SL 31-2003 水利水电工程钻孔压水试验规程.pdf

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  • 3.3.1压水试验钻孔的孔径宜为 59mm~150mm。

    3.3.1压水试验钻孔的孔径宜为59mm~~150mm。 3.3.2压水试验钻孔宜采用金刚石或合金钻进,不应使用泥浆等 护壁材料钻进。在碳酸盐类地层钻进时,应选用合适的冲洗液。 试验钻孔的套管脚必须止水。 3.3.3在同一地点布置两个以上钻孔(孔距10m以内)时应牛

    试验钻扎的套管脚必须止水 3.3.3在同一地点布置两个以上钻孔(孔距10m以内)时,应先 完成拟做压水试验的钻孔。

    3.3.3在同一地点布置两个以上钻孔(孔距10m以内)时,应先

    桥梁工程3. 4 试验用水与试验人员

    3.4.1试验用水应保持清洁,当水源的泥沙含量较多时, 沉淀措施

    3.4.2 钻孔压水试验人员应经过专门培训,持证上岗。

    4.1.1止水栓塞应符合下列要求: 1 栓塞长度不小于8倍钻孔直径; 2止水可靠、操作方便。 4.1.2宜采用水压式或气压式栓塞。

    4. 1. 1止水栓塞应符合下列要求

    试验用的水泵应符合下列要求: 工作可靠,压力稳定,出水均匀; 2在1MPa压力下,流量能保持100L/min。 水泵出口应安装容积大于5L的稳压空气室

    4.Z.1 试驱用的水泵应付合下列婴求: 1 工作可靠,压力稳定,出水均匀; 2在1MPa压力下,流量能保持100L/min。 水泵出口应安装容积大于5L的稳压空气室。 4.2.2吸水龙头外应有1层~2层孔径小于2mm的过滤网。吸 水龙头至水池底部的距离不小于0.3m。供水调节阀门应灵活可 靠,不漏水,且不宜与钻进共用,

    水龙头至水池底部的距离不小于0.3m。供水调节阀门应灵活可 靠,不漏水,且不宜与钻进共用,

    4.3.1测量压力的压力表和压力传感器应符合下列要求: 1压力表应反应灵敏,卸压后指针回零,量测范围应控制在 极限压力值的1/3~3/4; 2压力传感器的压力范围应大于试验压力。 4.3.2流量计应能在1.5MPa压力下正常工作,量测范围应与水 泵的出力相匹配,并能测定正尚和反向流量。 4.3.3宜使用能测量压力和流量的自动记录仪进行压水试验。

    4.3.5 试验用的仪表应专门保管,不应与钻进共用,并 检定。

    5.1.1现场试验工作应包括洗孔、下置栓塞隔离试段 仪表安装、压力和流量观测等步骤。

    5.1.1现场试验工作应包括洗孔、下置栓塞隔离试段、水位测量、 仪表安装、压力和流量观测等步骤。 5.1.2试验开始时,应对各种设备、仪表的性能和工作状态进行 检查,发现问题立即处理

    5.2.1洗孔应采用压水法,洗孔时钻具应下到孔底,流量应达到 水泵的最大出力。

    当孔口无回水时,洗孔时间不得少于15min

    s.3.1下栓塞前应对压水试验工作管进行检查,不得有破裂、弯 曲、堵塞等现象。接头处应采取严格的止水措施。 5.3.2采用气压式或水压式栓塞时,充气(水)压力应比最大试 段压P:大0.2MPa~0.3MPa,在试验过程中充气(水)压力应 保持不变。

    5.3.3栓塞应安设在岩石较完整的部位,定位应准确。

    5.3.4当栓塞隔离无效时,应分析原因,米取移动栓塞、更换程栓 塞或灌制混凝土塞位等措施。移动栓塞时只能向上移,其范围不 应超过上一次试验的塞位。灌制混凝土塞位的方法按本规程附录 B执行。

