基岩帷幕灌浆渗透性测定

2010-08-07徐海波

治淮 2010年9期

关键词：零线压水试验段

徐海波刘克

（安徽省水利科学研究院蚌埠 233000 济宁市黄淮水利勘测设计院济宁 272019）

1 压水试验设备及计算原理

1.1 试验设备

试验设备包括止水栓塞、供水设备、量测设备等。压水试验有单塞法和双塞法两种，本文采用单塞法。

1.1.1 止水栓塞

止水栓塞长度大于试验钻孔孔径的8倍，栓塞常采用气压式栓塞和水压式栓塞。

1.1.2 供水设备

采用供水压力稳定、出水流量均匀、在1MPa压力下流量能保障100L/min的水泵，出水口稳压空气室容积不小于5L。

1.1.3 量测设备

采用能测定正、反向流量的具有一定精度的压力表。试验主要流程如图1所示。

1.2 计算原理

压水试验是采用止水栓塞将试验段隔离后，用一定水头压力将水压入试验段，通过测定单位时间内试验段的耗水量来判定该试段的渗透性。

1.2.1 计算压力的修正

当用安装在进水管上的压力表测压时，试段压力为：

式中：P——试段压力；

Pp——压力表指示压力；

Pz——压力表中心至压力计算零线的水柱压力；

Ps——管路压力损失。

1.2.2 压力计算零线的确定方法

当地下水位在试段以下时，压力计算零线为通过试段中点的水平线；

当地下水位在试段以内时，压力计算零线为通过地下水位以上试段中点的水平线；

当地下水位在试段以上时，压力计算零线为地下水平线。

1.3 透水率计算

岩体透水率采用最高阶段的压力值和流量值确定，计算公式为：

式中：q——试段的透水率（Lu）；

L——试段长度（m）；

Q——计算流量（L/min）；

P——作用于试段内的全压力（MPa）。

2 工程应用实例

某分洪闸扩建工程新闸总宽56.4m，闸底板位于中等风化火山碎屑岩上，且岩体渗透性较高。为保证分洪闸的安全运行，在上游闸底板和上游翼墙处设置帷幕灌浆，其中在底板闸墩前缘布置35个灌浆孔，翼墙处布置21个灌浆孔，孔径均为60mm，孔深9.0m。

2.1 地质条件

根据勘查资料，闸底板下主要以强风化火山碎屑岩和中等风化火山碎屑岩为主，上游翼墙底板处存在白垩系强风化泥岩。各岩层地质特征如下：

①白垩系强风化泥岩，裂隙极度发育，岩石破碎，层厚约5.0～6.0 m；

②强风化火山碎屑岩，岩芯大多呈破碎状，裂隙面夹有紫红色泥，节理由方解石充填，有张性裂缝，钻探时有大量漏水现象，层厚约2.0～5.0 m；

③中等风化火山碎屑岩，有裂隙，节理由方解石填充，局部由中等风化玄武岩呈透镜体分布，强度较高。

2.2 试验过程及资料整理

本次试验共布置5个压水孔，其中1#、2#、3#孔位于闸底板，4#、5#孔位于上游翼墙；其中1#和2#孔位于原灌浆孔上，其他均位于灌浆孔孔间处，压水试验孔直径80cm，场地地质剖面图及压水试验系统布置见图2。

2.3 试验中最大压力值选取

试验段最大埋深为9.0m左右，且试验中为避免因灌浆压力过大导致闸底板抬动、损伤，因此本次压水试验的最大压力值小于1MPa，考虑到该闸最高挡水位为10.0m，为0.1MPa，本次试验选用注水压力为工程最高水压的4～7倍，所以灌浆压力满足工程运行要求，各孔最大压力值见表1。

3 计算分析

各孔流量与压力的关系曲线见图3，各孔渗透率见表1。

从图3中可知，各试验孔的P～Q基本呈线性关系，说明岩层裂隙中水流为层流，裂隙状态没有发生变化，岩基和混凝土底板处于稳定状态。

由于岩层裂隙中水流为层流型，因此可使用压水试验规程（SL31-2003）中的岩体渗透系数公式来计算各孔的渗透系数，各孔岩体渗透系数计算结果见表1，灌浆处理后岩基渗透系数最大为9.7E-06cm/s，最小1.15E-06 cm/s，岩基渗透系数平均值为5.79E-06 cm/s。规程中渗透系数公式是不完整井注水试验渗透系数计算公式的特例，不完整井注水试验渗透系数计算公式如下：