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钻孔注水试验成果表

发布时间:2021-12-08 21:42:55

『壹』 注水试验怎么测得底板破坏深度,请详细说下原理,谢谢!!!

底板破坏深度测试的实质是在工作面周围选择合适的观测场所
例如可在相邻工作面的顺槽或可测工作面停采线或开切眼以外的巷道中开掘钻窝向工作面上方或下方打俯斜钻孔
在工作面回采前和回采后分别向钻孔注水测定钻孔的渗透性,以此来了解煤层底板岩层的破坏松动情况.在工作面回采前可以研究底板岩层的原始裂隙发育规律,在工作面回采后可以研究并确定煤层底板的破坏深度。
采用钻孔单段注水,注水压力应控制在适当范围.压力太小会导致注入的水无法有效渗流.参考国内外底板破坏深度测试实践最小注水压力0.1 MPa左右即可保证有效渗流。而压力太大会破坏底板原有裂隙状态。

『贰』 注水法试验记录表可否用于雨污管

化学管水压试验是用放水法还是注水法
管道工作压力(MPa) a——温度-压力折减系数;当试验水温0~5时,a取1;25~35时,a取0.8;35~45时,a取0.63; 压力管道水压试验(注水法)

『叁』 以往工作成果搜集与整理

2.1.2.1 目的

统计以往工作区水文地质勘探与调查、环境地质调查、物探、化探等工作成果与完成的工作量,为科学布置本次补充调查与勘探工作服务。

2.1.2.2 基本要求

(1) 1955 年以来的调查区相关资料的统计。

(2) 要细化统计内容,明确以往工作区完成的各类工作量。

(3) 要在成果内容内描述报告份数、页数及附图张数和比例尺等。

(4) 统计工作要力求全面、准确,并应包括地质部门以外的其他部门所做的工作。

2.1.2.3 内容

(1) 项目名称: 原项目的名称。

(2) 项目编号、项目来源及工作性质: 按任务书有关内容填写。

(3) 工作范围: 包括工作区的地理坐标和工作区内的各级行政区,行政区应具体到县一级。

(4) 项目类别: 水文地质勘察、工程地质勘察,其他。

(5) 项目下达单位、承担单位及起止时间: 按实际填写。

(6) 地质测绘: 包括野外水文地质测绘和工程地质测绘的面积、工作比例尺及实测剖面条数和实测剖面位置。

(7)遥感解译:包括遥感解译面积、比例尺,成果解译图及说明书等。

(8)物探:各类地球物理勘探方法(包括电测深法、电剖面法、电测井法、磁法、重力法、浅层地震、甚低频或声频大地电场、放射性法等),完成的勘探剖面条数及各类物探解译推断成果图件。

(9)化探:化探样品数量及分析项目数,化探成果图件。

(10)钻探:各类地质、水文地质钻孔(地质勘探孔、水文地质孔、探采结合孔、地质钻孔、工程地质钻孔等)数量、总进尺及样品数目。

(11)抽水试验:各类抽水试验类型(单孔抽水试验、多孔抽水试验、干扰井群抽水试验、大型群孔抽水试验、稳定流抽水试验、非稳定流抽水试验、分层抽水试验、混合抽水试验、分段抽水试验等)、数量。

(12)动态观测:地下水水位观测水点、水质观测水点及开采量观测水点个数。

(13)水质分析:水质简分析、水质全分析的样品数量以及微生物、污染物分析样品数量。

(14)同位素:同位素分析样品数量及主要分析项目。

(15)其他工作:压水试验、钻孔注水试验、试坑渗水试验、连通试验、示踪试验等。

(16)成果主要包括:各种综合性调查报告、研究成果、图件以及其内容简述。

(17)成果提交使用情况(包括其社会经济效益)。

填写附表68。

『肆』 路基岩溶施工注水试验记录表 样版

不好意思,这个真不知道,没碰到过。

『伍』 浅层地热能抽水回灌试验

抽水试验是通过抽水设备从井中连续抽水,并记录水位、水量、水温的变化来测定含水层的渗透性能和水文地质参数的试验;回灌试验是向井中连续注水,并记录水位、水量的变化来测定含水层渗透性能和水文地质参数的试验;抽水回灌试验在抽水与回灌共同作用下,测定水位、水量和水温在试验过程中的变化,确定单井出水能力和回灌能力的试验。根据河南省主要城市所处的水文地质单元与浅层地热能赋存特征,以下列举了5组抽水回灌试验成果。

