当在岩体高压压水试验过程中设置渗压观测孔时，可以利用水流达到稳定状态下的观测孔内的孔隙水压力和压水孔内的水压力关系来计算岩体的渗透系数。因为dp=irdr，进行积分运算有通过距离钻孔R处的断面的流量为将式代入式，并整理得渗透系数计算公式式中：Kφ为岩体的渗透系数，cm/s；Q为压入流量，cm3/s；PR和PR0分别为测压孔与压水试验孔孔内的总水水头，cm；L0为试验长度，cm；R0为钻孔半径，cm；R为测压孔与压水试验孔之间的距离，cm。......
2023-06-28
层流状态下的渗透系数计算公式
【摘要】：当压水试验过程中设置渗压计观测孔时，可以利用压水水流达到稳定状态下观测孔内的孔隙水压力和压水孔内的水压力关系来计算岩体的渗透系数。因此，当测压孔渗压计读数较小时，可以应用压水试验规程建议的渗透系数公式估计岩体的高压渗透系数。
当压水试验得到的透水率较小（＜10Lu），且P-Q流量关系曲线类型为层流时，压水试验规程建议岩体的渗透系数计算公式为
式中：K为岩体的渗透系数，cm/s；Q为压入流量，cm3/s；H为试验水头，cm；L为试验长度，cm；r为钻孔半径，cm。
图3.1 试验孔周岩体内水流示意图
在我国，大部分工程进行高压压水试验时都不在压水孔附近岩体中设置渗压计来记录岩体中的水压力随压水孔压力的变化过程。因此，岩体的渗透性只能通过分析压水试验孔中的流量与压力关系曲线来确定。
当压水试验过程中设置渗压计观测孔时，可以利用压水水流达到稳定状态下观测孔内的孔隙水压力和压水孔内的水压力关系来计算岩体的渗透系数。假定裂隙岩体为各向同性岩体，试验过程中裂隙岩体中的水流近似为径向流，见图3.1。当压水过程中试验流量与压力达到相对稳定情况下，任意过水断面上（半径为r的圆柱面）的总流量均相等，即
根据达西定律有
取Lr=LR，于是，
。
距离钻孔r处的水头（压力）增量为
通过距离钻孔R处的断面的流量为
将式（3.4）代入式（3.5）并整理得渗透系数计算公式
式中：K为岩体的渗透系数，cm/s；Q为压入流量，cm3/s；PR和PR0分别为测压孔与压水试验孔孔内的总水头，cm；L0为试验长度，cm；R0为钻孔半径，cm；R为测压孔与压水试验孔之间的距离，cm。
式（3.6）与《水利水电工程钻孔压水试验规程》（SL 31—2003）建议的计算公式在形式上一致，其不同之处如下：
（1）式（3.6）的对数项分子取测压孔与压水试验孔中心距离R，规程建议的式（3.1）中对数项分子取试验段长度L。
（2）式（3.6）中的分母项采用的是测压孔与压水试验孔之间的水头差，而规程建议的式（3.1）中采用压水试验孔中的水头值。
如果假定压水试验中距离压水孔L处的孔隙水压力衰减为零，此时式（3.6）与压水试验规程建议式（3.1）完全相同。因此，当测压孔渗压计读数较小时，可以应用压水试验规程建议的渗透系数公式估计岩体的高压渗透系数。
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