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排水斜孔的合理孔距计算方法

时间:2023-06-26 理论教育 版权反馈
【摘要】:对于大中型工程,近年来有利用基岩裂隙的渗透系数进行模拟试验而确定排水孔孔距。至于如何妥善地确定排水斜孔的孔距,在国内外有关文献上尚未见到任何报道。本节将对排水斜孔孔距有关的问题作如下分析。我们权且称倾向孔内的单条裂隙和倾向孔内的切割裂隙长度在与钻孔轴向成垂直方向的投影长度分别为排水孔的最小孔距和最大孔距。因此,排水孔的孔距应根据切割裂隙排水影响直径来确定。

排水斜孔的合理孔距计算方法

以往,如果排水孔布置不受施工地方限制的话,都是采用铅直孔排水。排水孔孔距的大小,一般工程用工程类比法确定。对于大中型工程,近年来有利用基岩裂隙的渗透系数(假定为各向同性)进行模拟试验而确定排水孔孔距。由于模拟试验所使用的渗透系数不能代表基岩裂隙各向异性的渗透性,其成果在很大程度上带有估定性。至于如何妥善地确定排水斜孔的孔距,在国内外有关文献上尚未见到任何报道。本节将对排水斜孔孔距有关的问题作如下分析。

在同一孔口处,同时钻一个铅直孔和一个倾角70°的斜孔,并在同一试段(相同标高)内进行压水试验,所得透水性指标表明,在同样的岩性段内,斜孔所测得的Lu 值比铅直孔所测得的Lu 值至少要大60%。这意味着斜孔的排水孔距比铅直孔的排水孔距要大。

裂隙岩层的透水性实质上是裂隙的透水性。排除岩层内的地下水,也就是排除裂隙内的地下水。排除地下水的影响范围只能在裂隙内扩展。从裂隙排水的观点出发,所有岩层内的裂隙,无论在平面上还是在剖面上,都可将其分为两类:一类是不与其他裂隙切割的单条裂隙;另一类是与其他裂隙相互切割的裂隙(简称切割裂隙)。排水孔穿越单条裂隙时,排水孔(钻穿透水岩层的落水孔)只能排除倾向孔内的那段裂隙内的地下水;排水孔穿越切割裂隙,排水孔也只能排除倾向孔内的那段切割裂隙内的地下水。我们权且称倾向孔内的单条裂隙和倾向孔内的切割裂隙长度在与钻孔轴向成垂直方向的投影长度分别为排水孔的最小孔距和最大孔距。

在各向异性透水区,按透水性的不同可分为坚硬层状较强透水区(A1),软岩层状微弱透水或不透水区(A2)和A1 与A2 互层透水层区(A3)。(www.xing528.com)

在A1 区内,层面裂隙分布可以认为是无限远的,构造裂隙大都与其相交或相割。3~4组的构造裂隙在平面上的切割点较多。在本区引水建筑物进口基岩面上,在钙质砂岩区内,可见到34条裂隙之间有44个交割点。所谓相交,是指两条裂隙相遇不穿过;交割是两条裂隙相遇而且相互切割。可以想像,如果斜孔遇到34 条裂隙中的一条裂隙,其他33条裂隙都可在饱水条件下发生或强或弱的水力联系。因此,排水孔的孔距应根据切割裂隙排水影响直径来确定。

根据裂隙调查资料,编制了GJMZ程序。用该程序计算了铅直孔和斜孔的最小排水影响直径(表3-9)。表列排水斜孔的倾角为70°,铅直孔倾角为90°。在铅直孔内穿越相对均质区内任意一条裂隙都可算出铅直孔排水相对最小影响直径dgmin,36条裂隙的dgmin值变化于1.88~3.28m之间;36条裂隙的dcmin值变化于4.74~6.92m之间。前者的平均值dgmin=2.32m;后者的平均值dcmin=5.79m。如果用dgmin/2、dcmin/2作为均质区内的排水孔距的话,铅直孔排水最小孔距为2.32m,斜孔排水最小孔距为5.79m。斜孔排水最小孔距是铅直孔排水最小孔距的2.5倍。

表3-9 钻孔排水相对最小影响直径计算表

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