安哥拉梅農(nóng)蓋隆格農(nóng)場砂土滲透性淺析

楊麗娜 戴彥雄 吳學(xué)林

【摘 要】安哥拉梅農(nóng)蓋隆格農(nóng)場地層主要為第四系松散覆蓋的砂層，該種砂具有顆粒級配較差、粒徑分布均勻，細(xì)粒土含量較高的特點。在該地段成井以滿足生產(chǎn)生活的需要成為勘察工作中面臨的重要工程地質(zhì)問題。本文通過在該農(nóng)場勘察過程中所進(jìn)行的相關(guān)抽水試驗及土工試驗工作，就該種特征砂土地層的滲透性質(zhì)及利用該種砂土含水層所進(jìn)行水文鑿井可能遇到的一些問題進(jìn)行了分析。

【關(guān)鍵詞】 砂土 抽水試驗 滲透性質(zhì) 需注意的問題

0 引言

安哥拉梅農(nóng)蓋隆格農(nóng)場位于安哥拉寬多-庫班戈省省會梅農(nóng)蓋以東約80km的隆格鎮(zhèn)，根據(jù)該地段區(qū)域地質(zhì)資料及勘測情況，該地段地層情況主要為上覆砂層及下部基巖的二元結(jié)構(gòu)，該種地段的地層特點主要是上部透水，易匯集地表水及大氣降水；下部隔水，易使地下水賦存于上部覆蓋層之中。該地段地下水主要靠大氣降水與擬建場地側(cè)的隆格河補給。

由于該農(nóng)場需要進(jìn)行機(jī)井的建設(shè)，故在該農(nóng)場勘測工作過程中，進(jìn)行了對該種砂土的抽水試驗，結(jié)合抽水試驗及土工試驗的相關(guān)結(jié)果，結(jié)合試驗過程中所遇到的相關(guān)問題，對該種砂土覆蓋層的滲透性質(zhì)及利用該種含水層所進(jìn)行水文鑿井可能遇到的土性問題進(jìn)行了分析。

1試驗地段賦水覆蓋層簡況

梅農(nóng)蓋農(nóng)場第四系松散堆積物主要以中細(xì)砂～粉細(xì)砂層為主，該種砂目前成因還有爭論，其特點主要有以下幾個方面：（1）礦物成分單一，90%的礦物成分為石英。（2）顆粒級配差，粒徑組成單一，該類砂的顆粒粒徑主要集中在0.5～0.075mm之間，可以占到總含量的80～90%。（3）砂層分布差異主要取決于細(xì)粒土即粒徑小于0.075mm的顆粒的含量。故非洲西海岸砂層在水文性質(zhì)方面如滲透系數(shù)等方面顯示出相似的特征。

2試驗地段的地質(zhì)及水文氣象簡況

（1）地質(zhì)簡況

試驗點分別位于緩坡丘陵、沖洪積階地及退化漫灘之上，覆蓋層主要以粉細(xì)砂～中細(xì)砂層為主，根據(jù)勘察的結(jié)果，試驗地段覆蓋層較為深厚，厚度大于50m。該地段覆蓋砂層砂顆粒主要集中在0.5～0.075mm之間，含量約79%～88%之間，細(xì)粒土即粒徑小于0.075mm的顆粒的含量約在11%～19%，且具自上而下含量逐步增大的特征。根據(jù)前期勘察，地下水賦存于該地段砂層中，區(qū)別于試驗孔距河流的距離，其水位變化較大，約在2.4m～10.0m之間。

（2）水文氣象簡況

試驗點所在地區(qū)屬高溫半干旱氣候，每年4～10月為旱季，11月至次年3月為雨季。年平均最高氣溫為29.4℃，年均降水量為800mm左右，年雨、旱季降水量極差約205mm。

該區(qū)域地下水主要靠大氣降水及河水補給，河流表面流速約0.5 m/s，單寬流量約5.5m3/s，且雨旱季差異不大。根據(jù)工程地質(zhì)測繪及勘察工作的結(jié)果分析，由于該區(qū)域所處地段均為松散砂類土堆積層，為河流提供了相對較好的補給與排泄環(huán)境，雨季大氣降水量大時，河水通過地下潛流的方式補給地下水，抬升地下水位；旱季大氣降水量小時，地下水回流補給河水。故雖有旱季雨季之分，該區(qū)域河流卻能保證基本不會斷流，且水位、流速均能保證相對穩(wěn)定。

3水文試驗簡況

本次共進(jìn)行了4組抽水試驗，經(jīng)過勘察，由于該地段砂土覆蓋層總體較厚，四個試驗點位置均未揭穿覆蓋層，故該抽水試驗建模時選取了潛水非完整井的水文模型。

（1）抽水試驗過程

本次試驗對每個試驗孔依據(jù)泵量的不同進(jìn)行了兩個降深的試驗工作，同時進(jìn)行了抽水、及停泵后的動水位測量工作，同時按照2個小時的間距進(jìn)行了水溫及氣溫的觀測工作。

