cu——含水层砂、土颗粒级配的不均匀系数。
D10、D50——填砾过滤器滤料中,过筛砾料质量百分数为10%、50%的滤料颗粒的最大粒径。 J10、d20、d50、d60——含水层砂、土样颗粒分析试验中,过筛土粒质量百分数为10%、20%、
50%、60%的颗粒的最大粒径。
H——潜水含水层的厚度。
h——承压含水层自顶板算起的压力水头高度。
hr——任一观测孔在抽水或水位恢复时的孔壁处的潜水含水层厚度。 hw——抽水或水位恢复时抽水孔壁处的潜水含水层厚度。 2
Δh——天然情况下潜水含水层厚度和抽水孔或观测孔孔壁处潜水含水层厚度( hw或hr)的平方差,即
或
。
K——含水层渗透系数。 l——过滤器长度。
M——承压含水层的厚度。 Q——出水量。 R——影响半径。
rw——抽水孔过滤器半径。
r1、r2、?——各观测孔至抽水孔的距离。 S——降深。
Ss——承压含水层的释(储)水系数。 T——导水系数,为K、M的乘积。 t——时间。
μ——潜水含水层的给水度。 3.3 基本规定
3.3.1 抽水试验设计
3.3.1.1 抽水试验设计宜包括下列内容:
1 试验目的、试验方案及试验地段的选择。 2 抽水孔和观测孔及观测线的布置。
3 抽水孔、观测孔结构,成孔工序,过滤器型号规格以及安装要求。 4 抽水设备与试验测试工具的技术要求。 5 现场试验技术与试验记录要求。
6 渗透系数计算方法与计算公式的选择。 7 相关水文地质条件分析的要求。
3.3.1.2 试验设计应根据下列地质与水文地质资料进行:
1 试验区的地下水分布、流向及埋藏条件。
2 松散含水层岩性结构、颗粒组成、成层特性及透水性与富水性的定量估算。
3 层状岩体的含水层与隔水层划分,含水裂隙岩体与岩溶岩体的分布特征,岩体裂隙与岩溶的发育程度及其几何参数在典型地段的调查、统计资料。
4 含水层或含水岩组的厚度。
5 必要时可布置专门的钻孔,补充有关的其他地质及水文地质资料。 3.3.2 单孔试验与多孔试验
3.3.2.1 单孔试验与多孔试验的选择,应根据工程区地质与水文地质条件的复杂程度及其对工程的影响大小进行,并应符合下列要求:
1 地质与水文地质条件比较简单的工程区,为初步查明河床砂卵石层及其他松散含水
层的渗透性及其分布规律时,宜选择单孔抽水试验。
2 地质与水文地质条件复杂的工程区,为查明河床砂卵石层及其他松散含水层的渗透性和渗透各向异性时,宜在区内典型地段或含水层渗透性及渗透各向异性对建筑物渗流控制设计有重大影响的地段布置多孔抽水试验。
3 以基岩水文地质问题为主体的工程区,为查明层状、裂隙、岩溶等含水岩体的渗透性、渗透各向异性,各含水层、带间的水力联系,以及地下水与地表水的水力联系时,宜选择多孔抽水试验。
3.3.2.2 多孔试验观测线布置,应遵守下列规定:
1 均质松散含水层中的多孔试验,宜布置一条观测线,其方向应垂直地下水流向;当含水层中地下水水力坡降较大时,可布置两条观测线,其方向应一条垂直地下水流向,另一条平行地下水流向。为解决坝基渗漏和建筑物基坑降水问题时,平行地下水流向的一条宜布置在抽水孔上游一侧。
2 在非均质各向异性的松散含水层中的多孔试验,应布置两条观测线,其中一条应沿渗透性最大的方向布置,另一条应与前一条相垂直。
