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。......
2023-06-28
在紊流状态假设下的渗透系数计算公式
【摘要】：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。
高压压水试验情况下，参照现行《水利水电工程钻孔压水试验规程》（SL 31—2003）计算得到的透水率也可能较小，这是因为压水孔附近的渗流形态在高压力梯度情况下保持层流的可能性很小，渗流为非达西渗流。此时，达西定律不再适用。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（渗压计压力）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，采用3段压水试验时，压水试验过程中岩体的水流近似为径向流动。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。
根据紊流渗透定律，有
于是
，而距离钻孔r处的水头（压力）增量为
对式（3.8）进行积分得
通过距离钻孔R处的断面的流量为
将式（3.9）代入式（3.10），并整理得渗透系数计算公式
图3.2 单段压水试验岩体内水流示意图
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。
当采用单段压水试验方法时，岩体中水流示意图见图3.2。
考虑Lr的变化，按照表面积相等原则，将上下两个半球面（合成一个球面，球的表面积公式S=4πr2）换算成半径相等的等高圆柱面可得Lr=L0+2r。
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（3.13）代入式（3.14），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。
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