[分享]一种快速了解岩土体渗水特性的试验方法

发表于2021-01-07     206人浏览     1人跟帖     总热度:327  


摘要
钻孔压水试验主要用于了解岩土体的渗水特性,在工程地质勘察、水库选址、判定水工建筑对水文地质环境影响等方面的有着重要的作用。本文详细介绍钻孔压水试验的原理及测试方法。

工程地质勘察中,经常需要了解岩土体的渗水特性。不仅要了解地下水面以下岩土体的渗透特性,而且对地下水面以上岩土体的渗透性往往也给予同样的重视。前者一般采用抽水或压水试验去解决,后者常采用渗水、注水或压水等试验来完成。

一种快速了解岩土体渗水特性的试验方法_1

如在水库选址过程中,需要测试库区周边岩土体的渗水特性,为库区选址提供参考依据。如果渗水性很强,需要采用工程技术手段进行止水。止水工程结束后,也要检测止水工程的有效性。
水工建筑物修建以后,往往使环境水文地质条件发生剧烈的变化,尤其是在高压水头作用下,不论位于地下水面以上或在其下的裂隙岩体,其渗透性能必然受到较大的影响,因此,只有采用原位模拟性的压水试验才能获得较满意的结果。
一种快速了解岩土体渗水特性的试验方法_2



目前,国外采用较多的原位岩土渗透性测试方法就是刘让试验或者吕荣试验,在中国通常称之为钻孔压水试验
吕荣试验方法是1933年法国工程师吕荣(M. Lugeon)首先提出的,目前已为大多数国家所采用。其主要特点是:
  • 采用多级压力、多阶段循环的试验方法。
  • 试验压力较大,最大压力通常为1MPa。
  • 每阶段的试验时间较短,一般为10min左右。
  • 用吕荣值(lu)作为岩体透水率的单位。


01

钻孔压水试验
基本原理


钻孔压水试验是测定裂隙岩体的单位吸水量,并以其换算求出渗透系数,用以说明裂隙岩体的透水性和裂隙性及其随深度的变化情况,为论证坝基和库区岩体的完整性和透水程度,以及制定防渗措施和基础处理方案等提供重要依据。
一种快速了解岩土体渗水特性的试验方法_3
钻孔压水试验进行
压水试验是借助于专门的止水栓塞与孔壁密贴,把一定长度的试验段隔离开来,然后通过水泵用一定水头压力的水压入试验段内,使之从孔壁的裂隙向周围的岩体内渗透,经过一段时间后,其渗透水量最终趋向于一个稳定值Q,即可按下式计算单位吸水量(ω):
ω=Q/(s·L)
s:压力水头高度(m),L:试验段的长度(m)
压水试验中,用“刘让”单位(Lugeon unit)来表示岩石的渗透性,该试验也是以5m为一试验段,以10个大气压的压力值进行不少于10分钟的试验(只采用一个压力阶段)并按下式计算“刘让”(Lu)值,1Lu=0.01ω。
Lu=p·Q/L 
p:压水试验时所采用的压力(MN/m2),Q:流量(L/min),L:试验段的长度(m)

一种快速了解岩土体渗水特性的试验方法_4

高于30m的坝,其坝基岩体的透水性不应超过一个“刘让”单位,而低于30m的坝,则对坝基岩体透水性的要求可达3个“刘让”单位。也可根据下式求渗透系数(k):
1“Lu”=10-5cm/s

02

钻孔压水试验
试验系统


钻孔压水试验设备主要由压水系统量测系统止水系统三部分组成。
  • 压水系统包括水箱、水位计和水泵;
  • 量测系统包括压力表和流量计;
  • 止水系统包括止水栓塞或气泵等。
一种快速了解岩土体渗水特性的试验方法_5
在钻孔中,目标测试地层内用封堵器进行分隔(图中黑色部分),然后向该分隔区段施加 10 巴(150 psi)的恒定压力,通过测试该区段中水的体积变化来计算该地层的渗透率。水的体积变化可以从地面上的水位计中读出。时间通过秒表计时。
一种快速了解岩土体渗水特性的试验方法_6
钻孔压水试验的用途:
  • 确定岩体的渗透特性。
  • 计算岩体相对透水性和了解裂隙发育程度。
  • 可以用于水泥土、搅拌桩等防渗墙效果检测。

水箱的安装
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系统总瞰
一种快速了解岩土体渗水特性的试验方法_8



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了解岩土体渗水特性

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