抽水试验--案例

抽水试验第一步：抽水试验孔点位的确定凡是有基坑开挖的区域都要进行抽水试验，通过抽水试验得到水文地质参数，为基坑支护设计及基坑降水设计提供参数。抽水试验类型的确定，为求得含水层的渗透系数和抽水降落漏斗的影响范围，应用多孔抽水试验（一个主孔，三个观测孔）主孔位置的确定，一个是要考虑基坑开挖的位置，另外一个是要考虑含水层的厚度，如果含水层厚度太薄（这个需要结合以前的勘察资料来确定，参考），那就要另外选择主孔的位置了。第二步：水文孔地质勘查查明主抽水孔的地层分布，查明含水层厚度及起止深度，孔深的确定是要将含水层（砂层）打穿，以本工程为例，含水层主要是⑩1-3层的砂，那么在打地质勘察孔的时候就要将该层砂打穿，进入下面粘土层5m左右。根据含水层的厚度确定观测孔的位置。首先是观测孔走向的问题，当布置一条观测线（三个观测孔在一条观测线上）时，观测线要垂直于地下水流向布置。以本工程为例一般是南北走向布置。观测孔距主孔的距离，根据冶金工业水文地质勘查规范，“要求第一个观测孔距主孔的距离应该避开三维流的影响”（大约是1.6倍的含水层厚度）第二个观测孔距第一个观测孔的距离是1.6倍的含水层厚度，第三个观测孔距主孔的距离不宜太远，要保证在主孔降水的同时，观测孔的水位也有下降，本工程基本都控制在50-80m的距离。确定了观测孔的位置后要分别进行地质勘查，查明地层的分布，控制观测孔孔深的条件和主孔的相同。第三步：材料的准备在抽水试验过程中涉及的材料主要有主孔井管（需订做）、观测孔井管（包括实管和虑管）、滤料（要考虑滤料的级配问题，砂不能太细也不能太粗，一开始搞的时候没有经验，滤料用的是像大豆大小的均匀石子，这样就没有起到滤料的作用）、粘土（起隔水作用）、滤网、水泵（要结合承压水含水层的厚度及含水量确定泵的功率，本工程采用175QJ-20型深井潜水泵进行抽水）、电测水位仪（实际上就是万用电表改装的）、发电机（注意功率的选择，不要太大了，那样很不合算的，我们做第一组的时候，一天油费都得1000块，后来换成小了功率的了）、水箱（测流量用，当然最理想的还是用堰箱，截面有梯形的、矩形的等）、水管接头（调出水和回水用的）。详细的说一下主抽水孔井管的制作，我们项目用的抽水孔井管直径219mm，壁厚4mm，上部为实管，中间为过滤器，过滤器下部为长1.0m-2.0m沉淀管。上部实管的长度（从过滤器顶端一直到高出地面30公分左右都是实管）和过滤器（过滤器的长度和含水层厚度相同）的长度要根据主孔的地质勘查资料来确定。比如主孔的地层如下：0-5.6m为粘性素填土、5.6-8.7m为砂性素填土（透镜体）、8.7-9.8m为粘土、9.8-15.1m为⑩1-3含粘性土中粗砂（这一层就为承压水含水层）、15.1m-17.6m为粘土，根据上述地层，井管的尺寸为实管（0.3m+9.8m）、虑管（15.1-9.8m=5.3m）、沉淀管（1.5m），去加工管材的地方，只需要这些参数。观测管用工程勘察Φ108mm岩芯管，单根管长3.0m，用管箍丝扣连接。观测管底部为滤管，外设双层孔数20的尼龙方格网，上部为实管。观测孔井管的尺寸确定方法如主孔。这样主孔和观测孔井管就确定下来了！第四步：扩孔及井管安装在勘察孔的基础上用较大直径的转头将其扩大到要求的直径，其中主孔是用500mm直径的转头扩孔，观测孔是用350mm的转头扩孔，当转进至预定深度时，停止转进，空转30mm左右，在空转的过程中继续往孔内送稀释过后的泥浆，泥浆越稀越好但是要保证孔壁不坍塌。然后将转头、转杆从孔中提出，开始下井管。抽水孔井管各管用钻机吊装、孔口电焊连接，每两根管焊接前对中、垂直，然后焊接，焊接完成后，冷却焊缝15分钟再放入孔内垂直居中。全部井管安装完成后，将管用井架固定于孔口中心。观测管用管箍丝扣连接。各观测管安装以滤管底端标高控制在抽水孔过滤器底端同一标高的位置上。第五步：洗孔、填滤料抽水孔与观测孔填砾前，钻机再次下钻进行压清水换浆。抽水孔钻杆下部装活塞洗井器，水泵压入的清水冲洗过滤器附着包网上的泥浆颗粒与渗入到反滤层砾料与孔壁砂层孔隙中的泥浆，使含水层与反滤层的透水性少受影响。观测孔则在孔管顶部安装钻杆与孔管接头，利用接头向管内送清水，将管内泥浆从管外的钻孔中排出。