一、试验地段选择

1.试验区水文地质条件

(1)安阳市试验区

1)地下水的埋藏条件与富水性:试验区位于安阳市区西南部,地貌上属于安阳河冲洪积扇。安阳河冲洪积扇是中、晚更新世及全新世后期次复合堆积而成的,具有明显的上细下粗的二元结构。其三面被丘陵岗地环绕,向东敞开,呈向东倾的簸箕状,封闭条件较好,构成一个完整的水文地质单元。

试验区地形平坦,表层多为粉土,有利于大气降水的补给,含水介质由中上更新统砂、卵砾石层组成(图4-1),试验区一带主要是开采浅层(100m以上)地下水,浅层地下水储存在安阳河冲洪积扇松散裂隙水储水介质中,其底部为下更新统泥砾或黏土组成的隔水层。

试验区主要的储水介质是中、上更新统冲洪积卵砾石及半胶结钙砾石层(图4-2)。该处卵砾石层顶板埋深26.4m,略向东倾伏,厚约32m,其成分主要为灰岩,次为石英砂岩,粒径一般为0.2~5cm,大者可达10cm,磨圆度好,分选性差,含砂量约10%~30%,局部夹有黏土透镜体。单井涌水量每天约5000m3/5m,水位埋深37.5m,含水介质厚度21m。渗透系数大于200m/d。

图4-1 安阳市试验区水文地质剖面图

图4-2 安阳市三分庄抽、注水井地层结构柱状图

2)地下水化学特征:试验区地下水化学类型为HCO3型,矿化度一般小于lg/L,为淡水。

(2)郑州市高新区试验区

1)地下水的埋藏条件及富水性:试验区位于郑州高新技术开发区东北部慧城小区,含水层为第四系全新统和上更新统冲洪积物,其次为中更新统。150~200m以上地下水可分为浅层及中层地下水,二者具有一定的水力联系,实际开采也多是混合取水。浅层地下水因埋藏浅,在试验区一带,浅层含水层底板埋深约70m,厚约30m。目前,该区已由前些年的农业区转变为新兴的工业区,现城市供水水源为黄河九五滩水源地地下水,加之区内耕地减少,且中深层地下水限制开采,地下水开采强度较低。此外,试验区东邻石佛沉沙池,地表水对浅层地下的补给作用较强,地下水水位回升趋势明显。

中深层水主要为第四系中、下更新统冲积-湖积层和新近系上段湖积层。试验区中深层含水层组顶板埋深90m左右,中深层水是目前城市供水的主要开采层,井深一般在100~300m左右,其含水层岩性为中砂、细砂、粗砂等。200m以浅含水层总厚度约50m。

根据已有钻孔及抽水资料(图4-3),浅层与中深层混合水位一般在30m左右。实抽降深20m,单井出水量70m3/h,渗透系数一般为8~10m/d。据郑州市地下水资源评价结果:高新区地下水可采模数每年为13.42×104m3/km2,目前开采利用率仅46%,有扩大开采的能力。试验区一带浅层、中层混合水温为17℃。

2)地下水化学特征:试验区浅层地下水水化学类型为HCO3-Ca·Mg型,矿化度604.28mg/L,总硬度为428mg/L;中深层为HCO3-Ca-Na型,矿化度为453.33mg/L,总硬度为273.5428mg/L。

(3)郑东新区试验区

1)地下水的埋藏条件及富水性:试验区处于黄河冲积平原,地表岩性为粉土,水位埋深10.6m。据钻孔资料(图4-4),90m以上共有含水层5层,总厚度约44m,岩性以中细砂、粉细砂为主。实测降深9.6m,单井出水量51m3/h,渗透系数为4.04m/d,水温为15.9℃。

2)地下水化学特征:试验区地下水化学类型为HCO3-Ca·Na型,矿化度为1407mg/L,总硬度为630mg/L。

(4)新乡市东郭试验区

1)地下水的埋藏条件与富水性:试验区位于新乡市区北部共产主义渠北侧,地貌上为古泛流带。浅部地层岩性为粉质黏土,在40~60m深度内发育有3~4层细砂,总厚度为30~40m,降深5m单井涌水量500~1000m3/d。渗透系数10~15m/d,水位埋深10m左右,水温16.0℃。

