摘要
鉆孔壓水試驗主要用于了解巖土體的滲水特性,在工程地質勘察、水庫選址、判定水工建筑對水文地質環境影響等方面的有著重要的作用。本文詳細介紹鉆孔壓水試驗的原理及測試方法。
工程地質勘察中,經常需要了解巖土體的滲水特性。不僅要了解地下水面以下巖土體的滲透特性,而且對地下水面以上巖土體的滲透性往往也給予同樣的重視。前者一般采用抽水或壓水試驗去解決,后者常采用滲水、注水或壓水等試驗來完成。
如在水庫選址過程中,需要測試庫區周邊巖土體的滲水特性,為庫區選址提供參考依據。如果滲水性很強,需要采用工程技術手段進行止水。止水工程結束后,也要檢測止水工程的有效性。
水工建筑物修建以后,往往使環境水文地質條件發生劇烈的變化,尤其是在高壓水頭作用下,不論位于地下水面以上或在其下的裂隙巖體,其滲透性能必然受到較大的影響,因此,只有采用原位模擬性的壓水試驗才能獲得較滿意的結果。
呂榮試驗方法是1933年法國工程師呂榮(M. Lugeon)首先提出的,目前已為大多數國家所采用。其主要特點是:
01鉆孔壓水試驗基本原理
鉆孔壓水試驗是測定裂隙巖體的單位吸水量,并以其換算求出滲透系數,用以說明裂隙巖體的透水性和裂隙性及其隨深度的變化情況,為論證壩基和庫區巖體的完整性和透水程度,以及制定防滲措施和基礎處理方案等提供重要依據。
鉆孔壓水試驗進行
壓水試驗是借助于專門的止水栓塞與孔壁密貼,把一定長度的試驗段隔離開來,然后通過水泵用一定水頭壓力的水壓入試驗段內,使之從孔壁的裂隙向周圍的巖體內滲透,經過一段時間后,其滲透水量最終趨向于一個穩定值Q,即可按下式計算單位吸水量(ω):
ω=Q/(s·L)
s:壓力水頭高度(m),L:試驗段的長度(m)
壓水試驗中,用“劉讓”單位(Lugeon unit)來表示巖石的滲透性,該試驗也是以5m為一試驗段,以10個大氣壓的壓力值進行不少于10分鐘的試驗(只采用一個壓力階段)并按下式計算“劉讓”(Lu)值,1Lu=0.01ω。
Lu=p·Q/L
p:壓水試驗時所采用的壓力(MN/m2),Q:流量(L/min),L:試驗段的長度(m)
高于30m的壩,其壩基巖體的透水性不應超過一個“劉讓”單位,而低于30m的壩,則對壩基巖體透水性的要求可達3個“劉讓”單位。也可根據下式求滲透系數(k):
1“Lu”=10-5cm/s
02鉆孔壓水試驗試驗系統
鉆孔壓水試驗設備主要由壓水系統,量測系統和止水系統三部分組成。
在鉆孔中,目標測試地層內用封堵器進行分隔(圖中黑色部分),然后向該分隔區段施加 10 巴(150 psi)的恒定壓力,通過測試該區段中水的體積變化來計算該地層的滲透率。水的體積變化可以從地面上的水位計中讀出。時間通過秒表計時。
鉆孔壓水試驗的用途:
水箱的安裝
系統總瞰
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