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1、水利水电工程钻孔压水试验规程 SL 2592 条文说明水利水电工程钻孔压水试验规程SL 2592条文说明修订说明1 总则2 基本规定3 试验设备4 现场试验5 试验资料整理 本规程共分五章48条，五个附录。本说明是按规程正文的章节条顺序编写的。五个附录未编写说明。 本条文说明由王行本编写。 水利水电工程钻孔压水试验规程修订组1 总 则10. 1 在岩体上或岩体内修建水工建筑物时，必须研究建筑物附近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
2、孔段隔离开，用不同的压力向试段内送水，测定其相应的流量值，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），并作为防渗帷幕设计的基本依据。当条件简单时，也可用于渗漏量计算。102 本条有两点需要加以说明： 一、本规程采用吕荣试验作为常规性的压水试验方法 吕荣试验方法是1933年吕荣（MLugeon）首先提出的，在实践中经过多次修正而臻于完善，目前已为大多数国家所采用。这种试验方法的主要特点是： （1）采用多级压力、多阶段循环的试验方法。 （2）试验压力较大，最大压力通常为1MPa。 （3）每阶段的试验时间较短，一般为10min左右。 （4
3、）用吕荣值（lu）作为岩体透水率的单位。 与水利水电工程钻孔压水试验规程（SDJ1678）（以下简称原规程）相比，本规程推荐的方法具有如下优点： （1）能了解在不同压力下以及在最大压力前、后同一压力下岩体透水性的变化情况，所得资料更加丰富、全面。 （2）能取得多组数据，可以互相校核，所得资料更为可靠。 （3）每次试验所用的时间与原规程基本相同。 （4）成果表达方式与国际通用标准一致，有利于国际间的工程合作和技术交流。 二、专门性的压水试验方法 近年来，在防渗设计和计算中，更普遍地采用有限元法和其它数学方法，因此对水文地质参数提出了更高的要求，即不再满足于求得单位长度孔段的平均渗透性，还希望了解
4、岩体渗透性的非均质性和方向性。为了达到这个目的，许多研究者针对具体工程的特点和需要，提出并采用了各种非常规的压水试验方法。这些方法可归纳为如下几个方面： （）使压水试验时的边界条件和渗流状态尽量与理论一致 （1）测定一组裂隙的渗透性 首先根据地质测绘和裂隙统计资料，确定出该场地的主要裂隙组，据此设计钻孔方位，使试段只包含一组裂隙，且与之正交（图1.0.21）。 路易斯（CLouis）和麦尼（YNTMaini）在法国的大麦森（Grand Maison）坝采用了上述方法，求得各主要裂隙组的方向渗透性，并据此设计坝基的帷幕和排水设施。我国小浪底工程也做过类似的试验。 苏联制定了专门的压气试验规范。别
5、亚吉奥（EBiagio）和迈尔沃尔（F. Myrvoll）也做过这种试验。 （4）自由振荡试验 这种试验方法是艾德尔（K.H.Idel）提出的。方法是用栓塞隔离试段，输入压缩空气迫使地下水位下降一定幅度，然后迅速打开排气阀，使压缩空气排出钻孔，观测水位从振荡到静止的过程，并据此计算岩体的渗透性。10. 3 本规程的适用范围是水利水电工程地质勘察中的压水试验工作。帷幕灌浆施工过程中的压水试验工作应按照专门的规定进行。2 基 本 规 定21 试验方法与试段长度211 常用的压水试验方法是用单栓塞隔离试段，随着钻孔的加深自上而下地分段进行。本规程仍推荐此方法作为基本的压水试验方法。同时还规定，在满足
6、一定条件下，也可以采用双栓塞自上而下或自下而上地分段进行试验。 现就双栓塞试验问题作如下说明： 一、双栓塞试验的优缺点 双栓塞试验的优点是： （1）试验工作与钻探工作可以部分或全部分离，因而费用较低。 （2）某些操作步骤（如洗孔、水位测量等）可以合并进行，试验时间较短。 （3）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。 双栓塞试验的缺点是： （1）双栓塞（特别是下栓塞）的止水可靠性不易检验。 （2）由于钻程较长，岩粉堵塞裂隙的可能性增大。 二、关于双栓塞设备及其止水可靠性 工作可靠的双栓塞设备，是进行双栓塞试验的前提。目前，国际市场上已有多种双栓
7、塞，国内东北勘测设计院等单位进行研究试制，根据生产性试验的资料，其效果比较好，并已通过鉴定。对于双栓塞的工作可靠性及其检验问题，从结构上采取了下列措施： （1）增大栓塞长度。 （2）使下栓塞的工作状态与上栓塞严格同步。 （3）在下栓塞下部设置测压管或传感器。 （4）用水管将下栓塞下部与上栓塞上部连通，若下栓塞漏水，上栓塞上部的水位就将上升。 通过试验，证明双栓塞工作状态良好。据国外的试验资料（例如皮尔逊和莫尼、布拉辛顿和瓦特豪尔），试验时也均未发现栓塞有漏水现象，说明设备问题是可以解决的。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