2)地下水化学特征:地下水化学类型为HCO3-Ca·Na·Mg型,矿化度为1183.2mg/L,总硬度为572.5mg/L。

(5)新乡市南鲁堡试验区

1)地下水的埋藏条件与富水性:试验区位于新乡市凤泉区西南鲁堡。浅部地层岩性为粉质黏土、细砂,45m深度内共有含水层2层,总厚度22m,含水介质为细砂。水位埋深11m,实测降深2.95m单井涌水量37.19m3/d,渗透系数12.3m/d,水温16.0℃。

2)地下水化学特征:地下水化学类型为HCO3·Cl--Mg·Ca·Na型,矿化度为999.66mg/L,总硬度为547.5mg/L。

图4-3 郑州市高新技术开发区油、注水井地层结构

2.试验场地布设

5组抽回灌试验场地分别位于冲洪积扇、山前冲洪积斜平原、冲积平原,代表了冲洪积卵砾石、冲湖积、冲积粗砂、中砂、细砂含水层的抽水、回灌能力(表4-1)。抽水、回灌方式有一抽一回、一抽二回(图4-5),如新乡市东郭试验采用一抽一回方式,试验过程中,超出回灌井回灌能力的水量再回灌于抽水井。

图4-4 郑州新区抽、注水井及地层结构

表4-1 试验井基本情况表

图4-5 新乡东郭注水试验场地布置

河南省城市浅层地热能

二、试验方法与质量

1.试验方法

抽水试验分别采用单孔稳定流和孔组非稳定流方法。回灌试验采用自流回灌方式,回灌时保持回灌孔水位稳定,计量注水。

(1)观测内容与精度

试验过程中观测抽水孔和观测孔水位,抽水孔的出水量、水温、气温,注水孔的回灌量与水位等。

主要观测工具为双股平行线和水位计,观测精度:抽水孔水位读数到厘米,观测孔水位读数到毫米;抽水量和回水量采用水表测量,读数到0.1m3;水温、气温读数到0.5℃。

(2)观测方法

1)单孔稳定流抽水试验:单孔稳定流抽水试验进行一次最大降深的稳定流抽水。抽水试验时,动水位和出水量观测时间为抽水开始后的第5、10、15、20、25、30min各测一次,以后每隔30min观测一次;水温、气温每隔2h同步观测一次。抽水稳定延续时间不少于8h。停抽后进行水位回复观测,观测频率和抽水开始时的相一致,观测至水位趋于稳定或抽水前的静止水位。

2)孔组非稳定流抽水试验:抽水过程中,抽水孔的出水量保持稳定。水位观测频率为抽水开始后第1、2、3、4、6、8、10、15、20、25、30、40、50、60、80、100、120min各观测一次,以后每隔30min观测一次,水量、水温、气温每隔2h观测一次。抽水结束后,对抽水孔和观测孔进行恢复水位的观测,观测频率和抽水开始时的相一致,观测至水位趋于稳定或抽水前的静止水位。

3)回灌试验:采用自然重力回灌法。回灌时及时调整回灌量,考虑到实际回灌时的水位升幅,一般保持回灌孔内水位埋深稳定在2~4m。观测方法及频率同稳定流抽水试验。

(3)水样采取

抽水试验结束前采取水质全分析样,并填写水样采样记录卡,水样送实验室测试。

分析项目包括含砂量、色、嗅和味、浑浊度、肉眼可见物、pH值、氯离子、硫酸根、碳酸氢根、碳酸根、氢氧根、钾离子、钠离子、钙离子、镁离子、总硬度、溶解性总固体、铵根、全铁、磷、硝酸根、亚硝酸根、氟化物、高锰酸盐指数共24项。

2.试验质量

1)抽水、回灌试验参照的技术标准主要有:《供水水文地质勘察规范》(GB50027-2001)、《浅层地热能勘查评价技术规范》、《水样的采取、保存和送检规程》、《地源热泵系统工程技术规范》(GB50366-2005)等。

2)为确保试验质量,抽水开始前,对参与观测的人员进行观测技术培训,统一观测记录格式与要求;