3 裂隙岩体或岩溶岩体的多孔试验,应布置两条观测线,其中一条应沿构造发育方向或强透水方向布置,另一条应与前一条垂直。当岩体各向异性突出、水文地质条件复杂时,宜在各主要渗透方向上均布置观测线。
3.3.2.3 松散含水层中的多孔试验,每条观测线上的观测孔宜为3个;裂隙岩体和岩溶岩体中,每条观测线上的观测孔宜为2~5个。
3.3.2.4 观测孔至抽水孔的距离应符合下列规定:
1 当抽水孔为完整孔时,第一个观测孔孔距宜为2~3m,第二、第三个观测孔孔距宜分别为含水层厚度的1~1.5倍和2~3倍。
2 当抽水孔为非完整孔时,应根据抽水孔类型及拟选公式的要求确定。 3 最远观测孔孔距不宜太大,应能保证该观测孔内有一定降深。 3.3.2.5 裂隙岩体和岩溶岩体中多孔抽水观测孔至抽水孔的距离,宜根据场区的地质结构、地下水分布、含水层透水性和富水性确定;条件复杂时,观测线可分期形成。
3.3.2.6 层状孔隙裂隙岩体或层状岩溶岩体中多孔试验的观测孔距,当其岩层倾角不大于25o时,宜遵守3.2.4条的规定;当其倾角大于25o时,宜遵守3.2.5条的规定。 3.3.3 完整孔试验与非完整孔试验
3.3.3.1 多个含水层需要进行分层抽水时,抽水孔段的结构类型(完整孔、非完整孔),应根据各个试验含水层的厚度分别确定,并应对试验含水层和相邻含水层间的隔水层或相对隔水层采取止水隔离措施。
3.3.3.2 当含水层厚度不大于15m时,宜采用完整孔抽水;当含水层厚度大于15m时,可采用非完整孔抽水。
3.3.3.3 完整孔抽水,其过滤器长度宜为含水层厚度的0.9倍以上;非完整孔抽水,其过滤器长度和位置,应根据拟选用公式的适用条件确定。
3.3.3.4 非均质层状含水层,当其单层厚度不小于3m时,可采用非完整孔进行分段抽水,过滤器置于单层中部,长度宜不大于1/3单层厚度;当单层厚度小于3m时,不宜进行分段抽水试验。
3.3.3.5 河床下含水层的非完整孔抽水,过滤器应置于含水层的上半部,其顶端至河底的距离应大于3m。
3.3.4 抽水试验基本技术要求
3.3.4.1 松散含水层抽水孔中的过滤器外壁应设置测压管,其有眼部分长度应与抽水孔过滤器一致。
3.3.4.2 多孔试验的观测孔,其过滤器长度和深度都应与抽水孔过滤器的长度和深度相同。 3.3.4.3 多孔试验可在与试验含水层相邻的含水层中布置部分观测分层水位的观测孔,其过滤器部分的长度和深度,可根据实际情况确定。
3.3.4.4 在试验各次降深中,抽水吸水管口均应放在同一深度。从承压含水层中抽水,吸水管口宜放在含水层顶板以上适当位置;从潜水含水层中抽水,吸水管口宜放在最大降深动水位以下0.5~1.0m处。
3.3.4.5 抽水孔和观测孔中的静水位和动水位、动水位和出水量均应同步进行观测。
3.3.4.6 试验停止后,应立即进行恢复水位观测,并应在抽水停止后第1min、2min、3min、4min、6min、8min、10min、15min、20min、25min、30min、40min、50min、60min、80min、l00min、120min各观测一次,以后可每隔30min观测一次。
3.3.4.7 试验过程中,应对附近可能受到影响的孔、洞和泉、地表水体等进行水位或流量观测。
3.3.4.8 多孔试验时,除对为试验专门设置的观测孔进行观测外,宜在试验区内利用一些有效的长期观测孔同时进行观测。
