某工程多孔穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)方法與結(jié)果分析

樊輝然

摘要：抽水試驗(yàn)過程比較簡(jiǎn)單，難度也不大，但由于其專業(yè)性很強(qiáng)，因此選擇合理恰當(dāng)?shù)脑囼?yàn)方法和計(jì)算公式就顯得尤為重要，它不僅可以使工程建設(shè)更加合理，還能有效的減少城市地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。本文通過工程實(shí)例，簡(jiǎn)述了抽水試驗(yàn)中較為常見的穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)的方法及計(jì)算方式，并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析，揭示了合理恰當(dāng)?shù)倪x用抽水試驗(yàn)方法和計(jì)算公式的重要性。

關(guān)鍵詞：穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)方法；過程及要求；穩(wěn)定流抽水計(jì)算水文地質(zhì)參數(shù)

Test method and result analysis of pumping with porous steady flow in a project

Fan Hui-ran

No.332 geological team， Bureau of Geology and mineral resources of Anhui Province，Huangshan 245000，China

Abstract： The process of pumping test is relatively simple and not difficult， but because of its strong specialty， it is particularly important to choose a reasonable and appropriate test method and calculation formula， which can not only make the project construction more reasonable， but also effectively reduce the occurrence of urban geological disasters. In this paper， the method and calculation method of steady flow pumping test which are commonly used in pumping test are briefly described through engineering examples， and the test results are analyzed， and the importance of selecting pumping test method and calculation formula reasonably and properly is revealed.

Key words： Steady flow pumping test methods； Procedures and requirements； Steady flow pumping to calculate hydrogeological parameters

1.引言

隨著社會(huì)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我們身邊的住宅和商場(chǎng)已由最初的多層建筑發(fā)展到了目前的高層和超高層建筑。與此同時(shí)，因基坑降水方法不當(dāng)而引發(fā)的地面變形、建筑物位移、水土流失和地下水污染等一系列地質(zhì)災(zāi)害問題也日趨嚴(yán)重。因此，對(duì)擬建場(chǎng)地進(jìn)行抽水試驗(yàn)，確定相關(guān)水文地質(zhì)參數(shù)以供設(shè)計(jì)需要就顯得尤為重要。本文選取工作中較為常用的穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)以實(shí)例形式進(jìn)行說明，具體如下文所示。

2.場(chǎng)地工程地質(zhì)條件

擬建地下銀街工程為一層全地下商業(yè)綜合體，層高5m，地下埋置深度8.3m，地上部分為市區(qū)雙向通行的六車道主干道路，兩側(cè)為沿街店鋪和住宅。場(chǎng)地地貌單元屬休寧—歙縣盆地中部的屯溪盆地，微地貌類型為新安江一級(jí)階地。

根據(jù)野外鉆孔揭露，場(chǎng)地內(nèi)分布的地層自上而下分別為人工堆填土層、河流相沖洪積層，下伏基巖為中生界侏羅系洪琴組巖層（J2h）。

①層雜填土（Qml）：雜色，稍濕，松散，上部為0.5m～0.8m混凝土或柏油路面及砂石墊層，下部成分為粉土、碎石和建筑垃圾，平均層厚2.17m；

②層粉土（Q4al+pl）：灰黃色，稍濕，稍密，平均層厚1.87m。

③細(xì)砂（Q4al+pl）：灰黃色，濕～飽和含水，松散，平均層厚1.63m。

④圓礫（Q4al+p）l：灰黃色，飽和含水，稍密～中密狀態(tài)，礫石成分主要為硅質(zhì)巖、砂巖、花崗巖和脈石英等，礫石磨圓度較好，呈次圓～圓狀，中間填充細(xì)顆粒成份為細(xì)砂和粉粘粒，平均層厚5.07m。

⑤強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖（J2h）：紫紅色，濕～稍濕，密實(shí)。粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，中～厚層狀構(gòu)造，巖芯呈碎塊狀，該層為場(chǎng)地基底，向下隨深度加深將逐步過渡到中風(fēng)化帶。

勘察期間測(cè)得地下水位埋深3.51m～4.15m，地下水位標(biāo)高在125.00m～125.67m之間，主要含水層為圓礫層。地下水類型為承壓水，其隔水層的頂板為粉土層，底板為強(qiáng)風(fēng)化粉砂巖層，具體詳見圖1——擬建場(chǎng)地工程地質(zhì)剖面圖。

3.抽水試驗(yàn)

3.1鉆孔布置原則

本次抽水試驗(yàn)采用承壓水完整井條件下的穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)方法，設(shè)置1個(gè)抽水井和2個(gè)觀測(cè)井，其中2個(gè)觀測(cè)井與抽水井間距分別為8m和20m，抽水井與新安江的間距是832m。

3.2鉆孔鉆探技術(shù)要求

施工先后順序：首先完成距抽水井較近的觀測(cè)井，以揭露地層判斷抽水井的層位厚度，而后一方面及時(shí)加工管材（用于抽水井），一方面完成主孔鉆探，待完成主孔鉆探后，最終確定主孔內(nèi)各加工管材（實(shí)管、花管）的配置長(zhǎng)度。

抽水井開孔φ168mm，終孔φ110mm，孔深深度在15m左右（入巖不小于2m，建議3m～5m），其中第四系覆蓋層（含基巖頂部0.5m）孔徑為φ168mm，基巖孔徑φ110mm。

