利用抽压水确定水文地质参数野外试验探究

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1、利用抽压水确定水文地质参数野外试验探究摘要：为了提高工程的质量，水文地质问题的勘察和研究在工程实际中显得十分必要。文章利用稳定流抽水试验和常规压水试验对辽宁省某地区进行了水文地质勘察，根据现场稳定流抽水试验资料以及常规压水试验资料确定了该地区含水层的渗透系数，判定了该地区岩体的渗透特性。通过试验的结果分析可知，抽压水试验是确定含水层水文地质参数是野外水文地质工作中较为行之有效的方法。关键词：水文地质勘察；抽水试验；压水试验；渗透系数；渗透性特征1引言实践证明，在对工程勘察，设计和施工的过程中，水文地质问题始终是一个极为重要，且易

2、于忽视的问题。首先，水文地质和工程地质二者之间互相联系、相互作用，地下水既是岩土体的组成部分，又是基础工程的环境，地下水不仅影响岩土体工程特性，并且影响建筑物的稳定性和耐久性。其次，在实际的勘察工作中，勘探的成果较少直接涉及水文参数的利用，对于水文地质问题，在大多勘察中只是简单地对天然状态下的水文地质条件作一般性评价。在一些水文地质条件较复杂的地区，由于工程勘察中对水文地质问题研究不深入，设计中又忽视了水文地质问题，经常发生由地下水引发的各种岩土工程危害问题，令勘察和设计处于难堪的境地。文章利用稳定流抽水试验和常规压水试验对辽宁

3、省某地区进行了水文地质勘察，根据现场抽压水试验资料确定了该地区含水层的渗透系数，判定了该地区岩体的渗透特性。2试验方法及基本原理2.1抽水试验抽水试验是指在选定的钻孔中或竖井中，对选定含水层抽取地下水，形成人工降深场，利用涌水量与水位下降的历时变化关系，测定含水层富水程度和水文地质参数的试验。抽水试验按孔数可分为单孔抽水试验、多孔抽水、群孔干扰抽水；按水位稳定性分为稳定流抽水试验和非稳定流抽水试验方法；按抽水孔类型分为完整井和非完整井。文中对试验钻孔进行了稳定流抽水试验。现在人们在计算渗流参数、潜水井水位和流量时常用的稳定流抽水

4、公式是由法国水利学家裘布依于1863年提出的。裘布依为简化复杂的潜水流而作的裘布依假定至今仍是研究潜水流的一个有力的工具［4］。裘布依根据普龙纳的管渠水利学公式：(1)式中：i-渠底倾角的正弦。在管渠断面不变时，该倾角应与水面坡度相等；？字-水流的截面积；？棕-湿周；？自-流速；？琢、？茁-取决于界面糙度的系数。裘布依将含水层假想为无数微细管渠的集合，其中任一管渠中的流速和水力坡度的关系均可用图1表示，继而又假定在一垂直截面(图2中垂直于x轴的虚线)内这些微细渠道均处于相同条件下，故在该截面内任一孔隙，即任一微细渠道的水力坡度及

5、流速均相同。由此得出式(1)中的i、？自，可以代表整个垂直截面上任一点水力坡度及流速。再则,在地下水流速很小的前提下，略去式(1)中的二次方项？茁？自2,即：(2)式(2)与达西定律相符合裘布依认为潜水层的底板是水平的，式(1)中的倾角可以用潜水面代替，而潜水面倾角的正弦就是水力坡度io由于潜水面的倾角一般很小，认为正弦也可以用正切来代替。则可改写成：-dy/dx二？浊？自设流过单位宽度的垂直截面的流量为q,而？自二q/?着y,?着为含水层的孔隙率。又令？浊'=?浊/?着，贝I]:(3)式(2)、(3)是裘布依公式推导的基础。构

6、成这基础的假定条件概拈起来就是：(1)在垂直截面中不同深度各点的水力坡度均相等；(2)该水力坡度就等于该截面的动水曲面的曲面坡度。以上两点就是一般通称的裘布衣假定。除此之外，裘布衣还假定含水层是一平底的圆柱侧面上保持常水头ho；—完整井恰位于圆柱的轴心；井水面与井壁的潜水面相重合，即不存在'‘渗出段”(图2)。这样，图1中的直角座标应易以圆柱坐标；而垂直于x轴的垂直截面也应代之以垂直于r平面的圆柱截面。该截面积为2?仔rh,通过该截面积的流量为Q,它与q的关系为Q=2?仔rq,于是，式(3)可变为：(4)式中，Q由R流至rw时，

7、一直保持常量，即与r无关。将上式积分，以图2所示的边界条件代入，且将？浊'易以k,式(5)即为推得潜水稳定流的裘布依公式：(5)2.2常规压水试验钻孔压水试验室用止水栓赛，把一定长度(一般为5m)的孔段隔离开，然后施加一定的水头，向进行该试验的钻孔压水，水从钻孔壁的岩体裂隙向四周渗透，最终渗透水量趋于一个稳定值。其方法常是自上而下随着钻孔的钻进分段进行。当保持一定压力水头，渗透流量趋于稳定后，根据压力水头、稳定流量和试验段长度，即可计算岩体单位吸水量(？棕)值：?棕=Q/SL(6)式中：Q为压入水量，单位为L/min；L为试验段

8、长度，单位为m；S为试验压力，以水柱高度计，单位为m；?棕为单位吸水量，单位为L/(min•m•m),国外常用吕荣(Lu)表示，lLu一般相当于单位吸水量？棕为0.01L/(min-m•m)时的渗透量。3工程应用辽宁省某地质勘察中，需要查明相关岩体渗透系数及透水