3)抽水前所有设备准备就绪,排水工程完备,观测工具、人员到位。

4)测线采用伸缩性小的高质量双股平行线,减小观测误差。

5)同一观测井观测人员与测具固定,观测数据填写及时准确,清晰、内容齐全。

6)观测资料及时整理,发现问题及时解决,保证资料的完整性。

三、试验成果

1.参数计算方法与结果

根据单孔稳定流抽水试验资料,按下式计算含水层渗透系数K

河南省城市浅层地热能

根据注水孔试验资料,按下式近似计算渗透系数K

河南省城市浅层地热能

按下式计算单位抽水量q 抽或单位回灌量q回:

q=Q/S;q=Q/S

式中:K为渗透系数,单位为m/d;Q为稳定的出水量或注水量,单位为m3/d;H为潜水含水层厚度,单位为m;S为水位降深或升幅,单位为m;R为影响半径,取经验值,单位为m;r为过滤器半径,单位为m;L为试验段或过滤器长度,单位为m。

计算结果见表4-2。收集的部分回灌试验成果如表4-3。

表4-2 抽水、回灌试验成果一览表

表4-3 收集的回灌试验成果表

2.回灌量大小的影响因素分析

回灌量的大小受成井结构与质量、水文地质条件等多种因素影响。

含水层岩性是决定回灌量的基本因素。由表4-2可知,不同含水层的抽、注水试验求得的渗透系数比值分别为:以粗砂、砾石为主的含水层为1.96~2.81,以中砂、中细砂为主的含水层为3.28~8.50。表明含水层颗粒越粗,抽、回灌水能力越接近,即含水层颗粒越粗越容易回灌。

水位埋深对总回灌量的大小影响明显,回灌量与水位埋深成正比。以郑州高新区和郑东新区两组回灌试验对比,二者含水层岩性相似,均以中细砂为主,含水层渗透能力近似,高新区静水位埋深为34m,郑东新区仅为10.6m,响应的高新区回灌量为42m3/h,郑东新区只有12.56m3/h。

滤水管结构对回灌量有直接影响。含水层岩性近似地段,使用钢质桥式滤水管成井的回灌量明显大于使用水泥滤水管井(表4-3)。

综合发现:卵砾石含水层地区,单位回灌量为单位抽水量的70%以上;粗砂、中砂含水层地区,单位回灌量约为单位出水量的70%~40%;中细砂含水层地区,单位回灌量约为单位出水量的50%~30%;细砂、粉砂含水层地区,单位回灌量小于单位出水量的30%。

3.抽水、回灌井数比例的确定

单位抽水量和单位回灌量之比可作为确定回灌井数的主要依据。根据上述试验成果,考虑到长期回灌时回灌井可能的堵塞情况,在地下水静水位埋深大于10m的条件下,地温空调井抽、灌井数比例确定如表4-4。

4.地温空调井运行对地下水环境的影响

(1)对地下水温度的影响

研究区地温空调井抽水井中水温一般约16~20℃,回水管道中水温供暖期一般在10~15℃,比抽水井中地下水温度低2~7℃,制冷期一般在18~25℃,比抽水井中地下水温度高1~8℃。根据对地温空调井地下水温度监测(图4-6、图4-7),地温空调运行时对地下水温度阶段性影响较明显。

表4-4 地温空调井抽水、回灌井数比例确定

图4-6 郑州市儿童医院地下水埋深与抽水井水温动态曲线

图4-7 郑州嵩阳中学地下水埋深与回灌井水温动态曲线

制冷期,回灌水温度一般在19~30℃之间,最高可达35℃;供暖期,回灌水温度一般在8~15℃ 左右。受回灌水温度的影响,制冷期使地下水温度略有升高,供暖期略有下降,但在一个完整的制冷与供暖周期内,地温空调井回灌对地下水温度总的持续性影响不明显。多年温度动态曲线(图4-8至图4-13)也表明研究区地温空调运行未造成地下水或 土体温度持续性的升高或降低。没有观测到明显的热污染现象。

