注水试验与抽水试验在杨庄集水库应用对比分析

王其超 宋金平 王俊鹏

摘 要：一方面仅采用抽水试验获取的渗透系数，专家持怀疑态度；另一方面认为注水试验与抽水试验所得到的结果相差很大，甚至达到2～3个数量级差距，为消除上述疑虑，在杨庄集水库②层粘土中，利用分层止水，采用注水试验及抽水试验的方法来同时测定该层的渗透系数，并对比分析二者结果发现，注水试验与抽水试验取得的渗透系数K值基本一致，注水试验可以对抽水试验进行验证。

关键词：注水试验；抽水试验；对比

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.22.078

1 工程概况

杨庄集水库位于郓城县东北的杨庄集镇境内，为小（1）型平原水库，钻孔控制深度范围内，坝基地层为第四系松散堆积层，分为七个大层，其中②层粘土的透水性能否作为隔水层成为建库的关键。

②层粘土为第四系全新统沼泽堆积物，褐灰色，可塑，偶见管状孔隙及闭合状高角度裂隙（裂隙间被粉粒充填），局部土体具蒜瓣状结构，手捏易碎，含腐殖质及蚌、螺壳，偶见小粒径姜石。该层在坝基连续分布，层厚1.90～7.50m。

在杨庄集水库南、西、东、北4条坝轴线上各布置试验钻孔1个（钻孔编号C1、C2、C3、C4）对②层粘土进行注水试验和抽水试验。

2 注水试验

注水试验采用钻孔常水头注水试验。

2.1 试验设备

供水设备：发电机、潜水泵；量测设备：水表、量杯、秒表、米尺等；止水设备：套管；水位计：电测水位计。

2.2 现场试验

根据原钻孔资料，在附近采用打副孔的方式钻试验孔，用清水钻孔至②层粘土顶板处，下直径146mm套管至②层粘土顶板下0.5～1.0m位置，再采用直径127mm（108mm）钻具钻至距②层粘土底板1.5～2.0m处停止。

在注水试验前进行地下水位观测。对试验段钻孔进行洗孔，直至水清、无沉淀时止。向套管内注入清水，使套管中的水位保持固定在套管口不变，用水表或量杯测量注入量，并记录数据。当连续两次量测的注入量之差不大于最后一次注入量的10%时，试验结束，取最后一次注入流量作为计算值[1]。

2.3 试验资料整理

注水试验采用下式进行计算：

式中：k-渗透系数（cm/s）； Q-注入流量（L/min）；l-试段长度（cm）；r-钻孔内半径（m）；H-试验水头（cm）； m=1。

C1孔试段位置5.70～8.20m，l=250cm，Q=10.0 L/min，H=240 cm，r=6.5cm，k=1.61×10-3 cm/s（1.40m/d）。

C2孔试段位置7.00～8.00m，l=100cm，Q=2.0 L/min，H=293 cm，r=5.5cm，k=5.26×10-4 cm/s（0.45m/d）。

C3孔试段位置6.00～8.50m，l=250cm，Q=7.0 L/min，H=110 cm，r=6.5cm，k=2.47×10-3 cm/s（2.13m/d）。

C4孔试段位置6.00～8.50m，l=250cm，Q=3.1 L/min，H=80 cm，r=6.5cm，k=1.50×10-3 cm/s（1.30m/d）。

3 抽水试验

3.1 试验设备

抽水设备：发电机、潜水泵；量测设备：水表、秒表、米尺等；止水设备：套管；水位计：电测水位计。

3.2 现场试验

根据原钻孔资料，在钻孔附近采用打副孔的方式钻试验孔，用清水钻孔至②层粘土顶板处，下直径146mm套管至②层粘土顶板下0.5～1.0m位置，再采用直径127mm（108mm）钻具钻至距②层粘土底板1.5～2.0m处停止。

对试验段钻孔进行洗孔，直至水清、无沉淀时止。正式抽水前，静水位观测每30min观测一次，2小时内变副不大于2cm，且无连续上升或下降的趋势时，即视为稳定。试验过程中控制抽水孔出水量，使之保持常量，应符合实测抽水量最大值与最小值之差小于平均出水量的5%。試验延续时间根据降深与时间关系曲线确定 [2]。

3.3 试验资料整理

抽水试验采用下式计算：

K=

式中：k-渗透系数（m/d）；Q-涌水量（m3/d）；l -过滤器长度（m）；r-过滤器半径（m）；s-降深（m）。

C1孔试段位置5.70～8.20m，l=2.50m，Q=16.56 m3/d，s =2.70m，r=0.065m，k=1.45×10-3 cm/s（1.26m/d）。

C2孔试段位置7.00～8.00m，l=1.00m，Q=5.76 m3/d，s =4.30m，r=0.055cm，k=6.12×10-4 cm/s（0.53m/d）。

C3孔试段位置6.00～8.50m，l=2.50m，Q=28.80 m3/d，s =2.30m，r=0.065m，k=2.98×10-3 cm/s（2.57m/d）。

C4孔试段位置6.00～8.50m，l=2.50m，Q=21.02 m3/d，s =2.50cm，r=0.065m，k=2.00×10-3 cm/s（1.73m/d）。

4 试验数据分析

注水试验统计：样品个数4个；平均值1.53×10-3cm/s（1.32m/d）；最大值2.47×10-3cm/s（2.13m/d）； 最小值5.26×10-4cm/s（0.45m/d）；大值平均值2.04×10-3cm/s（1.77m/d）； 小值平均值1.01×10-3cm/s（0.88m/d）。

抽水试验统计：样品个数4个；平均值1.76×10-3cm/s（1.52m/d）；最大值2.98×10-3cm/s（2.57m/d）； 最小值6.12×10-4cm/s（0.53m/d）；大值平均值2.49×10-3cm/s（2.15m/d）； 小值平均值1.03×10-3cm/s（0.89m/d）。

经分析②层粘土采用注水试验与抽水试验取得的渗透系数K值基

本一致。

5 结论

通过注水试验与抽水试验的成果对比分析发现，采用分层止水抽水试验方法获得的各层土的渗透系数是可靠的，注水试验与抽水试验取得的渗透系数K值基本一致，注水试验可以对抽水试验进行验证。

参考文献：

[1]水利水电工程注水试验规程（SL345-2007）[M].北京：中国水利水电出版社，2007.

[2]水利水电工程钻孔抽水试验规程（SL320-2005）[M].北京：中国水利水电出版社，2005.

作者简介：王其超（1985-），男，山东枣庄人，中级工程师，研究方向：水文地质与工程地质。