野外水文地质试验确定水文地质参数的研究
【摘要】水文地质试验是在野外条件下测定含水层和含水构造的渗透系数、压力(或水位)传导系数、影响半径等水文地质参数的基本方法。根据现场进行的注水试验和单孔完整井稳定流抽水试验,依据其所获得的渗透系数等水文地质参数,可以判断一个地区各含水层、含水构造及岩体的渗透系数和渗透性能。通过野外水文地质试验可知,注水试验和单孔完整井稳定流抽水试验是确定含水层和含水构造水文地质参数、了解该地区含水层或含水构造的富水性、导水性、渗透性能的一个重要方法,是野外水文地质地质工作中不可或缺的一个重要部分。?
【关键词】注水试验;抽水试验;渗透系数;渗透性特征
1. 引言?
1.1随着我国矿山和工程建设的快速发展,在实际工作中,水文地质工作显得越来越重要,但目前在工程勘察、设计、施工和矿山设计、建设、开发开采中没有足够认识到水文地质工作的重要性,从而导致水文地质工作调查的投入的资金和力度的不足而造成施工灾难。事实证明,水文地质工作是一个极其重要而又容易忽视的问题。因此,为了能准确地了解水文地质工作的重要性,必须要重视基础地质调查中的水文地质工作,并认识忽略水文地质工作会对工程勘察、设计、施工和矿山设计、建设、开发开采造成哪些影响,又会对建设工程带来哪些方面的危害。地下水的水位上升或下降对工程所造成的危害主要有三种:?
(1)第一,地下水上升可能会导致沼泽化、土壤盐碱化,从而加大了对工程的腐蚀性,对土质比较松散或岩石比较破碎地区,较容易发生泥石流、山体滑坡、崩坍等地质灾害。
(2)第二,地下水位下降较大,往往容易造成工程地面下沉、坍塌以及地面开裂等灾害,而且还有可能会污染地下水或水源干枯等严重问题,从而给周边的居民的生活以及整个自然环境带来极大的影响。?
(3)第三,地下水不规则的升降,由于岩层具有伸缩性的特点,会造成工程地基缺乏稳定性,随着工程使用时间的增长,工程建筑会发生变形,甚至严重损坏。?
1.2因此,为了提高工程质量,在实际工作中必须重视水文地质勘查工作。水文地质试验是水文地质勘查工作中一个重要的方面。根据现场水文地质试验资料可以确定一个地区含水层和含水构造的水文地质参数,了解含水层和含水构造的透水特性。注水试验和抽水试验是水文地质工作中经常采用的较为行之有效的方法之一,在实际工作中也得到广泛的应用。本文利用注水试验和单孔完整井稳定流抽水试验对江西省某矿区进行了水文地质勘查,根据现场注、抽水资料,确定了该矿区含水层和含水构造的水文地质参数,判定了该地区岩体的渗透特性。?
2. 试验方法及原理?
2.1常规注水试验。?
2.1.1注水试验是往指定的试验孔注水至试验段,使之产生一定的水柱高度,在水柱高度保持不变的条件下,直至注入的水量达到完全稳定为至。记下水的稳定注入量、试段长度、孔中水头高度及试验孔半径,根据注水试验公式就可以算出渗透系数。注水试验是了解基岩裂隙发育程度和透水性,测定岩层渗透性能的一种试验方法。近年来,许多水利水电工程、地质勘查、工程勘查都采用注水试验来反映岩体的透水性大小。?
2.1.2注水试验方法是用专用的注水管往试验孔内注水,水通过孔壁周围的裂隙向岩体内渗透,最终渗透的水量会趋于一个稳定值。根据稳定注入量Q、试段长度L、孔中水头(柱)高度S(H)、试验孔半径R等,利用下列条件和公式,求出渗透系数:?
当 L/r≤4时渗透系数K =(0.08Q/rS)×(L/2r+L/4) ??1/2?①?
当L /r>4时渗透系数K =(0.336Q/L S)×lg(2L/r)②?
干孔注水时,50<S/r<200且S<L?
渗透系数K =0.423×Q/S?2×lg(2L/r)③?
式中:K——渗透系数(m/d)?
L——试段长度(m)?
Q——稳定注入量(m?3/d)?
S(H) ——孔中水头(柱)高度(m)?
r——试验孔半径(m)?
2.2抽水试验。?
2.2.1抽水试验是指在选定的钻孔中,对选定的含水层(组)或含水构造抽取地下水,形成人工降深场,利用涌水量和水位下降的历时关系,测定该含水层(组)或含水构造的富水程度和水文地质参数。?
2.2.2抽水试验的种类:完整井抽水试验与非完整井抽水试验、分层抽水试验与混合抽水试验、单孔抽水试验与多孔抽水试验、群孔抽水试验、正向抽水试验与反向抽水试验、稳定流抽水试验与非稳定流抽水试验。本文叙述了单孔完整井稳定流抽水试验,即在一个试验孔中要求出水量与动水位同时保持相对稳定,并有一定的延续时间的抽水试验。本次试验采用的是单孔承压完整井稳定流抽水试验。?
图1裘布依稳定流抽水试验模型
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