图4-8 安阳市文峰时代广场回灌井水温动态曲线

图4-9 安阳市五中回灌井水温动态曲线

图4-10 中国农业科学院棉花研究所回灌井水温动态曲线

图4-11 安阳市广电局回灌井水温动态曲线

(2)对地下水水质的影响

根据对郑州市儿童医院地温空调井制冷期运行前(5月5日)、运行期间(8月21日)及运行后(10月29日)的水质采样、分析(表4-5)和安阳市部分地温空调系统在运行期间抽水井与回灌井的水质采样、分析(表4-6)。通过对比发现,浅层地热能在开发利用过程中,对地下水水质影响不大;元素锌在回灌井中有明显升高现象,分析其主要原因是锌易氧化成锌离子进入水中,所以,建议不使用镀锌钢管。

图4-12 安阳市公安局回灌井水温动态曲线

图4-13 安阳市喜相逢大酒店回灌井水温动态曲线

5.抽水、回灌井间距的确定

抽、回灌井的合理间距以不发生热短路为原则。回灌水到达抽水井的时间(热短路时间)可用下式表示:

河南省城市浅层地热能

式中,n为含水层的有效孔隙度;π为圆周率;d为抽水井和注水井距离;B为含水层厚度;Q为稳定的注水量。

根据上式可确定发生热短路的抽水、回灌井间距临界值为:

河南省城市浅层地热能

当抽水井、回灌井距离小于合理间距(d)时将发生热短路现象。以儿童医院为例:

儿童医院的地温空调工程设计抽水井、灌井数为6眼,其中抽水井深98m回灌井深70m。抽水、回灌井运行模式为两抽、四灌,3和6为抽水井,其余4眼为回灌井。运行时单井抽水量100m3/h单井回灌量50m3/h。抽、灌井及观测井的位置分布见图4-14。

图4-14 抽、灌井分布图

表4-5 郑州市儿童医院地温空调井不同时段下水水质对比表

按制冷期热泵运行时间120d,含水层厚度15.9m,孔隙度0.30,则d为85m,即在回灌量为50m3/h时(相当于塬前冲积平原区),抽、灌井间距大于85m时不会发生热短路。如单井回灌量达到85m3/h时(相当于黄河冲积平原),则抽、灌井间距大于111m不会发生热短路。

实际上,3号抽水井和2号回灌井间距为36m。6号抽水井和5号回灌井间距也仅为55m。图4-7是系统运行时6抽水井水温曲线,从温度变化来看,显然发生了热短路现象,其制冷期最高温度23~24℃,较背景值(20℃)高出3~4℃。供暖期最低温度17~16℃,较背景值低约3~4℃。

一般热泵机组正常工作时,要求水的温度介于2~35℃之间,以保证系统可以正常运行。因此,虽然回灌水引起了热短路,但温度变化还在热泵允许的范围内,能够保证系统的运行效率,满足建筑物冷热负荷的要求。另一方面,城市区多数建筑场地不能满足理论计算的抽、灌井间距要求。大量的观测资料也说明热短路现象是普遍存在的。但因回灌水温度适中,可以保证水源热泵空调系统的运行效率。而抽、灌水的温度变化供暖期和制冷期呈现周期性的波动,也反映出水源热泵空调系统在长期的运行过程中,其水动力场影响范围内某点的地下水温度波动的规律性,即在水源热泵空调系统长期运行过程中,地下水温度在冷、热交替中的影响范围内不会发明显持续性升高或降低。

表4-6 抽水井与回灌井水质对比表

因此,地温空调井间距的确定不能仅以热短路作为依据,而应考虑其回灌水影响范围内水温的变化能否满足热泵系统运行要求、对地质环境的影响和运行的经济性。但在条件允许的情况下应尽量满足井间距要求,以减少热短路影响,保证系统运行效率。在实际工程中回灌量和含水层厚度差别较大,结合此次对已有地温空调系统运行效果的调查情况及抽、灌试验成果,建议细颗粒地层中抽、灌井间距不宜小于40m,卵砾石含水层中间距不宜小于80m。实际工程应用中可根据具体情况调整。

