压水试验在深钻孔中的应用

　　摘要：对水利水电工程中高压深孔钻孔压水试验的实际应用进行了分析。
　　关键词：高压深孔压水试验；岩体透水性；裂隙溶蚀
　　1.引言
　　钻孔压水试验的主要任务是测定岩体的透水性，为评价岩体的渗透特性和设计渗控措施提供基本资料。
　　现行行业标准《水利水电工程钻孔压水试验规程》SL31-2003规定的水利水电钻孔压水试验方法中，流量数据观测采用流量表，压力数据观测采用压力表。流量表和压力表均布置在孔外，试验压力的得出需综合考虑试验条件并经过计算，才能得出其数值。而压水规范规定，采用三级压力五个阶段的压水试验，即三级全压力分别按0.3MPa、0.6MPa和1.0MPa控制。
　　而工程实际情况，严格按照规范规定来做往往不适用。某工程中钻孔压水试验条件为：
　　（1）钻孔深度大，具有几百米水头，属深孔压水；
　　（2）地下水位藏较深，试验段大部分为干深孔条件；
　　为此针对某工程实际情况，调整现场钻孔压水试验技术原则要求（未涉及的内容仍然按照规程SL31-2003要求执行）如下：
　　当岩体相对完整无大量漏水现象时：
　　（1）孔深100m之内，由于其试验条件基本符合《水利水电工程钻孔压水试验规程》SL31-2003条件，基本可以按照吕荣压水试验方法实施，压力控制采用表压控制进行，分别按0.3MPa、0.6MPa和1.0MPa，按全水头计算吕荣值。
　　（2）孔深在100~200m，水文地质试验条件已超出《水利水电工程钻孔压水试验规程》SL31-2003规定压水试验方法应用条件，但实际试验段压力差值相对较小，此段可以模糊地认为比较贴近压水试验方法应用条件，现场实施时还以规范要求进行，即压力控制以表压测值调节试验过程。压力控制采用表压控制进行，分别为0.1MPa、0.3MPa和0.6MPa，计算时按全水头计算吕荣值。
　　（3）孔深大于200m，试验条件已严重超出《水利水电工程钻孔压水试验规程》SL31-2003规定压水试验方法应用条件，且孔内净水头已大于2MPa，因此建议采用单点简易法进行，即给定压水试验压力为固定值，然后在此条件下观察岩体吸水量。结合某工程中最大水头约为220m，按表压0.1Mpa实施压水试验，以全水头值计算吕荣值。
　　当岩体完整性差且有较大漏水现象时：
　　以现有供水设施满负荷向孔内供水，基本按常水头进行注水试验。
　　（1）当漏量较大，无法保证常水头进行注水试验时，只观测最终最大流量，估算单米渗透量。
　　（2）当现有供水设施满负荷向孔内供水，可以进行常水头注水试验时，近视认为上部岩体为非透水层，然后观测稳定水头下稳定流量，稳定标准参考《水利水电工程注水试验规程》SL345-2007中相应条款，并估算其渗透系数。
　　（3）在漏水量较大时，钻进要封孔，以尽可能按5m长度进行试验，在无法保证标准试段长度（5m）时，按实际进尺长度进行，但不应小于2m。
　　2.压水试验及结果
　　以某工程深350m的钻孔为例，进行说明。
　　钻孔开孔直径130mm，终孔直径91mm，钻孔所在区域为低山丘陵区，海拔590~932m，岩性为巨厚层灰岩及厚层生物灰岩。钻孔共进行了67段压水试验，其中0~100m是严格按照SL31-2003中规定的压水试验方法，200~350m采用本文所述方法。所得压水试验结果如表1。
　　表1压水试验结果
　　试验段 试段孔深（m） 透水率（Lu） P-Q曲线类型 试验段 试段孔深（m） 透水率（Lu） P-Q曲线类型
　　1 4.6~9.6 3.2 B 35 174.5~179.5 1.58 A
　　2 9.6~14.6 2.8 B 36 179.5~184.5 1.58 A
　　3 14.6~19.6 2.57 E 37 184.5~189.5 1.51 A
　　4 19.6~24.6 2.62 E 38 189.5~194.5 1.42 A
　　5 24.6~29.6 3.72 B 39 194.5~199.5 1.18 A
　　6 29.6~34.6 3.03 B 40 199.5~204.5 5.3 
　　7 34.6~39.6 3.27 B 41 204.5~209.5 5.39 
　　8 39.6~44.6 5.56 A 42 209.5~214.5 5.64 
　　9 44.6~49.5 6.06 A 43 214.5~219.5 5.1 