3.3.4.9 试验时,宜在每段抽水开始前和抽水结束前各测一次地下水温,同时各取一组水样进行水质分析。 3.3.4.10 试验时,应采取防止抽出的水在抽水影响范围内回渗到含水层中的措施,同时应避免抽出的水可能产生的环境问题。 3.3.4.11 在试验影响范围以外,应利用已有的地下水长期观测资料或设置专门的地下水位观测点,定时观测天然水位变化。当天然水位变幅大、抽水降深校正有困难时,可暂停试验。 3.3.4.12 试验结束后,应复测各孔孔(管)口高程和孔深,同时检查孔内沉淀情况,必要时应取沉淀样品进行颗粒分析。
3.3.4.13 试验进程中的每个试验阶段都宜连续进行。 3.4 设备
3.4.1 过 滤 器
3.4.1.1 过滤器类型宜按表3.4.1.1的规定选择
表3.4.1.1 过滤器类型选择
3.4.1.2 抽水孔过滤器骨架的孔隙率不宜小于30%;观测孔的孔隙率不宜小于15%。 3.4.1.3 包网、缠丝过滤器的网眼和缝隙尺寸宜按表3.4.1.3的规定确定。 表3.4.1.3 包网、缠丝过滤器网眼和缝隙尺寸 单位:mm
3.4.1.4 填砾过滤器骨架管包网、缠丝的网眼、缝隙尺寸可采用D10。 3.4.1.5 填砾过滤器的滤料规格应遵守下列规定:
1 砂土类含水层的cu<10时,滤料规格宜按式(4.1.5-1)计算:
D50=(6~8)d50 (4.1.5-1)
2 碎石类土含水层的d20<2mm时,滤料规格宜按式(4.1.5-2)计算:
D50=(6~8)d20 (4.1.5-2)
3 碎石土类含水层的d20≥2mm时,滤料粒栓宜为10~20mm。 4 填砾过滤器滤料的cu不宜大于5。
3.4.1.6 填砾过滤器的滤料厚度不应小于50mm。 3.4.1.7 过滤器骨架管的外径应符合下列规定:
1 填砾过滤器骨架管外径宜为73~89mm;
2 包网或缠丝过滤器骨架管外径宜为108~127mm;
3 基岩抽水下过滤器时,其骨架管外径宜为108~127mm; 4 观测孔过滤器骨架管外径宜为73mm。
3.4.1.8 过滤器下端应设置管底封闭的沉淀管,其长度宜为2~3m。
3.4.1.9 从松散含水层中抽水,当过滤器顶端在地下水位以下一定深度时,其工作管可不接出地面,但工作管与上部套管间的间隙应采取有效的止砂措施。 3.4.2 抽 水 设 备
3.4.2.1 试验的抽水设备应根据地下水位埋深和钻孔出水量选择,并应符合下列规定: 1 地下水位埋深小于6.5m时,宜选用地面离心式水泵。
2 地下水位埋藏较深,但钻孔出水量不大时,宜选用潜水电泵。 3 地下水位埋藏较深,且钻孔出水量较大时,宜选用空气压缩机。
3.4.2.2 当钻孔出水量较大,选择地面离心式水泵受到过滤器直径限制时,可选用大于进水管公称口径的水泵,但不应超过二级。 3.4.3 测 试 工 具
3.4.3.1 观测地下水位宜采用电测水位计或自动测试水位计,观测读数应精确到0.5cm。 3.4.3.2 出水量的测试工具应根据水量大小、精度要求和方便实用的原则选择,并应符合下列规定:
3
1 当出水量小于0.001m/s时,宜选用量杯或量桶,其充满水所需时间不宜少于15s,观测读数应精确到0.5s;
3
2 当出水量不小于0.001m/s时,宜选用三角堰或水表,堰水位读数应精确到0.1cm,
3
水表读数应精确到0.001m。 3.5 现场工作 3.5.1 钻 探
