高喷板墙围井抽水试验渗水流量计算

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1、高喷板墙围井抽水试验渗流量计算蓝奉水周垂田卢现海张忠华摘要采用围井抽水试验方法检查高喷板墙质量时,需要确定稳定抽水量Q。在实际工作中，有时确定稳定抽水量比较困难。本文作者根据围井内水位下降和回升之间的水量关系，推导出了围井渗流量计算公式，并对公式的应用条件进行了阐述。由于稳定抽水量等于围井渗流量，利用计算得到的渗流量代替稳定抽水量，可满足计算围井渗透系数的要求。高压喷射灌浆构筑防渗板墙属隐蔽工程施工，其质量检查常用围井方法。围井检查深度不受限制，而且抽完水后可在围井内开挖较深进行直观检查，能较好的反映板墙整体质量。围井检查分注水

2、和抽水试验两种方法。由于人为因素影响，注水试验计算出的渗透系数K值往往偏小，在实际工作中我们以抽水试验结果为主。利用围井抽水试验计算渗透系数K值，关键是确定稳定抽水量Q。在实际工作中，只要板墙质量符合要求，围井渗水量是很小的，其流量往往小于水泵流量。在这种情况下，围井内水位不稳定，稳定抽水量Q就无法确定。实际上，稳定抽水量等于围井渗流量。因此，可通过抽水试验取得的数据来推求围井渗流量，用围井渗流量计算渗透系数。一、围井渗流量计算公式的推导围井抽水试验是在围井中心部位钻孔，下入过滤管，然后在管内抽水，如下图所示。1、渗透系数K值计

3、算公式《高压喷射灌浆技术规范》（讨论稿）推荐K值计算公式为：K=（1）Q·tL·（s/2+h0）·s4式中：K——渗透系数（m/d）Q——稳定抽水量（m/d）t——高喷板墙厚度（m）L——围井中心线处周长(m)s——围井内外水头差(m),s=H-h0H——围井外水位至井底距离（m）h0——围井内水位至井底距离（m）如前所述，实际工作中稳定抽水量Q较难确定。特别是在粉砂地层，当围井内水位降至接近井底时，水泵容易被粉砂堵塞，甚至烧坏电机。针对这种情况，我们认为如果水位降至接近井底时仍不能稳定，可以停止抽水，让水位回升一定高度，利用水

4、位下降和回升之间的水量关系求得围井渗流量Q。2、公式推导如图1所示，如果水位降深h1(m)时的抽水时间为T1(min)，出水量为W(l)，假定这个时段内围井渗流量平均为Q(l/min)，围井含水层中的出水量应为W-QT1，平均每米深围井中的水量为(W-QT1)/h1。如果停止抽水后水位回升h2(m)的时间为T2(min)，围井渗水总量应为h2×(W-QT1)/h2，渗水总量还应等于Q×T2，即：h2×(W-QT1)/h2=Q×T2于是，我们得到渗流量计算公式：Q=（2）W·h2T1·h2+T2·h1式中：T1——抽水时间（min

5、）T2——回升时间（min）W——时段T1的出水量（l）h1——时段T1的水位降深（m）h2——时段T2的水位回升高度（m）Q——时段T1的平均渗流量（l/min）二、公式应用条件1、h1、h2的取值范围从公式的推导过程可以看出，利用公式2求出的渗流量是一个平均值，而Q随水头差的增大而增大，但不是正比例关系。因此，在抽水试验中，应尽可能减小h1、h2的取值。另外，由于不同地层含水量不同，h1、h2必须位于同一地层中。由公式（1）变换得：Q=（3）K·L·（H2－h02）2t从公式3可以看出，Q与h0呈抛物线关系，如下图所示。4从

6、上图可以看出，当h0<0.3H时，Q变化小于9%，Q与h0可近似看成直线关系，h1、h2控制在离围井底0.3H的范围内，其影响对K值的计算可忽略不计。另外，为提高Q的计算精度，h2变化必须控制在h1的范围内。2、水位观测停止抽水后，水泵出水管内的水回流到过滤管内，造成管内水位高于管外水位，此时不宜立即进行水位回升观测，应等滤水管内外水位相同后进行。3、围井内外水头差S由于渗流量Q是水位降深h1时的平均值，故需确定一个S值与Q相对应。因h1<0.3H时，流量变化不大，S与Q近似成正比例关系，S可按h1的中点计算。三、计算实例200

7、1年10月在哈尔滨松花江堤消险加固工程中应用高喷板墙帷幕防渗，工程质量检查采用了开挖、钻孔取样和围井三种方法。现将三标段围井试验情况介绍如下，以资参考。该工程板墙深度25m，高喷孔距2m，水泥用量0.25t/m2，要求K值达到i×10-6cm/s。试验围井为长方形，周长6m，板墙厚度为0.3m。因板墙底部是透水层，围井进行封底，封底深度23m，封底厚1m，故围井深22m。滤水管下至围井底，管径168mm。水位观测从地面起算，出水量用量水桶加水表计量。抽水开始后进行了水位观测，围井外水位埋深5.8m，故H=22-5.8=16.2m

8、。按h0<0.3H的原则，h1从18m开始观测，至21m结束，时间为45min，出水量1540l。水位回升从20.6m开始观测，至20.32m结束，时间10min。从以上叙述可知：L=6m，t=0.3m，H=16.2m，h0=2.5m，s=13.7m，h1=3m