    5. 4. 1 下栓塞前应首先观测1次孔内水位,试段隔离后,再观测

    5. 4.2 工作管内水位观测应每隔 5min 进行1 次。当水位下降

    度连续2次均小于5cm/min时,观测工作即可结束,用最 测结果确定压力计算零线

    5.4.3在工作管内水位观测过程中如发现承压水时,应观测承压

    5.5.1在向试段送水前,应打开排气阀,待排气阀连续1 再将其关闭

    5.5.2流量观测前应调整调节阀,使试段压力达到预定值

    5.5.3流量观测工作应每隔1min~2min进行1次。当流量无持

    续增大趋势,耳5次流量读数中最大值与最小值之差小于最终值 的10%,或最大值与最小值之差小于1L/min时,本阶段试验即 可结束,取最终值作为计算值。

    5.5.4将试段压力调整到新的预定值,重复上述试验过程

    5.5.5在降压阶段,如出现水由岩体向孔内回流现象,应记录回

    流情况,待回流停止,流量达到本规程5.5.3规定的标准 结束本阶段试验,

    5.5.6在试验过程中,对附近受影响的露头、并、碱、孔 应进行观测

    5.5.7在压水试验结策前,应检查原始记录是否齐全、正确,发 现问题必须及时纠正。

    6.0.1试验资料整理应包括校核原始记录,绘制P一Q典线,确

    6.0.4当P一Q曲线中第4点与第2点、第5点与第1点的流量 值绝对差不大于1L/min或相对差不大于5%时,可认为基本 重合。

    按式(6.0.4)计算

    A.0.1当使用钻杆作为单管柱栓塞的工作管,且钻杆内径与接 头内径不一致时,应实测管路压力损失。 A.0.2测定压力损失所用的钻杆和接头应与实际使用的规格 一致。 A.0.3测试管路为两套,每套管路总长度不少于40m,第一套与 第二套的长度相差不大于0.2m,但接头数相差3副以上。 A.0.4管路应平置于地面,末端高于首端,两端安装压力表,末 端安装流量计,流量计后的出水口应抬高1m~2m,实测两端压力 表的高差

    L/min,测点不少于15个,管路两端的压力差即为该流量 路压力损失。

    图A压力损失与流送系曲线

    A.0.8各种流量下每副接头的压力损失用式(A)

    各种流量下每副接头的压力损失用式(A)计算:

    附录B混凝土塞位灌制法

    B.0.1当岩石风化破碎,栓塞止水困难时,可采用灌制混凝土塞 立法进行压水试验 B.0.2用较大托径(其直径比下部拟进行压水试验的孔段直径 至少大20mm)钻入风化破碎岩石内2m以上。 B.0.3向孔底注入水泥砂浆,高度不小于2m。必要时并将护壁 套管插至孔底。 B.0.4待凝足够时间后,钻开混凝土及下部孔段,将栓塞置于混 凝土段或套管内进行压水试验。 B.0.5如待试孔段已钻开,则在扩孔灌注混凝土之前,应首先用

    B.0.5如待试孔段已钻开,则在扩孔灌注混凝土之前,应首先用 中粗砂将待试孔段填实。钻开混凝土后,清除试段内填砂,进行 压水试验。

    讨录C用压水试验成果计算岩体渗透系数

    ,1当试段位于地下水位以下,透水性较小(g<10Lu)、F 线为A(层流)型时,可按式(C)计算岩体渗透系数:

    Q n 2元H1. o

    执行本规程时,标准用词应遵守下表规定,

    1.0.1在岩体上或岩体内修建水工建筑物时,必须研究建筑物区 及其影响范围内岩体的透水性。测定岩体渗透性的方法有压水试 验、注水试验、抽水试验等。其中压水试验是最常用的在钻孔内 进行的岩体原位渗透试验。具体做法是在钻进过程中或钻孔结束 后,用栓塞将某一长度的孔段与其余孔段隔离开,用不同的压力 向试段内送水,测定其相应的流基值,并据此计算岩体的透水率。 压水试验成果主要用于评价岩体的渗透特性(透水率大小及 其在不同压力下的变化趋势),并作为渗控设计的基本依据。当条 件简单时,也可用工渗漏计算。

