DZ/T 0132-94 钻孔压水试验规程.pdf
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1、uz 中华人民共和国地质矿产行业标准 D z / T 0 1 3 2 一9 4 钻孔压水试验规程 1 9 9 4 一 1 0 一 3 1 发布1 9 9 5 一 0 7 一 0 1 实施 中华人民共和国地质矿产部发 布 目次 砚、J、少、.产、,产、.2、.矛、少、了、.尹、.产、,、卫产、,夕 1 主题内容与适用范围 ” “ , ” . . . . . . . . . . . (1 2 试验方法 “ ” ” (1 3 试段长度 “ “ ” (1 4 试验压力 ” ” (1 5 试验阶段 ” ” 二 ” “ .(1 6 试验钻孔与试验用水 ” . . . . . (1 7 试验设备与仪表, (
2、2 8 洗孔 , (2 9 试段隔离” , 二 ” (2 1 0水 位 观 测 二 二 二 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .I“ ( 2 n 压 力 与 流 量 观 测 .! . . . . . 一 t . ( 2 1 2 资料整理 (2 附 录A 条文解释( 参考件). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3、. . . . . . . . . . . . . . . . . (5 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 中华人民共和国地质矿行业标准 Dz / T 0 1 3 2 -9 4 钻孔压水试验规程 主题内容与适用范围 1 . 1 本规程规定了为测定岩体的透水性而进行的钻孔压水试验基本方法。 1 . 2 本规程适用于工程勘察中的钻孔压水试验工作 试验方法 2 . 1 本规程采用吕荣试验法作为基本的钻孔压水试验方法。 2 . 2 钻孔压水试验一般随钻孔的加深自上而下地分段进行。 试段长度 试段长度一般为 5 m. 断层破碎带, 岩溶洞穴等特殊孔段, 应根据具体情况
4、确定试段长度。 相邻试段应互相衔接。 JI,LC魂J 33.33. 试验压力 压水试验采用 三级压力( h, p , p 0, 一 般分别为。 . 3 M P a , 0 . 6 MP a 和1 . O M P a e 当试段埋深小于 3 0 m或岩体软弱破碎时, 应适当降低试验压力。 试验压力按公式( 1 ) 计算 P=p r 十p z 一P S * * * * * * * , ,. 。 ,., , , 一(1) 4414243 式中: P试验压力, M P a ; p p 压力表指 示压力, M P a ; P z 压力表中心至压力计算零线的水柱压力, MP a ; P s 管路压力损失,
5、 MP a , 4 . 4 压力计算零线的确定方法 4 . 4 . 1 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。 4 . 4 . 2 当地下水位在试段以上时, 压力计算零线为地下水位线。 4 . 4 - 3 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。 4 . 5 管路压力损失宜根据实测资料确定。 试验阶段 5 . 1 压水试验一般分为五个阶段, 其试验压力分别为P 3 , p -P 3 , P z , P I e 5 . 2 当试段的透水率( e ) 小于 1 L u 时, 可不进行降压阶段的试验 试验钻孔与试验用水 5 . 1 压水试