（2）抽水試驗結(jié)果

根據(jù)對四個抽水試驗點的抽水試驗結(jié)果，四個試驗點的抽水試驗結(jié)果如下：1號試驗點，降深0.622m，滲透系數(shù)4.267m/d，降深1.214m，滲透系數(shù)4.262m/d，滲透系數(shù)平均值4.264 m/d；2號試驗點，降深0.511m，滲透系數(shù)4.613m/d，降深1.028m，滲透系數(shù)4.594m/d，滲透系數(shù)平均值4.604 m/d；3號試驗點，降深4.699m，滲透系數(shù)1.829m/d，降深2.882m，滲透系數(shù)2.008m/d，滲透系數(shù)平均值1.919m/d；四號試驗點，降深0.766m，滲透系數(shù)3.648m/d，降深1.380m，滲透系數(shù)3.613m/d，滲透系數(shù)平均值3.631 m/d。場區(qū)粉細(xì)砂含水層的滲透系數(shù)在1.9～4.6m/d。

依據(jù)對四個抽水試驗點所做的水溫及氣溫觀測，四個試驗點自早間氣溫的18度左右升高到中午的極端氣溫37度左右繼而下降到夜間氣溫的20度左右，水溫始終在22度～23度之間徘徊，變化不大。

（3）對抽水試驗結(jié)果的分析

a）根據(jù)現(xiàn)場試驗結(jié)果對比《工程地質(zhì)手冊》（第四版）中所給出的各類土滲透系數(shù)的經(jīng)驗值表，一般的粉質(zhì)粘土的滲透系數(shù)約1.04×10-4～5.18×10-3m/d，粉砂的滲透系數(shù)約5.18×10-2～1.04×10-1 m/d，細(xì)砂的滲透系數(shù)約在1.04×10-1～5.18×10-1 m/d，中砂的滲透系數(shù)約0.52～2.07 m/d，粗砂的滲透系數(shù)約在2.07～5.18 m/d，礫砂的滲透系數(shù)約在5.18～15.55 m/d。可以看出，該場地砂層的滲透系數(shù)與常規(guī)土類的滲透系數(shù)存在差異，普遍偏大，甚至可以達(dá)到常規(guī)粗砂的滲透系數(shù)級別，顯示出滲透性更強的特征。

b）根據(jù)對其動水位抽水過程及水位恢復(fù)過程中的觀測，其動水位在停泵恢復(fù)時比在開泵抽水時穩(wěn)定要快。一般在開泵抽水時，動水位需要60分鐘左右能夠基本保持穩(wěn)定，完成總體降深的95%；而停泵恢復(fù)時動水位僅需要30分鐘左右能夠基本保持穩(wěn)定，完成水頭恢復(fù)的95%?？傮w上，停泵時比抽水時水頭穩(wěn)定快，顯示出該地層涌水量較大，滲透性強的特點。

c）根據(jù)對氣溫與水溫的觀測結(jié)果，該地段地下水水溫較為穩(wěn)定，隨氣溫變化不大，這種地下水溫穩(wěn)定的性質(zhì)顯示出地下水隱藏豐富，補給迅速的特點。

4抽水試驗中的問題

1）在抽水試驗過程中，會出現(xiàn)井水受砂土中的細(xì)粒土渲染，變色的情況，與此同時，會出現(xiàn)淤井的情況。經(jīng)過分析，主要是該地段松散覆蓋砂層由于粒徑較細(xì)，且粒徑級配較為均一，在水的滲透壓力的作用下，易產(chǎn)生結(jié)構(gòu)破壞，從而透過礫料進(jìn)入井管內(nèi)。

2）在抽水試驗過程中，當(dāng)采用功率即方量較大的泵時，出現(xiàn)上述情況的可能性要比采用功率較小的泵幾率高。

5針對抽水試驗結(jié)果及所遇到的問題對在該地段成井的建議

針對抽水試驗所遇到的問題，結(jié)合對該種砂土性質(zhì)的認(rèn)識，筆者認(rèn)為在該地段成井需解決好反濾與減小滲透作用影響兩方面問題。

1）在成井過程中需采用透水孔較細(xì)的井管，同時采用低級配的濾料，包好濾砂網(wǎng)，加強反濾效果。

2）在成井過程中需加厚井管四周濾料的厚度，加強反濾效果。

3）在使用過程中盡量選擇小泵量的泵，使用期間保持小降深、多頻率，盡量避免滲透力對井管周圍土層的擾動。

6結(jié)論

安哥拉梅農(nóng)蓋農(nóng)場上部第四系松散覆蓋砂層滲透性質(zhì)較為特殊，顯示出滲透性能強，透水性好，補給迅速的特點，在該地區(qū)成井，不能照搬國內(nèi)的經(jīng)驗，需結(jié)合現(xiàn)場試驗指標(biāo)，合理確定滲透參數(shù)，并加強反濾與減小滲透力的相關(guān)措施。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 戴彥雄. 安哥拉Cuando Cubango省Longa水稻農(nóng)場開發(fā)建設(shè)項目工程地質(zhì)勘察報告書. 西安：機(jī)械工業(yè)勘察設(shè)計研究院，2011.12.

[2] 常士驃，張?zhí)K民，等. 工程地質(zhì)手冊（第四版）. 北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007.

[3] 水利水電鉆孔抽水試驗規(guī)程（SL320-2005）. 北京：中國水利水電出版社，2005.