『陆』 室内排水管道做灌水试验时需要一户一做,那么灌水试验记录资料怎么报一户一报太繁琐。

灌水试验记录上面,是有时间的,什么时候开始,什么时候结束,只能这样,或者按系统报,就是一根立管报一次。

『柒』 室内排水管道灌水试验记录内容有哪些

施工试验记录包括:施工试验记录(通用)、设备试运转记录、设备单机试运转记录、调试报告、土建专用施工试验记录、钢筋连接试验报告、回填土干密度试验报告、土工击实试验报告、砌筑砂浆抗压强度试验报告、混凝土抗压强度试验报告、混凝土抗渗试验报旨、超声波探伤报告、超声波探伤记录、钢构件射线探伤报告、砌筑砂浆试块强度统计、评定记录r'混凝土试块强度统计、评定记录、防水土程试水检查记录j电气专用施工试验记录、电气接地电阻测 试记录、电气绝缘电阻滴试涮录~电气器具通电安全检查记录、电气麻胡、动力试运行记录、综合布线测试记录、光纤损耗测试记录、视频系统末端测试记录、管道专用施工试验记录、管道灌水试验记录、管道强度严密性试验记景、管道通水试验记录、管道吹(冲)洗(脱脂)试验记录、室内排水管道通球试验记录、伸缩器安装记录表、通风空调专用施工试验记录、现场组装除尘器、空调机漏风检测记录、风管漏风检测记录、各房间室内风量测量记录、管网风量平衡记录、通风系统试运行记录、制冷系统气密性试验记录、电梯专用施工试验记录、电梯主要功能检查试验记录表、电梯电气安全装置检查试验记录、电梯整机功能检验记录、电梯层门安全装置检查试验记录表、电梯负荷运行试验记录表、轿厢平层准确度测量记录表、电梯负荷运行试验曲线图表、电梯噪声测试记录表及自动扶梯、自动人行道运行试验记录。

『捌』 其他试验

任务分析

本任务简单介绍其他试验的方法及技术要求,其中渗水试验是一种在野外现场测定包气带土(岩)层垂向渗透性的简易方法。注水试验,当钻孔中地下水位埋藏很深或试验层为透水不含水时,近似地测定该岩层的渗透系数。地下水实际流速测定采用示踪试验法,可直接用于地下水断面流量的计算。连通试验是采用水位传递法、示踪试验法、气体传递法,确定研究地段上地下水流经具体途径的一种有效方法。要求了解其他试验资料的整理与成果应用。

任务实施

(一)渗水试验

渗水试验是一种在野外现场测定包气带土(岩)层垂向渗透性的简易方法。在研究大气降水、灌水、渠水、暂时性地表水流对地下水的补给量时,常需进行此种试验。

试验方法主要有试坑法、单环法和双环法,其中,前两种方法多用于粗粒岩石和砂性土,后一种方法主要用于黏性土和其他松散岩层。

1.试坑法

其方法是在试验层中开挖一个截面积不大(0.3~0.5m2)的方形或圆形试坑,不断将水注入坑中,并使坑底的水层厚度保持一定(一般为10cm厚,图1-3-11),当单位时间注入水量(即包气带岩层的渗透流量)保持稳定时,则可根据达西渗透定律计算出包气带土层的渗透系数(K),即

水文地质勘察

其中,

水文地质勘察

式中:Q为稳定渗入流量(m3/d);v为渗透水流速度(m/d);ω为渗水坑的底面积,即过水断面面积(m2);I为垂向水力坡度;Hk为包气带岩土层的毛细上升高度(m),可直接测定或用经验数据;Z为渗水坑内水层厚度(m);L为水从坑底向下渗入的深度(m),可通过试验前在试坑外侧3~4m外和试验后在坑中钻两个小径钻孔取土样,测定其不同深度岩土的含水量(湿度)值的变化,经对比后确定。

