610250841
【公开日】2016年9月21日
【申请日】2016年4月21日
【发明人】张国臣, 朱远峰, 李铁锡, 宁亚涛, 陈德胜, 袁放, 王贺
【申请人】北京中地泓科环境科技有限公司