8、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，试验钻孔的套管脚应进行止水。233 为了防止由于钻孔相距过近，在压水试验时产生水流串通而影响试验成果的真实性，故本条规定，如在10m范围内，布置两个以上钻孔时，应先钻进压水试验钻孔。3 试 验 设 备31 止水栓塞3. 11 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、水压式和气压式四种类型。双管循环式栓塞的优点是不必考虑管路压力损失，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，钻孔较深时尤其如此，这种栓塞目前已很少采用。单管顶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
9、较破碎时止水效果较差。水压式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。水压式栓塞的缺点是试验结束后胶囊内的水不易排放干净。气压式栓塞的缺点是在钻场上需要有一套高压充气装置。从止水可靠性的观点出发，本规程建议优先选用气压式或水压式栓塞。3. 12 关于止水栓塞长度问题，东北院曾进行电拟试验，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75倍钻孔孔径时，绕渗量增加速度减缓。伯利斯（JCBliss）和拉许顿（KRRushton）用数学模型研究栓
10、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7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。32 供水设备321 自流供水是压水试验的最佳供水方法，它使压水试验能在静水压力下进行，压力稳定，在条件允许时宜优先采用。322 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100Lmin。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泵。如能满足试验压力的要求，宜选用电动离心泵。当采用往复式水泵时，应在出水口处安设容积
11、不小于5L的稳压空气室，以提高出水口压力的稳定性。323 为了保持试验用水清洁，滤水器上应包设过滤网，并与水池底部保持一定距离（不小于0.3m）。 供水调节阀门应灵活可靠，使压力能迅速调整至预定值。33 量测设备331 国内研制的试段压力计有昆明勘测设计院的SCY1型钻孔压水试段测压仪和成都勘测设计院的ZS1000型水文地质综合测试仪。它们都是用压力传感器量测试段内的压力变化，用电缆传到地面，通过二次仪表显示或记录压力值。这两种仪器均已通过鉴定。 压力表目前仍是主要的测压工具。压力表的工作压力应保持在有效范围内（即极限压力值的 13至 34）。鉴于吕荣试验所用的压力值变化幅度较大，为满足上述要
12、求，试验期间必须更换压力表。332 目前我国在压水试验时所用的流量计实际上是表示累计水量的水表，这种水表只有和测时计联合使用，并通过计算才能得出流量值。本规程规定每隔一或二分钟测读一次流量，用这种水表既无法直观地反映出流量的瞬时变化，又易发生差错。目前我国市场上尚没有能完全满足压水试验需要的流量计（量测范围为1 100Lmin，能测定正向和反向流量），有待进一步研制、选型。33. 3 目前我国的地下水位量测设备，大多是在导线的一端接测头，另一端接万能表。导线无专用线架，也不能显示深度，要靠人工丈量；测头规格不一，绝缘不好，往往反应不灵，或出现误读。334 本条规定试验用仪表应专管专用，并定期校
13、正。4 现 场 试 验4. 1 操作程序4. 11 本条概述了压水试验现场工作的基本操作步骤。当采用双栓塞进行压水试验时，某些步骤（洗孔、水位测量、仪表安装等）可以简化。4. 12 本条强调在试验前应对各种设备、仪表进行检查。4. 2 洗孔4. 21 关于洗孔方法，本规程规定一般情况下采用压水洗孔法，当对洗孔有较高要求时，宜采用活塞抽吸洗孔法。 压水洗孔法是国内外常用的洗孔方法，即将大量清水送入孔内，使孔内岩粉随回水带出。为了使水能在全孔内循环，增加洗孔效果，洗孔时钻具应下到孔底，流量应达到水泵的最大出力。 活塞抽吸洗孔法在供水水井中已被广泛应用，其原理是快速上下提动活塞，使活塞以下的孔段产生
14、负压，从而将附在孔壁上以及进入钻孔孔壁附近的裂隙内的岩粉吸出。这种方法设备简单, 操作方便。用金刚石钻进的钻孔，由于孔壁规整，活塞造成的抽吸作用更大，因而效果更好。但在岩石比较破碎的孔段，用此法洗孔可能导致孔壁坍塌，故不宜采用。 原规程曾列入抽水洗孔法，但因为地面水泵吸程有限，而用抽筒抽水，水量小，效果差，实际上很少采用，故本规程没有列入这种洗孔方法。 有的作者（如布拉辛顿和瓦特豪尔）还介绍过空气洗孔法，即向孔内注入压缩空气，使之形成水、空气和岩粉的混合物，研磨孔壁并清除孔内的沉淀物，效果不错。考虑到我国大多数钻探现场没有空压设备，故规程中未列入。4. 22 本条规定了洗孔的结束标准。原规程中还有一条标准：“取粉管不满”，因目前金刚石钻孔的洗孔钻具中没有取粉管，故予取消。4. 3 试段隔离431 本条强调下塞前应检查工作管和防止接头处漏水。4. 32 为了保证气压式或水压式栓塞的隔离效果，充气（水）压力应大于该试段的最大试验压力，并在整个试验过程中保持不变。4. 33 要提高试段隔离工作的质量，一是要有性能良好的止水柱塞。二是要选择适当的柱塞位置。国外有关规程十分强调栓塞位置的选择，例如英国场地勘察标准（BSS93O：1981）中要求，在确定栓塞位置时，除了仔细观察钻孔岩芯外，还应进行测井或电视观测。4. 34 当试段隔离无效时，应及时采取措施，不允许轻易放弃该