　　10 49.5~54.5 13.43 D 44 219.5~224.5 3.76 
　　11 54.5~59.5 7.36 C 45 224.5~229.5 3.88 
　　12 59.5~64.5 4.1 C 46 229.5~234.5 3.02 
　　13 64.5~69.5 1.93 A 47 234.5~239.5 2.91 
　　14 69.5~74.5 2.06 A 48 239.5~244.5 2.62 
　　15 74.5~79.5 1.86 A 49 244.5~249.5 2.2 
　　16 79.5~84.5 2.45 A 50 249.5~254.5 2.1 
　　17 84.5~89.5 2.25 A 51 254.5~259.5 1.92 
　　18 89.5~94.5 1.85 B 52 259.5~264.5 1.84 
　　19 94.5~99.5 1.66 A 53 264.5~269.5 1.74 
　　20 99.5~104.5 2.4 A 54 269.5~274.5 1.54 
　　21 104.5~109.5 2.74 B 55 274.5~279.5 1.34 
　　22 109.5~114.5 2.69 B 56 279.5~284.5 1.3 
　　23 114.5~119.5 2.66 A 57 284.5~289.5 1.14 
　　24 119.5~124.5 2.15 A 58 289.5~294.5 1.11 
　　25 124.5~129.5 2.15 A 59 294.5~299.5 0.96 
　　26 129.5~134.5 1.8 A 60 299.5~304.5 0.86 
　　27 134.5~139.5 1.69 E 61 304.5~309.5 0.76 
　　28 139.5~144.5 2.09 A 62 309.5~314.5 0.85 
　　29 144.5~149.5 1.79 A 63 314.5~319.5 0.74 
　　30 149.5~154.5 3.28 A 64 319.5~324.5 1.09 
　　31 154.5~159.5 1.59 A 65 324.5~329.5 0.8 
　　32 159.5~164.5 1.59 A 66 329.5~334.5 1.03 
　　33 164.5~169.5 1.56 A 67 334.5~339.5 0.88 
　　34 169.5~174.5 1.63 A    
　　通过统计分析200m以上压水试验，曲线类型A(层流)型、B(紊流)型、C(扩张)型、D(冲蚀)、型E(充填)型都有，但主要是A(层流)型，39段压水试验中有25段为A(层流)型，占64.1%。200m以下38段压水试验因采用单点简易法进行试验，未进行P-Q曲线类型分析。本钻孔未进行注水试验。
　　3.试验结果分析
　　根据试验结果，分析裂隙岩体透水率随深度的变化规律可知，透水率随深度的增加有明显的降低趋势，这主要是因为地应力是随着深度的增加而增大，导致了裂隙张开度的减小，透水率会随之降低。个别试验段随深度的增加透水率反而增大，这是由于工程区处于碳酸盐岩地区，透水率的增大于裂隙的溶蚀程度有关。0~200m段压水试验P-Q曲线类型A(层流)型占64.1%，说明在试验过程中裂隙状态没有发生变化。本钻孔压水试验很好的反映了工程区裂隙岩体的渗流状况。
　　4.结论
　　通过对本钻孔压水试验的分析，并与严格按照SL31-2003规定的钻孔压水试验方法所得出的结果比较，得出以下结论：
　　（1）采用本钻孔压水试验方法所得出的压水试验Lu值能真实反映岩体透水性的变化规律。
　　（2）采用本钻孔压水试验方法能真实的测出工程区岩体的透水率，为工程设计、施工提供可靠数据。
　　参考文献
　　[1]SL31-2003，水利水电工程钻孔压水试验规程
　　[2]SL345-2007，水利水电工程注水试验规程
　　[3]殷黎明、杨春和、罗超文等.高压压水试验在深钻孔中的应用.岩土力学,2005,第26卷(第十期):1692－1694.

《压水试验在深钻孔中的应用》

本文由职称驿站首发，您身边的高端学术顾问

文章名称： 压水试验在深钻孔中的应用

文章地址： https://m.zhichengyz.com/p-18933