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钻孔压水试验

工程地质勘察不仅要求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能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。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。在这里我们只学习钻孔压水试验。
    一、试验目的与基本原理
    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。
    压水试验(图4-20)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，即可按下式计算单位吸水量(w)：
    ω=Q/(s·L) (4-34)
    式中 Q－－稳定的压入流量(L／min)
    s－－压力水头高度(m)
    L－－试验段的长度(m)
    单位吸水量(ω)是表征岩体透水性大小的指标，它是指单位压力(m)下，单位长度(m)试段在单位时间内的岩体吸水量。
    中欧国家在压水试验(也称刘让试验)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。
    Lu=p·Q／L (4-35)
    式中 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)
    “刘让”(Lu)与单位吸水量(w)的关系：
    1Lu=0.01ω (4-36)
    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 (4-37)
    二、仪器与主要设备
    钻孔压水试验设备主要由压水系统，量测系统和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。
    三、试验技术要点与要求
    必需采用清水钻进，压水前要用高压水将钻孔冲洗干净。钻孔要垂直，孔壁应呈规整的圆柱状，平直光滑。覆盖层与基岩之间要使用套管止水。
    按规范规定，采用自上而下分段压水，每钻一段，停钻作一段压水试验，试验段长度一般为5m，但对于构造破碎带、节理密集带、岩溶洞穴等透水性较强的地段，可按具体情况适当减小试验段的长度，单独进行压水试验。同一试验段不宜跨越透水性相差悬殊的两种岩体。在钻进过程中，如发现冲洗液突然消失或消耗量急剧增大，应停钻进行压水试验。