3.5.1.1 抽水孔、观测孔的孔位应由地质、钻探、测量人员共同在现场确定。
3.5.1.2 钻探完成后,应及时测量孔(管)口高程及孔位坐标。孔内所有测深,均应从同一
个固定基点算起。
3.5.1.3 多孔试验的钻孔施工程序,宜先钻抽水孔,后钻观测孔。
3.5.1.4 松散含水层的抽水孔孔径不宜小于200mm 基岩含水层的抽水孔孔径不宜小于130mm。
3.5.1.5 抽水孔和观测孔的钻探方法除应执行SL 291的有关规定外,尚应符合下列规定:
1 基岩中的抽水孔钻进应采用清水钻进法。 2 松散层中的抽水孔钻进应采用跟管法。
3 也可采用能保证抽水孔平直,孔身附近不受扰动,孔壁不被覆盖和堵塞的其他钻进方法。
4 试验孔段不应使用泥浆和植物胶冲洗液钻进。
3.5.1.6 松散含水层每个试验孔段的钻进中,均宜取1~3组试样进行颗粒分析试验。 3.5.1.7 在抽水孔和观测孔的钻进中,均应按SL 245的有关规定进行地下水简易观测。 3.5.2 设 备 安 装
3.5.2.1 抽水孔和观测孔下过滤器前,应采用清水或其他有效的无固相溶液将孔内泥质物冲洗干净。
3.5.2.2 过滤器安装应按照试验设计书的要求进行,同时记录过滤器各部分的规格和实际下入深度,并应及时绘制抽水孔结构图。
3.5.2.3 抽水孔的测压管应固定在过滤器的外壁上,与过滤器同步下入孔内,并应采取适当措施,保证过滤器处于居中位置下到孔内预定深度。
3.5.2.4 非填砾包网(缠丝)过滤器,应由骨架管、垫筋和包网(缠丝)组成,安装中应保持其平整和完好。
3.5.2.5 填砾过滤器所采用的砾石应冲洗干净,分批填入,每次填入高度不宜大于0.8m,套管靴内保留高度不宜小于0.2m,填砾的最终高度应高出过滤器工作部分顶端0.5~1.0m。 3.5.2.6 空压机抽水沉没比宜为40%~60%,混合器在动水位以下的深度不宜小于l0m,并宜使其处于过滤器顶端以上3~5m。
3.5.2.7 量水堰应安置于稳固的基础上,保持水平;距堰口一定距离处应设置固定的堰水位标尺或测针;应准确测定起始读数。 3.5.3 洗孔、试验抽水和观测静水位
3.5.3.1 试验前应对抽水孔和观测孔进行清洗,直到水清、砂净、无沉淀时止。
3.5.3.2 洗孔后即可进行试验抽水,其降深宜逐渐增大,达到最大降深后的持续时间不应少于2h。
3.5.3.3 试验抽水过程中,应观测抽水孔出水量及抽水孔和各观测孔的水位变化,检查抽水设备运行是否正常,检查各观测孔水位反应是否灵敏;确定稳定流抽水的最大降深、非稳定流抽水的常出水量等抽水试验参数。
3.5.3.4 试验抽水过程中,出水量及动水位的观测均应符合正式试验的观测及记录的规定要求。
3.5.3.5 试验抽水后应及时测量孔深,如发现孔内沉淀较多时,应分析原因并加以处理。 3.5.3.6 正式抽水前,静水位观测应每30min观测一次,2h内变幅不大于2cm,且无连续上升或下降趋势时,即可视为稳定。 3.5.4 稳定流抽水试验
3.5.4.1 试验应进行3次降深,以在抽水孔测压管内测得的降深为准,各次降深间的差值宜相等。
3.5.4.2 单孔抽水最小降深不宜小于0.5m;多孔抽水的抽水孔最小降深,应以最远或次远观测孔的降深不小于0.1m或任一相邻观测孔的降深差值不小于0.2m为准。