在泥浆换成稀泥浆后开始填砾，填砾采用边冲边填法进行，在砾料填充高度超过滤管上端4m后停止压水，让砾料下沉，当测得砾料顶面不再降低后，投入粘土球和粘土粉4~5m，最后填入松散粘土至地面封闭孔口。主抽水孔填砾与粘土封孔后，抽水井安装175QJ20型深井潜水泵进行抽水洗井，抽水洗井水泵排水量仍由小到大进行。在水泵出水管安装“三通”，小泵量抽水调小出水阀门，另将部分出水用回水管流到井内，小泵量抽水延续4小时后，再调大出水量，在延续4小时之后，以水泵最大出水量抽水洗井，抽水洗井至水清砂净后结束。观测孔填砾与粘土封孔后，安装深井潜水泵进行抽水洗井，直到抽出清水为止。第六步：抽水、观测以本项目为例来说明。本次抽水试验采用稳定流法，试验于2012年9月8日0时50分开始，至2012年9月11日17时结束，历时88小时（在此期间抽水不能间断，我们一般是三班倒）抽水用泵为175QJ20深井潜水泵，泵的出水处装有“三通”，以调节出水量和控制动水位。出水量用量桶和秒表测量，秒表读数精确到0.1秒，水位测量用水位仪，读数以cm计。观测孔水位用测钟，读数为mm。本次抽水试验进行三次落程，三次落程的动水位均不超过含水层顶板，以确定Q-f（s）、q-f（s）曲线特性。试验落程由小到大依次进行，在正式抽水前，测量抽水井和观测孔的静止水位，然后开泵进行抽水试验。第一次下降（S1）于2012年9月8日零时50分开始，至9月9日1时结束，抽水连续24小时，其中稳定延续时间12小时，水位降深7.28m，出水量0.70L/S（60.48m3/d）；第二次下降（S2）与2012年9月9日1时开始，至9月10日9时结束，，抽水延续32小时，其中稳定延续时间12小时，水位降深14.51m，出水量1.39L/S（119.23m3/d）；第三次下降（S3）于9月10日9时开始，至9月11日17时结束，抽水延续32个小时，其中稳定延续时间11小时30分，水位降深21.03m，出水量2.01L/S（173.66m3/d）。恢复水位观测从9月11日17时开始，至9月12日9时结束，12日以后将继续观测2~3天。本次抽水试验抽水孔出水量和水位观测时间依规范规定，自抽水开始后，前30分钟每隔5分钟观测一次，30分钟后每隔30分钟测一次，当出水量和水位接近稳定后，每隔1小时观测一次。观测孔水位观测与抽水孔同时进行，抽水稳定延续时间为12小时，出水量的稳定标准，波动差为正常出水量的3%控制。水位稳定标准，波动差不超过2%，波动幅度为较大值—平均值除以平均值来控制。抽水试验结束后进行恢复水位的观测，抽水恢复水位观测时间为自停抽后的第1、3、5、10、15、20、25、30、40、50、60、80、100、120分钟各测一次，2小时后每隔30分钟测一次，恢复水位观测于2012年9月12日8时结束。观测孔水位观测时间为：前30分钟每隔5分钟测一次，30分钟后，每隔30分钟测一次至观测结束。第七步：数据整理和报告的编写1、首先对主孔的原始数据进行整理，分别找出每个降深连续稳定12h的区间，然后计算出每个区间的动水位深度和流量的平均值。2、选择计算公式，本次抽水试验选择的是承压水完整井，并且有两个观测孔（实际布孔以三个来布，计算、数据处理的时候用两个观测孔的数据即可）的计算公式。取抽水孔与观测孔NG1、NG2抽水试验第三次降深数据：式中：Q—抽水井出水量（m3/d），取第三次降深时的出水量；M—抽水孔含水层厚度（m）；S1—NG1孔第三次水位降深（m）m；S2—NG2孔第三次水位降深（m）m；—NG1孔至抽水井距离（m）m；—NG2至抽水井距离（m）m；（选取三次降深中的一次降深进行计算，再选择其中之一的降深进行验证计算，计算的时候尽量的不要选择第一次降深的数值，按照经验第一次降深的流量是最大的，随着降深的增加，流量逐渐的减小）3、计算各种参数，包括渗透系数、影响半径、单井最大涌水量4、作图，做Q-f（s）、q-f（s）曲线，降深随时间的变化曲线，动水位随时间的变化曲线5、报告的编写第一张图片为主抽水孔，500mm孔径第二张图为主抽水孔扩孔第三张图为井管第四章图为主孔虑管第一张图片抽水泵第二章图片井管接口焊接第三张图井管底部图