    1.0.2本规程采用吕荣试验作为常规性的压水试验方法

    吕荣试验是世界各国普遍采用的常规性压水试验方法,采用 这种试验方法,有利于国际间的技术含作与交流。 吕荣试验方法从提出至今,经历了一个漫长的发展过程,在 些具体做法上与原始的吕荣试验已有很大的不同。另一方面, 前国际上尚没有统一的压水试验方法,各国的规定之间也存在一 定的差别。因此,在遵循吕荣试验原则的前提下,允许对某些具 体做法作出选择或修改。 针对工程的不同目的和需要,出现了许多专门性压水试验方 法,如测定某一组裂隙渗透性的压水试验、交叉孔压水试验、多 栓塞压水试验、高压压水试验等,这些试验不在本规程规定之内。 惟幕灌浆施工中的压水试验工作应按照相应标推的规定 进行。

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    3. 1.1常用的压水试验方法是用单栓塞隔离试段,随着钻孔的加

    武疗法是用单性墨陶离试段,随看钻孔的加 深自上而下分段进行。本规程推荐此方法作为基本的压水试验方 法。同时还规定,可以使用双栓塞进行压水试验,其主要优点是: (1)试验工作和钻探工作可以部分或全部分离,因而可提高 工效; (2)可以根据孔内实际情况合理地确定栓塞置放位置和试段 长度,试验成果与地质条件之间的相关性较好

    试验段是编制渗透剖面图的基本单位。目前的压水试验,求 得的透水率是试段的平均值,如试段过长,势必影响成果的精度; 如试段过短,又会增加压水试验的次数和费用。国外有关规程中 规定的试段长度在3m~6m之间,多数为5m,与我国规定基本上 一致。在实际操作时,由于诸多因素的影响,试段长度通常不是 整数。 对于地质构造条件特殊(如断层、裂隙密集带、岩溶洞穴 等)的孔段,应根据具体情况确定试段的位置和长度,同时还应 考虑下一试段栓塞止水的可靠性

    3.2压力阶段与压力值

    值宜分别为0.3MPa、0.6MPa和1.0MPa。 (1)多阶段试验的目的。 多个阶段试验的目的,是了解试段岩体流量随压力的变化关 系。大量试验资料表明,压水试验时的压力一一流量关系并非都 是线性的。非线性的压力一一流量关系出现的原因有两类。

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    3.2.2当试段位置埋深较浅(小于15m)时,采用最大试段压力 为1MPa进行试验,可能会导致岩体抬动,故宜适当降低试段 压力。

    3.2.2当试段位置埋深较浅(小于15m)时,采用最大试段压

    压水试验时岩体是否会产生抬动变形,取决于很多因素,如 裂隙中渗透压力的大小和分布情况、上覆岩体自重、上覆岩体的 结构力等,情况各不相同。因此,难以规定具体的不引起岩体抬 动变形的最大试段压力值。各工程在工作开始时,可对浅部试段 进行少量试验,以确定适宜的试段压力。

    3.2.4本条规定了不同情况下压力计算零线的确定原则。这些原

    3.2.4本条规定了不同情况下压力计算零线的确定原则。这些原 则对竖直钻孔和倾斜钻孔都是适用的

    2.5本条规定了管路压力损失的确定方法

    初期的昌荣试验是不考虑管路压力损失的,后来认识到这样 做过于粗糙,因此目前所有的国外规程都规定必须计入管路压力 损失。特别是我国目前使用的钻杆内径与接头内径不一致,管路 压力损失问题更为突出。实测资料表明,当流量较大(如大于50 L/min)时,管路压力损失急剧增大,不计管路压力损失将导致成 果产生较大误差。此外,不计压力损失还会改变P一Q曲线的形 状,使出现B(紊流)型曲线的比例增大。 确定管路压力损失的方法有公式计算和实际测定两种。对内 径不一致的管路,用公式计算与实际测定结果差异较大。因此,当 采用钻杆为工作管进行压水试验时,应测定每米钻杆和每副接头 在不同流量下的压力损失,并编制出图表供现场试验时使用。由 于我国目前使用的钻杆和接头在规格和内表面粗糙度等方面不尽 相同,因此实测工作只能由各单位自行进行,而不能采用全国统 一的图表,

    表1符路压力损失实测表

    注:1.设每根钻杆长5m

    表1自东北勘测设计研究院实测的管路压力损失资料(钻 杆外径50mm,内径38mm;接头外径50mm,内径22mm)。从该 表可以看出,管路压力损失随流量的增无而急剧增大,且压力损 失主要产生在接头部位