6、验钻孔的孔径一般为5 9 -1 5 0 m m o 中华人民共和国地质矿产部1 9 9 4 一 1 0 一 3 1 批准 1 9 9 5 一 0 7 一 0 1 实施 I Dz / T 0 1 3 2 -9 4 6 . 2 压水试验钻孔宜采用金刚石或合金钻进, 严禁使用泥浆钻进。 在碳酸盐类地层钻进时, 应选用合 适 的冲洗液。 6 . 3 试验钻孔的孔口管管脚应进行止水。 6 . 4 试验用水应保持清洁。 7 试验设备与仪表 止水栓塞应止水可靠, 安装方便, 止水段长度不小于七倍孔径。 水泵应压力稳定, 出水均匀, 在 1 MP a 压力下流量能保持 1 0 0 L / m i n , 压力
7、表应反应灵敏, 卸压后指针回零。工作压力宜保持在极限压力值的1 / 3 至 3 / 4 范围内。 流量计应能在 1 . 5 MP a 压力下正常工作, 量测范围为 1 0 0 L / min , 能测定正向和反向流量。 水位计应灵敏可靠, 不受孔壁附着水或孔内水滴的影响。 试验用仪表应专门保管, 不得与钻进共用, 并应定期进行检验。 洗孔 717.2737475768 一般孔段采用正循环法洗孔, 洗孔钻具应下到孔底, 流量应达到水泵的最大出力。 岩粉堵塞较严重的孔段宜采用活塞抽吸法洗孔。 洗孔结束的标准是孔口回水清洁, 孔底沉淀物厚度小于 。 . 2 m; 试段隔离 8182839 9 门止水
8、栓塞定位要准确, 应尽量安设在孔壁较完整的部位。 9 . 2 当栓塞隔离无数时, 可向上移动, 其范围不超过上一次试验的塞位。 1 0 水位观测 1 0 . 1 试验前的水位观测工作一般应在试段隔离后的工作管内进行。 1 0 . 2 水位观测时间间隔为 5 m i n 。当水位呈下降趋势且连续两次其下降速度均小于5 c m/ min时, 观测 工作即可结束, 用最终读数确定压力计算零线。 1 0 . 3 水位观测中如发现承压水等现象时, 应按有关规定继续进行观测。 压力与流量观测 将试验压力调整到予定值并保持稳定, 开始进行压力和流量观测。 压力流量观测时间间隔为 1 或2 m i n , 当
9、压力保持不变, 流量无持续增大趋势, 且五次流量读数中 们111112 最大值与最小值之差小于最终值的1 0 %, 或最大值与最小值之差小于 1 L / m i n时, 本阶段试验即可结 束, 取最终值作为计算值。 1 1 . 3 按予定的压力阶段及相应的压力值, 重复上述试验过程, 直至完成该试段的试验。 1 1 . 4 在降压阶段, 如出现回流现象, 应记录回流情况, 待回流停止, 流量达到 1 1 . 2 条规定的标准, 方可 结束本阶段试验。 1 1 . 5 在试验过程中, 应对试验孔附近的井、 洞、 孔、 泉等进行水位或流量观测。 1 1 . 6 试验结束前, 应在现场绘制p -Q曲
10、线, 以检验试验成果的正确性。 1 2 资料整理 1 2 . 1 步骤 。 1 2 . 2 试验资料整理包括校核原始记录, 绘制p -Q曲线、 确定 P -Q曲线类型和计算试段透水率( 妇等 绘制P -Q曲线。 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 Dz / T 0 1 3 2 -9 4 1 2 . 2 . 1 绘制p -Q曲线应采用统一的比 例尺, 即纵轴( P轴) l m m为0 . 0 1 M P a , 横轴( Q轴) l m m为 1 L / min, 1 2 . 2 . 2 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
11、线。 1 2 . 3 划分P -Q曲线类型 1 2 . 3 . 1 确定p -Q曲 线类型的依据, 是升压阶段p - Q曲 线的形状和降压阶 段p -Q曲线与升压阶段 p -Q曲线之间的关系。 1 2 . 3 . 2 P -Q曲线分为五种类型, 即: A( 层流) 型、 B ( 紊流) 型, C( 扩张) 型, D ( 冲蚀) 型和 E ( 充填) 型, 见表 1 , 1 2 . 4 计算试段透水率 1 2 . 4 . 1 透水率( 4 ) 的单位为吕荣( L u ) 。当试验压力为 1 MP a , 每米试段的压入流量为1 L / m i n 时, 定义 为 1 Lu , 1 2 - 4 .