图1-3-11 试坑渗水试验示意图

在通常情况下,当渗入水到达潜水面后,Hk=0,又因Z小于L,故由式(1-3-9)计算求得的水力坡度近似等于1(即I≈1)。于是式(1-3-8)可写成

水文地质勘察

式(1-3-10)说明,在通常条件下,包气带土层的垂向渗透系数(K)实际上等于渗入水在包气带土层中的渗透速度(v),即等于试坑底单位面积上的渗透水量。

由于试坑法直接从试坑中渗水,未考虑渗入水向试坑以外土层中侧向渗入的影响(图1-3-11),故所求得的K值常常偏大。

2.环渗法

为了克服试坑法侧向渗水的影响,常采用环渗法,环渗法有单环法和双环法。其中单环法是在试坑中嵌入一个铁环(直径约35.75cm,高一般为0.5m),以减少侧渗,提高精度,双环法的渗水试验装置如图1-3-12所示,整个装置置于试坑中,装置由内、外圆环及马氏瓶组成。内外环间水体下渗所形成的环状水帷幕即可阻止内环水向侧向渗透,使其竖直渗入,以便用内环渗水资料更精确的计算渗透系数(K),马氏瓶为定水头自动给水装置,为防止冲刷,环内还应铺设2cm厚的砾石层。试验时,用两瓶分别向内、外环注水,并记录渗水量,直至流量稳定并延续2~4h,即可停止注水,此时通过内环的稳定渗透速度,就是包气带岩石的渗透系数,即K=v。一般双环法的精度高于单环法。

在野外进行渗水试验时,为了说明试验过程和渗透速度的变化情况,一般要求在试验现场绘制渗透速度(v)随时间(t)变化的过程线(图1-3-13),其稳定后的v值,即为包气带岩土层的渗透系数(K)。由于水体下渗时常常不能完全排出岩层中的空气,对渗水试验结果有一定影响。

图1-3-12 双环法试坑渗入试验装置图

1—内环(直径0.25m);2—外环(直径0.5m);3—自动补充水瓶;4—水量标尺(单位为m)

图1-3-13 渗透速度与时间关系曲线图

(二)钻孔注水试验

当钻孔中地下水位埋藏很深或试验层为透水不含水时,可用注水试验代替抽水试验,近似地测定该岩层的渗透系数。注水试验还可用于人工补给和废水地下处理研究。

注水试验形成的流场,正好和抽水试验相反(图1-3-14),抽水试验是在含水层天然水位以下形成上大、下小的正向疏干漏斗,而注水试验则是在地下水天然水位以上形成反向的充水漏斗。目前一般是采用稳定注水方法,不稳定注水方法很少用。

图1-3-14 潜水注水井示意剖面图

一般,注水试验是向井内定流量注水,抬高井中水位,待水位稳定并延续至符合要求时,可停止注水,观测恢复水位,对稳定后延续时间的要求,与抽水试验相同。

对于稳定流注水试验,其渗透系数计算公式的建立过程与抽水井正好相反,其不同点仅是注入水的运动方向和抽水井中地下水运动方向相反,故水力坡度为负值。

潜水完整注水井,其注(涌)水量计算公式为(图1-3-14)

水文地质勘察

承压完整注水井,其注(涌)水量计算公式为

水文地质勘察

注水试验常常是在不具备抽水试验条件下进行的,由于洗井往往不彻底或不能进行选井(孔内无水或未准备洗井设备),同一水头差下注入流量往往比抽水偏小,所以所求得的渗透系数(K)也往往比抽水试验小得多。

注水试验所用水源应满足水量、水质要求。注水试验的资料整理与抽水试验相似。

(三)地下水实际流速和流向的测定

地下水实际流速和流向的测定是密切相关的,在测定地下水实际流速前应先测定或确定地下水流向。

1.地下水流向的测定

地下水的流向是阐明区域地下水径流条件,确定地下水补给方向和流量计算断面的方向、正确布置地下水取水、排水、堵水截流工程设施以及示踪试验井组位置等必不可少的依据。地下水流向的测定(确定)方法主要有:①根据等水线图确定:即垂直等水位线由高到低的方向就是地下水流向;②物探方法:如用充电法确定地下水流向,详见有关物探书籍;③三角形井孔法确定地下水流向:大体按等边三角形布置三个钻孔(图1-3-15),并测定天然地下水位,用插值的方法作出等水位线,垂直等水位线由高到低的方向即为地下水流向(图1-3-15)。

图1-3-15 地下水流向、流速测定钻孔布置示意图

1—投放示踪剂孔;2—主要流速观测孔;3,4—辅助观测孔;5—地下水流向

A,B,C—地下水位观测孔(水位标高:m)

2.地下水实际流速测定

地下水实际流速,可直接用于地下水断面流量的计算,判断水流属层流或紊流,可研究化学物质在水中的弥散,确定含水层的一些参数以及作为决定地下水灌浆中一些技术措施的依据等。测定地下水实际流速的方法有两种,一种为示踪试验法,另一种为物探方法,这里仅说明前者的试验方法。

