摘要
钻孔压水试验主要用于了解岩土体的渗水特性,在工程地质勘察、水库选址、判定水工建筑对水文地质环境影响等方面的有着重要的作用。本文详细介绍钻孔压水试验的原理及测试方法。
工程地质勘察中,经常需要了解岩土体的渗水特性。不仅要了解地下水面以下岩土体的渗透特性,而且对地下水面以上岩土体的渗透性往往也给予同样的重视。前者一般采用抽水或压水试验去解决,后者常采用渗水、注水或压水等试验来完成。
如在水库选址过程中,需要测试库区周边岩土体的渗水特性,为库区选址提供参考依据。如果渗水性很强,需要采用工程技术手段进行止水。止水工程结束后,也要检测止水工程的有效性。
水工建筑物修建以后,往往使环境水文地质条件发生剧烈的变化,尤其是在高压水头作用下,不论位于地下水面以上或在其下的裂隙岩体,其渗透性能必然受到较大的影响,因此,只有采用原位模拟性的压水试验才能获得较满意的结果。
吕荣试验方法是1933年法国工程师吕荣(M. Lugeon)首先提出的,目前已为大多数国家所采用。其主要特点是:
01钻孔压水试验基本原理
钻孔压水试验是测定裂隙岩体的单位吸水量,并以其换算求出渗透系数,用以说明裂隙岩体的透水性和裂隙性及其随深度的变化情况,为论证坝基和库区岩体的完整性和透水程度,以及制定防渗措施和基础处理方案等提供重要依据。
钻孔压水试验进行
压水试验是借助于专门的止水栓塞与孔壁密贴,把一定长度的试验段隔离开来,然后通过水泵用一定水头压力的水压入试验段内,使之从孔壁的裂隙向周围的岩体内渗透,经过一段时间后,其渗透水量最终趋向于一个稳定值Q,即可按下式计算单位吸水量(ω):
ω=Q/(s·L)
s:压力水头高度(m),L:试验段的长度(m)
压水试验中,用“刘让”单位(Lugeon unit)来表示岩石的渗透性,该试验也是以5m为一试验段,以10个大气压的压力值进行不少于10分钟的试验(只采用一个压力阶段)并按下式计算“刘让”(Lu)值,1Lu=0.01ω。
Lu=p·Q/L
p:压水试验时所采用的压力(MN/m2),Q:流量(L/min),L:试验段的长度(m)
高于30m的坝,其坝基岩体的透水性不应超过一个“刘让”单位,而低于30m的坝,则对坝基岩体透水性的要求可达3个“刘让”单位。也可根据下式求渗透系数(k):
1“Lu”=10-5cm/s
02钻孔压水试验试验系统
钻孔压水试验设备主要由压水系统,量测系统和止水系统三部分组成。
在钻孔中,目标测试地层内用封堵器进行分隔(图中黑色部分),然后向该分隔区段施加 10 巴(150 psi)的恒定压力,通过测试该区段中水的体积变化来计算该地层的渗透率。水的体积变化可以从地面上的水位计中读出。时间通过秒表计时。
钻孔压水试验的用途:
水箱的安装
系统总瞰