    3.3.1我国水利水电工程地质钻探的常用孔径为59mm~ 91mm,少数可达150mm。试验钻孔的孔径对压水试验成果有影 响,但一般这种影响很微小,可以忽略不计。孔径特大或特小的 钻孔,其渗流的边界条件差异较大,因此,在将这类钻孔的压水 武验成果与常规直径钻孔的压水试验成果作对比之前,应进行专 门的试验论证。

    3.3.2为了减少岩粉堵塞裂隙,压水试验钻孔最好采用

    3.2为了减少岩粉堵塞裂隙,压水试验钻孔最好采用金刚 合金钻进。采用泥浆等护壁材料钻进使孔壁上形成一层泥膜 塞裂隙,因此压水试验钻孔不应使用泥浆、植物胶等护壁 占进。

    时,离子型乳化液将变成钙镁盐,导致乳化严重破乳。此外,石 灰岩、白云岩及其他含二价金属元素的岩石对活性剂有强烈吸附 作用,也将使乳化液严重破乳,故在碳酸盐类岩石中钻进压水试 验钻孔时,应选用合适的冲洗液, 为了使钻进时冲洗液能在孔口返出,减少岩粉堵塞裂隙的机 会,同时当栓塞止水无效时,水能返出孔口,易于发现,规程要 求试验钻孔的套管脚必须进行止水。

    3.3.3为了防止由于钻孔相距过近,压水试验时产生水

    影响试验成果的真实性,故本条规定,茹在1m范围内布置两个 以上钻孔时,应先完成拟进行压水试验的钻孔。

    4.1.1关于水程塞长度问题,东北勘测设计研究院曾进行电拟 试验,以比较不同栓塞长度的绕渗量大小(假设地层的渗透性为 均质)。试验结果表明,当栓塞长度达到7.5倍钻孔孔径时,绕渗 墨增加速度减缓。伯利斯(J.C.Bliss)和拉许顿(K.R, Rushton)用数学模型研究栓塞长度的影响,得出类似的结论。因 此,规程中规定止水栓塞长度不小于试验钻孔孔径的8倍。此外, 从保持栓塞附近岩体的渗流稳定性角度出发,也要求栓塞有一定 的长度,

    的长度。 4.1.2止水栓塞是压水试验的关键设备。目前国内使用的止水栓 塞有双管循环式、单管顶压式、水压式和气压式4种类型。双管

    4. 1.2止水栓塞是压水试验的关键设备。目前国内使用的止

    污水标准规范范本4. 1. 2 止水栓塞是压水试验

    塞有双管循环式、单管顶压式、水压式和气压式4种类型。双管 循环式栓塞的优点是不存在管路压力损失,缺点是需要下两套管 子,对小口径金刚石钻孔不适用,且操作费时,钻孔较深时无其 婚批。双管循环式栓塞目前已很少采用。单管换压式栓塞的优点 是操作简单,缺点是栓塞长度较短,当孔壁岩石较破碎时止水效 果较差。水压式栓塞和气压式栓塞的共同特点是胶囊易与孔壁紧 贴,即使在孔壁不太平直的情况下,也能实现面接触,且栓塞较 长、止水可靠性好,对不同孔径、孔深的钻孔均能适应,操作比 较方便。因此,本规程建议优先选用气压式栓塞或水压式栓塞。

    4.2.1对供水设备的基本要求是压力稳定、出水均匀,在1MPa 压力下流量能保持100L/min。应当指出,上述供水能力只能使岩 体透水率小于20Lu的试段达到预定的最大试验压力1MPa。因 此,当坝址的岩体透水性普遍较大时,应选用供水能力更大的水 绿。如能满足试验压力的要求,宜选用电动离心泵。当采用往复

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    式水泵时,应在出水口处安设容积不小于5L的稳压空气室电缆标准规范范本,以提 高出水口压力的稳定性

    高出水口压力的稳定性。 4.2.2为广保持试验用水清洁,吸水龙头外应包设过滤网,并与 水池底部保持不小于0.3m的距离。 供水调节阀门应灵活可靠,使压力能迅速调整至预定值

    水池底部保持不小于0.3m的距离。 供水调节阀门应灵活可靠,使压力能迅速调整室预定值

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