钻孔压水试验的成果与规范-土木工程地质

压水试验属于水文地质试验方法之一，它主要用于测定岩体的透水性，以此判断岩体裂隙性、检验地基处理效果、为工程设计提供水文地质参数等。不论岩体中有无地下水，也不论裂隙透水性强弱，压水试验均可适用。从压水方式及原理上讲，它是一种原位模拟试验。因而，在工程地质勘察中，较之抽水、渗水等水文地质试验更为常用。

压水试验方法如图9-16所示，它是借助于止水栓塞把钻孔的某一段隔离开来，然后通过水泵，用一定压力强迫水向该段岩体内部渗入。当一定压力水头、一定试段长度，经过一段时间后，压入水量达到稳定，试验便告结束。

图9-16　压水实验装置图

1—水箱；2—水泵；3—压力表；4—气泵；5—套管；6—调压计；7—回水管；8—流量计；9—黏土；10—止水栓塞；11—砂砾层；12—裂隙岩体

我国过去一直采用单位吸水量（ω）指标表征压水试验的成果。为了进一步提高压水试验技术水平，加强国际间的交流，1992年由水利部和能源部正式颁布的SL31—2003《水利水电工程钻孔压水试验规程》，规定压水试验的指标为透水率q（单位是Lu）。

1.压水试验设备及要点

压水试验设备主要由压水系统、量测系统和止水系统三部分组成。压水系统包括水箱、水泵和水位计；量测系统包括压力表和流量计；止水系统包括止水栓塞和气泵等。

试验规程规定：应采用在钻进过程中自上而下分段压水，每一试段长度一般取5m，遇到强透水带可适当缩短试段长度，单独进行压水试验；而对弱透水段，可适当加长试段长度。但不宜大于10m。同一试段不宜跨越透水性相差悬殊的两种介质，试验采用三级压力和五个压力阶段[P1－P2－P3－P4（＝P2）－P5（＝P1）]。压力值分别为0.3MPa、0.6MPa和1.0MPa。除单栓塞压水外，在满足一定条件下可用双栓塞压水，试验过程中，每5min观测一次水位，连续两次的水位下降速率均小于5cm/min即认为达到标准，每工1min或2min观测一次流量，连续5次观测读数中最大值与最小值之差小于1L/min，即达稳定，此时的稳定流量作为计算用流量Q。

图9-17　压力零线计算位置图

总压力值S（采用水头值，单位m）的确定。当直接采用自流供水，水柱高即为压力值。采用水泵供水压力表测压，则按下式计算总压力值S，即

(www.xing528.com)

式中　Sn——压力表读数；

Ss——机具压力损失（取值参考压水试验规程）；

Sz——水柱压力，自压力表中心到压力零点距离，压力零点及Sz确定如图9-17所示。

根据每级压力及相应的稳定压入流量值，便可绘制P—Q曲线，由此判断压水试验的质量。倘若P—Q曲线显示了明显的错误，则该试段需重作。总之，压水试验成败和成果可靠性的关键，在于栓塞的止水效果、压力零点确定以及压力和流量观测的精确性。

2.资料整理及成果应用

压水试验指标透水率q的计算公式为

式中　Q3——试段第三级压力值的稳定压入流量，L/min；

l——试段长度，m；

P3——第三级压力值，MPa。

透水率单位Lu的物理含义是：在1MPa（约相当于100m水头值）压力作用下，单位试验段长度的稳定压入流量。

根据透水率可近似地求得岩体渗透系数值。还可与岩芯采取率比较，来判断岩体渗透性与其裂隙（溶穴）发育程度及充填情况。此外，也可用以检测防卫性空间渗帷幕灌浆的质量。压水试验尤其是用于水库建设中。