根据调查区水文地质特征,针对存在的主要问题,开展综合研究。......
2023-09-18
水文地质勘察（第2版）：试验资料整理成果
【摘要】：在整个试验期间,裂隙状态基本没有发生变化。该曲线揭示,试验期间裂隙状态发生了变化,岩体渗透性减小,这种减小大多是由于裂隙部分被堵塞造成的。
试验资料整理包括校核原始记录、绘制P-Q曲线、确定P-Q曲线类型、计算试验段的透水率和判断岩体的透水性强弱等[6]。
5.2.5.1 绘制P-Q曲线
绘制P-Q曲线应采用统一的比例尺,即纵坐标(P轴)1mm代表0.01 MPa,横坐标(Q轴)1mm代表1L/min。如果采用不同的比例尺,例如在流量较小时用较大的比例尺,就会出现一些人为造成的不规则曲线,使判读和划分类型产生困难[6]。
曲线图上各点应标明序号,并依次用直线相连,升压阶段用实线,降压阶段用虚线。
5.2.5.2 确定P-Q曲线类型
试验段的P-Q曲线类型可根据升压阶段P-Q曲线的形状以及降压阶段P-Q曲线的形状与升压阶段P-Q曲线的关系确定。P-Q曲线类型主要有以下五类(图5-15)[6]:
(1)A(层流)型。P-Q曲线中,升压曲线为通过坐标原点的直线,降压曲线与升压曲线基本重合。该曲线揭示着渗流状态为层流,在整个试验期间,裂隙状态基本没有发生变化。
(2)B(紊流)型。P-Q曲线中,升压曲线为凸向Q轴的曲线,降压曲线与升压曲线基本重合。该曲线揭示着渗流状态为非线性流。在整个试验期间,裂隙状态基本没有发生变化。
(3)C(扩张)型。升压曲线大体上为凸向P轴的曲线,降压曲线与升压曲线基本重合。该型曲线最大的特征在于:在某一压力之后,流量显著增大,且第4点与第2点,第5点与第1点基本重合。该曲线揭示,在试验压力作用下,裂隙状态产生变化,岩体渗透性增大,但这种变化是暂时性的、可逆的,随着试验压力下降,裂隙又恢复到原来的状态,呈现出一种弹性扩张性质。
(4)D(冲蚀)型。P-Q曲线中,升压曲线大体上为凸向P轴的曲线,降压曲线与升压曲线不重合,位于升压曲线的右侧,整个P-Q曲线呈顺时针环状。该类型曲线的最大特征是在某一压力之后,流量显著增大,且Q4＞Q2,Q5＞Q1。该曲线揭示,在试验压力作用下裂隙的状态产生了变化,岩体渗透性增大,这种变化是永久性的,不可逆的。流量显著增大且不能恢复原状,多半是由于岩石劈裂且与原有的裂隙相通或裂隙中的充填物被冲蚀、移动造成的。
(5)E(充填)型。P-Q曲线中,升压曲线为直线或凸向Q轴的曲线,降压曲线与升压曲线不重合,降压曲线凸向P轴,位于升压曲线的左侧,整个P-Q曲线呈逆时针环状。该类型曲线的最大特征是Q4＜Q2,Q5＜Q1。该曲线揭示,试验期间裂隙状态发生了变化,岩体渗透性减小,这种减小大多是由于裂隙部分被堵塞造成的。此外,如裂隙处于半封闭状态,当被水充满后,流量即逐渐减小,甚至趋近于零。
图5-15 压水试验的5种代表性曲线(据SL 31—2003《水利水电工程钻孔压水试验规程》)
(a)层流型;(b)紊流型;(c)扩张型;(d)冲蚀型;(e)充填型
5.2.5.3 试验段透水率的计算
取第三阶段的压力和流量(P3、Q3),按下式计算试验段的透水率[6]:
式中:q为试段的透水率,Lu,取两位有效数字;Q3为第三阶段的计算流量,L/min;L为试段的长度,m;P3为第三阶段的试段压力,MPa。
用第三阶段数据计算试验段透水率的主要原因是该组数据最接近于吕荣值的定义压力。当P3用水柱压力(m)表示时,q的单位也相应变成L/(min·m2);1Lu≈0.01L/(min·m2)。
5.2.5.4 试验成果表示与注意事项
应把各试验段压水试验的相关数据填入成果表,见表5-4[6]。
表5-4 压水试验成果表(据SL 31—2003《水利水电工程钻孔压水试验规程》)
每个试验段的试验成果,应采用试验段的透水率和P-Q曲线类型代号(加括号)表示,如0.23(B)、12(A)、8.5(C)等[6]。
当P-Q曲线为C型或D型时,表明在最大试验压力(P3)范围内,流量出现显著变化,试段的裂隙状态产生变化(裂隙扩张、劈裂、充填物被冲蚀等)。在一个工程或一个地段内,如果P-Q曲线为C型或D型的试验段比例较大,作为一种地质现象应当引起足够重视。此时应结合该工程或该地段的地质情况(地层岩性、地质构造、岩溶等)和钻孔岩芯情况进行分析,找出流量显著变化的地质原因,并在工程地质报告中加以说明。必要时可在勘探阶段或灌浆试验中安排一定数量的专门性试验,确定岩体的临界压力[6]。
5.2.5.5 岩体渗透系数K的确定
(1)当试验段位于地下水位以下,透水性较小(q＜10Lu,P-Q曲线为层流型)时,可按式(5-9)计算岩体的渗透系数[6]:
式中:K为岩体的渗透系数,m/d;Q为压入流量,m3/d;H为试验水头,m;L为试验段长度,m;r0为钻孔半径,m;q为试验段的透水率,L/(min·m2)。
(2)当试验段位于地下水位以下,透水性不大,P-Q曲线为紊流型时,可用第一阶段的压力值(换算为水头值H,以m计)和流量值代入式(5-17)近似地计算岩体的渗透系数。
(3)当岩石的透水性较大,应该采用其他水文地质试验方法测定岩体的渗透系数。
5.2.5.6 对岩体的透水性进行分类
利用岩土的透水率或渗透系数可对岩土的透水性进行分级,见表5-5[7]。
表5-5 根据透水率q对岩土的透水性进行分类(据SL 55—2005《中小型水电工程地质勘察规范》)
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