12、 2 当p -Q曲线类型为A M, C型、 D型和 E型时, 透水率按公式( 2 ) 计算。 Q, 1 p , L 式中: 4 透水率, L u ; L 试段长度, m; Q 3 第三阶段的流 量; L / m i n ; p a 第三阶段的试验压力, MP a , 1 2 - 4 . 3 当P - Q曲 线类型为B 型时, 透水率按公式( 3 ) 和( 4 ) 计算。 Q,1,_、 L、_ 表 1 类型名称A( 层流) 型B ( 紊流) 型C ( 扩张) 型D( 冲蚀) 型E( 充填) 型 fi -Q曲线 匕”区“口 一 ”匕一 ais i zi; Q 曲线特点升压曲线为通过原 点的直线,
13、降压曲 线与升压曲线基本 重合 升压 曲线凸 向 Q 轴, 降压 曲线与升 压曲线基本重合 升 压 曲线凸 向 P 轴, 降压曲线与升 压曲线基本重合 升压 曲线 凸向 P 轴, 降压曲线与升 压曲线不重合, 呈 顺时针环状 升压 曲线凸 向 Q 轴, 降压曲线与升 压曲线不重合, 呈 逆 时 针 环 状 1 8 P 3 I A Qa - 1 P P z - 1 g Q , (4 ) 式中: 、 曲率系数; Q z 第二阶段的流量, L / m i n ; D x 第二阶段的试验压力, MP a e D z / T 0 1 3 2 -9 4 其余符号的意义与 1 2 . 4 . 2 条相同。
14、1 2 . 4 . 4 透水率取两位有效数字。小于。 . 1 0 L u 时记为零。 1 2 - 4 . 5 每个试段的压水试验成果用透水率( q ) 和P -Q曲线类型代号表示, 如。2 0 A , 1 2 B , 8 . S D等。 不能确定曲线类型的试段只用透水率表示。 标准分享网 w w w .b z f x w .c o m 免费下载 D z / T 0 1 3 2 -9 4 附录A 条 文 解 释 ( 参考件) A l 主题内容与适用范围 A l . 1 主题内容 钻孔压水试验是将水压入用栓塞隔离的一定长度的孔段内, 观测其压力与流量, 以了解岩体透水性 的 一种野外渗透试验方法。
15、 测定岩体透水性的方法较多, 由 于压水试验简单易行, 适应性强, 在地下水位 以 上和以下都可进行, 可应用于较深的孔段, 通 过分段试验能了 解岩体透水性在空间的变化, 因此在工 程 勘察中被广泛应用, 是测定和评价岩体透水 性的主 要方法。 A l . 2 适用范围 本规程规定的方法 , 适用于水利水电、 矿山、 隧道等工程地质勘察中的压水试验工作。 在灌浆等防渗 处 理施工前、 后, 钻孔压水试验是确定灌浆参数 和检查灌浆质量的重要手段, 为此目 的而进行的 压水试 验 是否执行本规程, 由 有关部门确定。 A 2 试验方法 A 2 . 1 本规程采用吕荣法作为基本的压水试验方法。 我
16、国建国初期, 采用苏联 1 9 5 3 年规程推荐的压水试验方法。这种方法, 过份强调理论上的合理性, 忽视了实际上大量发生的岩体裂隙状态( 开度、 充填物的位置等) 在试验过程中的变化, 致使许多试验成 果无法解释和使用, 每次试验花费的时间也比较长。 1 9 7 8年原水电部颁发试行的压水试验规程, 采用了 一阶 段试验, 避开了一些矛盾, 试验时间大量缩短. 但现在看 来, 似乎失之过简。 目 前世界上没有统一的压水试验方法, 但多数国 家采用吕 荣试验法。吕 荣试验法是1 9 3 3 年吕 荣 ( M L u g e o n ) 首先提出的。 初期的试验方法比较粗糙, 在实践中经过多次
