常规压水试验在岩体透水性分析中的应用

摘要：介绍了常规压水试验在挡水坝加固改造中的设计及应用，并分析了压水试验注意事项。

关键词：压水试验；透水性；稳定流量；渗透系数

压水试验是用高压方式把水压入钻孔，根据岩体吸水量计算了解岩体裂隙发育情况和透水性的一种原位试验。压水试验是用专门的止水设备把一定长度的钻孔试验段隔离出来，然后用固定的水头向这一段钻孔压水，水通过孔壁周围的裂隙向岩体内渗透，最终渗透的水量会趋于一个稳定值。根据压水水头、试段长度和稳定渗入水量，可以判定岩体透水性的强弱。通常以单位吸水量w（升/分•米•米）表示。

1.工程概况

1.1工程简介

东莞市樟木头镇观音山感恩湖挡水坝工程位于国家级观音山森林公园内，靠近观音寺。坝址以上集雨面积0.327km2，属于山塘，按20年一遇洪水设计，100年一遇洪水校核，总库容1.495万m3（原设计）。观音山感恩湖从动工兴建至今约10年。现为确保安全,并查明坝址区的水文地质条件、岩（土）体的渗透性,为观音肚水陂坝除险加固和景观设计提供工程地质和水文地质资料。确定岩石部位做压水试验，钻孔压水试验严格执行《水利水电工程钻孔压水试验规程》。

1.2工程地质与水文地质条件

根据工程施工时提供的岩土工程勘察报告，场地自上而下地层分布见表1：

水文地质条件：场地区域地下水属基岩裂隙水, 具微承压性：主要赋存于变质混合岩风化裂隙中，赋水性中等，含水层厚度因裂隙、节理发育程度不同而差异较大，透水性不均匀，在强风化下部及中风化上部一带透水性较好。钻探期间测得钻孔水位埋深0.40～6.80m。

表1地层分布及特征参数表

2.设计参数

本工程压水试验为常规压水试验,结合造孔采用单栓塞止水，按0.3、0.6和1.0MPa3个压力点5个压力阶段进行试验。压水孔口径为90mm，上部为套管，压水层厚度控制在5～10m，压水栓塞直径为89mm。压水前进行洗孔至砂净水清。

单位吸水量ω按式（1）计算：

式中：

ω―单位吸水量，（L/min•m2）；

Q―钻孔压水的稳定流量，（L/min）；

L―试验段长度，（m）；

P―该试验段压水时所加的总压力，（N/cm2）。

依据《岩土工程手册》对压水试验的条件，

式中：

K―渗透系数，（m/d）。

ω―单位吸水量，（L/min•m2）；

L―试验段长度，（m）；

r―钻孔半径，（m）。

以ZK2号钻孔第一试验段为例,其试验孔基本数据及p―Q曲线图如下:

根据上述各种数据进行计算并综合分析,ZK2号钻孔压水试验结论如下：

①、本次压水第一试验段(中等风化岩层段：3.00-8.60m)单位吸水量为0.280L/min.m2；透水率q为18.4Lu；以最不利因素综合考虑，该层渗透系数K综合取值为2.08×10-4 cm/s。

②、依据《水利水电工程地质勘察规范》GB50287－99综合判断：ZK2号钻孔中等风化混合花岗岩透水性等级为弱透水为主，局部中等透水；微风化混合花岗岩透水性等级为微透水为主，局部弱透水。

3.压水试验注意事项

3.1压水试验同一试段不应跨越透水性相差悬殊的两种岩层相邻试段应相互衔接,可少量重叠,但不应漏段.

3.2当试段位于基岩面以下较浅或岩体较弱时,应适当降低压水试验压力.

3.3在向试段充水之前,应开启排气阀,使管路充分排气,然后再开始试验,否则将对试验结果造成影响.

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