1)测定流速前先测定地下水流向,方法同前。

2)布置投放示踪剂孔(注入孔)和观测孔(接受孔)。在地下水流向已知的基础上,沿地下水流向至少布置两个井孔,上游孔为投放示踪剂(或称指示剂)孔或注入孔,下游孔为观测孔或接受孔(取样孔),为防止流向偏离,可在下游孔两侧按圆弧相距0.5~5.0m各布置一个辅助观测孔(图1-3-15)。上游孔与下游孔之间距离主要取决于岩石透水性。如为细砂,一般相距2~5m,透水性好的裂隙岩石一般为10~15m。

3)选择示踪剂并在注入孔中投放,在观测孔中进行接受监测。应根据试验条件和要求选择合适的示踪剂。目前我国测定实际流速主要采用的是化学试剂和染料,见表1-3-2。进行试验时,首先将示踪剂以瞬时脉冲方式注入投剂孔(注入孔)中的含水层段,然后用定深取样分析方法或定深探头(如离子探针等)定时观测观测井(接受井)中示踪剂的出现,待示踪剂晕的前缘在观测孔中出现后,应加密观测(取样)次数,以准确地测定出示踪剂前缘和峰值到达观测井的时间。

表1-3-2 示踪剂类型、特点和应用条件

4)计算地下水实际流速。因为投放示踪剂孔与观测孔的距离是已知的,所以确定地下水实际流速的问题实际上就是确定示踪剂从投放示踪剂孔到达观测孔的时间。示踪剂在孔隙和裂隙中的运动,不是活塞式的推进,而是以对流-弥散方式进行的,由于空隙通道的复杂性,观测孔中示踪剂浓度历时曲线也是复杂多样的,它主要取决于岩性、示踪剂类型及投剂孔和观测孔间的距离等,一般条件下观测孔中示踪剂浓度历时曲线如图1-3-16所示。实际上,当所测流速用于供水时,常取b点对应的时间tb参与计算;当用于疏干时,常取a、b间c点所对应的时间tc。则

图1-3-16 观测孔中示踪剂含量变化过程曲线

水文地质勘察

(四)连通试验

连通试验实际上是一种示踪试验,它是在上游某个地下水点(水井、岩溶竖井、落水洞、地下暗河表流段、坑道等)投入某种示踪剂,在下游地下水点(除前述各类水点外,尚包括泉水、岩溶暗河出口等)监测示踪剂是否出现,以及出现的时间和浓度,从而确定其连通情况。连通试验是确定研究地段上地下水流经具体途径的一种有效方法,主要用于研究和查明岩溶地下水的运动途径、速度、地下河系的连通、延展与分布情况、地表水与地下水的转化关系,以及寻找矿坑(井)涌水的水源与通道,查明水库漏失途径,判断地下水分水岭的位置等。

由于连通试验主要是查明地下水系统的补、径、排条件,因此,对试验井点布置及试验方法没有严格的要求,一般多利用现有的人工或天然地下水点和岩溶通道,监测水点应尽可能多,常用的试验方法简介如下:

1)水位传递法。一般是利用天然的岩溶通道,对天然地下水流进行堵、闸、放水或抽水、注水等,以改变地下水流水位,而在上、下游岩溶水点(包括钻孔)和其他点上观测水位、流量的变化,从而确定其连通性及具体途径。这种方法主要用于查明岩溶管流区岩溶水点间的联系。但也应考虑到,这种方法可能引起地下水天然流动方向的改变。

2)示踪试验法。一般多在岩溶管道发育区和裂隙岩溶区进行此种试验。常利用天然岩溶水点投放和接收示踪剂,一般可选用谷糠、锯屑、石松孢子、漂浮纸片等作为示踪剂(物)。对于流量较大的地下暗河还可用浮漂式小型定时炸弹和电磁波发射器来查明地下暗河流经途径和位置。近年来,一种微小彩色塑料粒的示踪物得到应用,此法除查明水点间连通性外,还可大致估算地下水流速。

3)气体传递法。对无水或非充满水的通道,可用烟熏、施放烟幕弹等方法,探明通道的连通性及连通程度,但一般只能做近距离试验。

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