17、修正而渐臻完善。 这种方法主 要特点是 : a . 采用多级压力, 多阶段循环的试验方法; b . 试验压力较大, 最大压力通常为 1 MP a ; c . 每个阶 段的 试验时间较短, 一般为l O m i n 左右; d . 用吕 荣( L u ) 作为岩体透水 率的 单位。 吕荣试验方法的优点是: a . 能了解在不同压力下及最大压力前、 后同一压力下岩体透水性的变化情况, 所得资料更丰富, 更全面; b 能取得多组数 据, 可以相互校核, 所得资料更为可靠; c . 试验时间较短。 钻孔 压水试验是一 项常规性试验, 我国采 用国 际通用的试 验方法和计量 单位 是合情合理的, 有利于
18、 国际间的 工程合作和技术交流。 近年来, 在岩石水力学理论 研究 和试验设备改进取得巨大 进展的 基础上, 许多学者 提出并采用了 一 些专门性的压水试验方法, 以适应防渗设计对水文地质参数提出的更高要求。这些方法大致有: : . 根据裂隙调查资料设计钻孔方向, 使钻孔与一组裂隙 正交, 从 而单独求出该 裂隙 的渗透性。 国 外一些工程( 例如法国的 大麦森坝) 就是据此 设计坝基的帷幕和排水设施的。我国的小浪 底工程 也做过类似的试验。 b . 采用二至四个栓塞组成的试验器, 隔离出二或三个试段, 同时进行压水, 其中上、 下试段为辅助 s D z / T 0 1 3 2 -9 4 试段
19、, 渗流为三维流, 中间试段为正式试 段, 渗流为平面流。 C . 在压水试验孔附 近设置一批观测孔, 孔内 安装双栓塞进行多孔压水试 验 以了解压水试验的 影 响范围和岩体渗透性的非均质性和各向 异性。 d 在压人水中加入示踪剂, 以 测定渗透途径和渗透速度。 e . 以 压气代替压 水。 压气试验的用途有两个方面, 一是用于干燥岩石或冻 结岩石中, 二是用于需 要了 解岩体透气性的工程中, 如 地下核电 站、 水电站的 密闭 调压室等。 f . 高压压水试验( 或水力劈裂试验) , 试验压力可高达 I O MP a以上, 用于研究岩体的应力状态及 应力与透水性之间的关系。 S . 自由 振
20、荡试验。 短暂地输入压 缩空 气, 使试段内的 地下水位 产生振荡, 据此 计算岩体的渗透性。 h . 源 汇试验。 在某一地质体两侧, 分别进行压水和抽水试验, 以了解 两侧的水力联系并 计算 该地质体的渗透性。 专门 性试验方法很多, 且仍在不断 发展中。 这些专门 性试验有鲜明的目 的性和针对 性, 是对常 规压 水试验的重要补充。 A 2 . 2 钻孔压水试验通常采用自上而下逐段钻进, 逐段压水的办法进行。 除此之外, 还有双栓塞试验方 法, 即 首先将整个或部分钻孔钻出, 然后用双栓塞逐段隔离进行试验。这种方法的 优点是: a . 试验工作与钻探工作可以部分或全部分离, 因而费用较低
21、; b某些操作步骤( 如洗孔, 地下水位测量等) 可以合并进行, 试验时间较短; c . 可以 根据孔内 实际情况合理确定栓塞位置和 试段长 度, 试验成果与地质条 件联系 较紧密, 双栓塞试验存在的间题是: 下栓塞的止水可靠性不易检验; 由 于钻程较长, 岩粉 堵塞裂隙的可能性增大。 么卜 目 前我国已 研制出气压双栓塞, 在结构上采取措施保证了下栓塞的工作可靠 性。 但在全国 范围内, 双栓塞应用仍不广泛。 关于 双栓塞试验的裂隙堵塞影响问 题, 国内 一些单位做过对比试验. 成果表明, 采用 金刚石钻 进工 艺, 岩粉堵塞裂隙致使双栓塞 试验成果偏小的出现机率不大, 约为1 0 %。 但
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