抽水井下φ127mm的無縫鋼管，其中實(shí)管5.5m，中部花管7.0m，下部實(shí)管1.3m。

觀測(cè)井開孔φ146mm，終孔φ110mm，孔深深度在12m左右（入巖不少于1m）。下φ110mm的PVC管用于觀測(cè)水位，其中1號(hào)觀測(cè)井實(shí)管4.7m，下部均為花管長(zhǎng)7.6m；2號(hào)觀測(cè)井實(shí)管5.8m，下部均為花管長(zhǎng)7.8m。

花管采用梅花型排列，其中鋼管外焊接四條墊筋，采用 18目的尼龍絲網(wǎng)包裹，花管眼直徑采用0.8cm（或1cm～ 1.5cm），孔隙度30%（或50%～60%）；PVC管花管眼直徑采用0.5cm，孔隙度20%～30%。

3.3抽水試驗(yàn)方法及要求

（1）準(zhǔn)備工作

抽水前首先確定含水層厚度和鉆孔的穩(wěn)定水位（鉆孔穩(wěn)定水位要求每小時(shí)測(cè)定一次，3次所測(cè)數(shù)字相同或4h內(nèi)水位變化不超過2cm，即為穩(wěn)定水位）。

（2）抽水時(shí)水位水量觀測(cè)時(shí)間要求

在開始抽水后的第1min、3min、5min、10min、15min、20min、25min、30min、40min、50min、60min、70min、80min、100min、120min、140min、170min、200min，以后每隔30min觀測(cè)一次。

（3）抽水試驗(yàn)穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)

A.在抽水穩(wěn)定延續(xù)時(shí)間內(nèi)，抽水孔涌水量和動(dòng)水位與時(shí)間關(guān)系曲線只在一定范圍內(nèi)波動(dòng)，且沒有持續(xù)上升或下降的趨勢(shì)。

B.在抽水穩(wěn)定延續(xù)時(shí)間內(nèi)，主孔水位波動(dòng)值不超過水位降低值的1%（前后兩次所測(cè)水位差值/（最大水位-靜止水位））；當(dāng)水位降深小于10m時(shí)，水位波動(dòng)不應(yīng)小于5cm（用空壓機(jī)抽水時(shí)，水位波動(dòng)不超過10cm～15cm）。觀測(cè)孔水位波動(dòng)值不應(yīng)超過2cm～3cm。

C.涌水量波動(dòng)值不超過正常流量的5%（前后兩次所測(cè)流量差值/流量平均值）。

（4）穩(wěn)定時(shí)間要求

由于本次勘查工期要求時(shí)間較短，故只進(jìn)行了最大降深的抽水，其穩(wěn)定延續(xù)時(shí)間約為8h。

4.水文地質(zhì)計(jì)算

4.1計(jì)算滲透系數(shù)

本次為對(duì)已得試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，參考了《水文地質(zhì)手冊(cè)》中的計(jì)算公式，采用兩種方法計(jì)算含水層的滲透系數(shù)，具體如下：

4.3抽水試驗(yàn)成果

由于場(chǎng)地限制，試驗(yàn)中兩個(gè)觀測(cè)井實(shí)際位于抽水井的兩側(cè)，呈東西向，西側(cè)觀測(cè)井位于抽水井以西8m處，東側(cè)觀測(cè)井位于抽水井以東20m處，故本次成果整理中只能按單孔抽水試驗(yàn)和一個(gè)觀測(cè)孔、一個(gè)抽水井試驗(yàn)來整理，得出實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下（圖4、圖5）：

4.4抽水試驗(yàn)成果分析

首先通過對(duì)該次穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)過程的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、計(jì)算和整理，使得我們對(duì)擬建場(chǎng)地的相關(guān)水文地質(zhì)情況有了一個(gè)具體而明確的認(rèn)識(shí)，為我們后期采取何種方法進(jìn)行基坑降水提供了第一手的寶貴試驗(yàn)資料，該資料準(zhǔn)確而直觀。

其次抽水試驗(yàn)結(jié)果中，觀測(cè)孔距離抽水孔的遠(yuǎn)近對(duì)試驗(yàn)精度有一定影響，越遠(yuǎn)越接近單孔抽水，根據(jù)《水文地質(zhì)水冊(cè)》（第四版），一般建議選用1倍～1.5倍的含水層厚度為宜。

最后抽水試驗(yàn)過程雖然比較簡(jiǎn)單，但也要結(jié)合場(chǎng)地的地下水類型，對(duì)試驗(yàn)方法和計(jì)算公式等進(jìn)行合理的選擇，做到心中有數(shù)。

5.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，由于抽水試驗(yàn)等相關(guān)水文地質(zhì)工作在現(xiàn)如今的工程建設(shè)中扮演著越來越重要的角色，能否準(zhǔn)確判定場(chǎng)地的水文地質(zhì)參數(shù)，不僅關(guān)系到了工程建設(shè)效果，而且還影響到了對(duì)城市地質(zhì)災(zāi)害問題的有效控制，因此，合理準(zhǔn)確的選擇抽水試驗(yàn)方法和計(jì)算公式就顯得尤為重要。

參考文獻(xiàn)：

[1]《水文地質(zhì)手冊(cè)》. 1978年4月地質(zhì)礦產(chǎn)部水文地質(zhì)工程地質(zhì)技術(shù)方法研究隊(duì)主編.

[2]《水文地質(zhì)手冊(cè)》（第二版）. 2012年9月中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局主編.

[3]《水利水電工程鉆孔抽水試驗(yàn)規(guī)程》（SL320-2005）2005年7月中華人民共和國(guó)水利部.