岩土勘探抽水方法应用

近年来，随着我国经济的迅速发展和工程技术的日新月异，高楼大厦及地下工程越来越多。为适应地下停车场和地下设施的需要，深基坑及地下隧道在工程建设中越来越普遍。随着深基坑的日益增多，地下水的评价和治理越来越重要。规范中明确规定：当场地水文地质条件复杂，在基坑开挖过程中需要对地下水进行治理(降水或隔渗)时，应进行专门的水文地质勘察。为了提供较准确的水文地质参数，往往需要进行抽水试验等现场水文地质试验。

1抽水试验方法的选择

抽水试验的方法有多种，可结合工程特点、试验目的、对水文地质参数的精度要求及工程地质和水文地质条件等因素合理选择。岩土工程勘察中的抽水试验多采用单孔或带1～2个观测孔的稳定流抽水试验。抽水试验的钻孔直径宜为D≥O．01M(M为含水层厚度)，或利用适宜半径的工程地质钻孔。抽水孔深度的确定与试验目的和地层条件有关，对完整井，一般要求钻孔深度达到试验含水层底板以下3-5m以上。根据进水条件，抽水孔可分为完整井和非完整井。完整井揭穿整个含水层并在整个含水层厚度都能进水(一般情况下，揭穿含水层厚度达2／3以上，并在该厚度含水层上都能进水的井亦可视为完整井)：非完整井是未揭穿含水层，或虽揭穿含水层，但仅在部分厚度上能进水的井。抽水量和水位降深应根据工程性质、试验目的和要求确定。

2抽水试验的步骤及技术要求

2．1设备仪器的准备

抽水试验的设备仪器包括抽水设备、水位计、流量计、温度计等。抽水设备常用的为抽筒、水泵及空压机等；水位计常为测钟、电测水位计及浮子式自动水位仪；流量计可根据预计水量及现场条件选用，常用的为三角堰、矩形堰、梯形堰、量简、流量箱、孔板流量计等；水温计常用温度表、带温度表的测钟、水温仪等。

2．2成孔

抽水试验的抽水孔和观测孔的成孔可与勘察钻孔相结合，一般选择最佳抽水试验部位的勘察钻孔作为抽水孔，施工时按抽水试验要求的孔径和孔深成孔，并严格控制成孔的垂直度。观测孔一般布置在与地下水流向垂直的方向上，其与抽水孔的距离随含水层厚度、影响半径及降深而定，一般为1～2倍含水层厚度。在野外工作中，为方便施工，抽水孑L可采用岩土工程勘察中常用的d~150mm钻头成孔，钻至设计深度后，下入~b146mm套管。清孔后下入用钢丝网包扎的~bl08mm滤管(滤管可仅放置于含水层段，其余段可用普通套管代替)，然后拔出~b146mm套管即完成成孔。观测孔的成孔方法与抽水孔的成孔方法相同，为减小施工难度，钻孔及滤管直径可适当减小。

2．3洗井

在进行抽水试验前，应进行洗井，可采用活塞式洗井，也可采用潜水泵间歇抽水洗井。待水抽清后，将孔内沉渣打捞干净，再放入抽水设备(抽简、深井泵或空压机等)进行抽水试验。观测孔也应进行洗孔，宜洗至水位变化反映灵敏。

3试抽水

进行正式的抽水试验前，要进行试抽，试抽要稳定一定的时间。当前后两次试抽单位涌水量相差不超过lO％时，方可进入正式的抽水试验。(1)抽水降深、稳定持续时间和稳定标准为了解水量与落程之间的关系，除正确选择计算公式和计算参数外，降深的确定也很重要。降深的次数和每次的降深大小应根据工程性质、试验目的及精度要求等确定。

对于正规的抽水试验应为三次降深，降深可由大到小，也可由小到大，最大的降深宜接近设计动水位。为了取得O—S曲线的正常变化轨迹，三次降深的间距宜尽量均匀分配：sl=s一，s=2／3S~，s，=1／3S~，其中s，、sz、s分别为第1、2、3次的降深。抽水试验的稳定持续时间是指在某一个降深下，相应的流量和动水位趋于稳定的延续时间，岩土工程勘察中抽水试验的稳定持续时间一般为8-24h。稳定是指抽水过程中，观测的动水位和涌水量历时曲线不能有逐渐增大和逐渐减小的趋势。稳定标准为在稳定时间段内，涌水量波动值不超过正常流量的5％，抽水孔水位波动值不超过水位降低值的1％，观测孔水位波动值不超过2-3cm。(2)抽水试验的观测抽水试验的观测除流量和水位观测外，还包括水温和气温观测。正式抽水前，应进行静止水位观测；抽水试验过程中必须进行动水位和出水量同时观测，观测时间可按2、5、1O、15、2O、3O(min)的间隔进行，以后按每隔30min观测一次；抽水试验结束后或因故中途停抽时，应立即观测恢复水位，一般可按1、2、3…468、1O、15、20、25、30(min)的时间间隔进行观测，以后每隔30min观测一次。水温、气温观测一般每2～4h一次，水温观测时，温度计浸入水中的时间不宜少于10～15min。

4编写与整理数据

4．1试验数据分析

试验数据分析主要是绘制水文地质综合图表并判断试验数据的准确性。水文地质综合图表一般包括：①试验地段平面图；②水位、流量与时间过程曲线图；③Q=f(s)、q=f(s)曲线图；④水位恢复曲线(过程)图：⑤抽水孔、观测孔结构图(包括工艺、技术措施说明)。

4．2水文地质参数计算

岩土工程勘察所需的水文地质参数主要为渗透系数K及影响半径R。在选用计算公式时，应充分考虑适用条件，如：地下水水力性质、井孔结构等。

4．3编写抽水试验报告

抽水试验报告一般应包括抽水试验目的、方法和要求；试验的成果和结论等内容。可单独成册，也可将有关内容纳入岩土工程勘察报告中。

4．4工程实例介绍

某建筑物所在地属河流冲积阶，拟采用人工挖孔灌注桩。选用圆砾作为桩端持力层时按桩端进入圆砾(含水层)5m考虑，选用中风化泥质砂岩作为桩端持力层时按桩端穿过含水层进入中风化泥质砂岩2m考虑。以勘察钻孔作为抽水孔和观测孔。孔隙水主要含水层为圆砾。K47、K146含水层顶板埋深11．50m、10．30m；含水层底板埋深21．20m、20．10m；含水层厚度9．70m、9．80m；静水位埋深6．73m、6．87m。试验位置确定：第一组：K47(抽水孔)一K46(观测孔)。第二组：K146(抽水孔)一K147(观测孔)计算公式：(1)小落程：0．16Qlln+0．5l—R=10S、，，(2)大落程：0．16QIn一13t+0．5‘olK：———_二—————[(2H—M)M—h】R=2S何计算结果：(1)渗透系数：K=4．19～19．29m／d；(2)影响半径：R=92～242m；(3)单位出水量：Ⅱ=0．457～1．048L／(s•m)；(4)给水度：Ix=0．154～0．166(5)大口径井(d=112m)涌水量：①降至含水层顶板以下5m涌水量：Q~．=540~1016m3／dQ_丰=657～1086m3／d⑦降至含水层底板疏干涌水量：Q**=1016-2517m3／dQ：16O0～393Omd水文地质资料验证：(1)渗透系数：K=4．663～31．969m／d、(2)单位出水量：q=0．359～1．71311(s•m)实际开挖验证：设计采用圆砾作为桩端持力层，降至含水层顶板以下2～5m。平水期施工，据施工服务了解，涌水量：Q=480～960m3／d。经验开挖验证：

(1)渗透系数：K=5～50m／d：

(2)影响半径：R=25～400m：

(3)单位出水量：Ⅱ=0．20～2L／(s•m)；

(4)给水度：Ix=0．15～0．35。

5结束语

抽水试验需要一定的时问周期，对勘察工作的安排有一定影响，尤其是利用勘察钻孔成孔的情况。此外，在抽水试验时机的选择上，以对拟建场地的水文地质条件(包括含水层顶底、板埋深，含水层厚度，水位，补给、迳流及排泄条件等)有全面了解时为宜。最好将岩土工程勘察的施工组织设计和抽水试验旌工组织设计相结合，做到合理安排，以达到节约费用、缩短工期的目的。抽水试验应在单一含水层中进行，并采取措施避免其他含水层的干扰，试验地点和层位要有代表性，地质条件应与计算分析方法一致。抽水试验中，要严格按各工序进行，即准备一成孔一洗井一试抽一正式抽水，只有获取准确野外测试数据，才能取得较准确的水文地质参数。根据水文地质条件、地下水水力性质、井孔结构等，选择相适应的计算公式非常重要。而充分搜集区域水文地质资料、地区经验和长期观测资料，选择合适的经验参数和经验公式参与计算同样很重要。采取上述步骤，结合多种计算模式进行计算并对计算结果进行比较，往往能获取较准确的水文地质参数。