抽水试验设备安装问题的探讨

抽水试验设备安装问题的探讨

1充填材料建设独立水电工行业的水压试验主要是确定含水层的渗透系数。规程规定试验必须采用专用的器材设备，并结合水文地质条件选择钻孔结构。其中过滤器的安装比较繁琐，实际操作有一定难度。近年来华北地区地下水下降幅度较大，农业灌溉水井已由原来的大口井代之以孔径不大于0.8m的机井，护壁管大多采用水泥无砂管。实践证明性能指标符合要求的水泥无砂管透水性强、具有一定强度，可用于水位埋深不太大、含水层为砂卵石层的抽水试验中。经充分调研、分析、论证，并经实践检验，南水北调中线工程沙河多孔抽水试验采用了水泥无砂管取代传统的包网缠丝过滤器。经对比，试验结果与经验值相差无几，但操作简便，值得推广。2试验条件2.1该层的条件试验深度内均为第四系全新统地层，由上至下为：(1)全新统冲洪积第三段2.2地下水水质分析河流主河床常年干涸，地下水位埋深约11m，为第四系孔隙潜水，赋存于第四系全新统冲洪积第一段水质分析试验结果为：本区地下水属微硬的中性偏弱碱性淡水；地下水类型为重碳酸钙型水。经判别，对混凝土及钢结构不具有腐蚀性。3测试3.1造孔及滤料制备共进行两组多孔抽水试验，两组相距约300m。抽1孔组位于河床右岸漫滩上，试验段岩性为砾砂；抽2孔组位于主河道右岸，试验段岩性为粗砂。观测线各布置两条，一条垂直地下水流向，一条平行地下水流向，主孔及观测孔孔深均为18m。根据规范要求，造孔时先打主孔，后打观测孔。取主孔试验孔段地层1～3组试样进行颗分试验，根据试验结果确定填入的滤料粒径。造孔过程如下：⑴XY-2型钻机全级配采取主孔含水层试样，现场筛分，求取地层的d⑵根据抽水试验要求及筛分试验结果，购入符合要求的无砂管和回填滤料。⑶用满足孔径要求的乌卡斯钻头对主孔进行扩孔。冲击钻进，掏砂筒取砂。至设计孔深后，将两根测压管分别固定在第一根无砂管内外壁上，无砂管底部采用全断面封底（保证试验不受孔底影响），下至孔底，然后顺序下入上部的每根无砂管，并将测压管与最上面一根无砂管固定。滤料冲洗干净后向管外侧人工填入，每次填入高度不大于0.8m，至设计高程，上部回填相应地层的中细砂至孔口。⑷观测孔内下入观测管，管外侧填入滤料至设计高程，上部回填相应地层的中细砂至孔口。试验观测设备、试验过程及终孔、封孔均严格执行规范要求。3.2管口下沉宜适当⑴孔径。按规范提供的公式，单孔抽水试验的渗透系数K与孔径有一定的关系，但计算结果往往与实际值偏离较大。多孔抽水试验避免了单孔抽水试验的弊端，较为准确地反映了相应地层的渗透系数。鉴于潜水泵外径因泵量而异，为施工方便并保证不影响试验成果，抽水孔滤水管内径不宜小于300mm，以满足涌水量较大时下泵要求。⑵孔深。试验发现，按设计孔深造孔完毕、正式试验前，过滤管有不同程度的下沉现象。管口的下沉虽不影响试验的正常进行，但给试验观测带来了不便。当过滤管不同时下沉，则会出现脱节现象，当间隙大于滤料粒径时，外侧的滤料就有可能涌入而影响试验的正常进行，严重的则使主孔报废。因此建议，造孔孔深宜适当大于设计孔深,管口高于地面50cm左右、并在下沉趋于稳定后再进行试验。⑶降深。试验成功地求得了含水层的渗透系数，但进一步加大降深的尝试没有成功。当更换大泵增加涌水量时，出现了涌水量反而减小甚至断流的现象。待停泵、水位基本恢复后，开泵伊始涌水量较大，但很快又降下来，经反复尝试均没有成功。分析认为，水泵的入水深度可能是主要制约因素，因此建议造孔深度适当增加，使潜水泵入水深度尽可能增大，才能增加降深，试验结果会更为准确地接近实际。4计算结果4.1地下水渗透系数计算根据含水层岩性及边界条件，选用吉林斯基公式进行计算。(1）潜水时式中Q———涌水量（mlS(2）承压水时式中l———地下水位至孔底距离(m)，抽1孔取6.58，抽2孔取7.19考虑到地下水略具承压性，渗透系数用潜水公式和承压水公式分别进行了计算。4.2计算结果计算结果见表1～表4。4.3垂直剖面的渗透系数值特征经分析，渗透系数具有以下规律性：(1）与含水层有关。砾砂层渗透系数大于粗砂层。(2）各向异性明显。抽1孔组垂直水流方向第Ⅰ降深由近及远渗透系数越来越大，但第Ⅱ、Ⅲ降深却相反；平行水流方向第Ⅰ降深规律不明显，第Ⅱ、Ⅲ降深由近及远渗透系数越来越大。对比可见，人为所定垂直方向计算得出的渗透系数值略大于平行方向的渗透系数值。分析认为，抽1孔组位于河床右漫滩，该点地下水流向实际可能与主河道垂直，因此试验结果与地层中颗粒长短轴的分布方向还是一致的。抽2孔组垂直水流方向第Ⅰ、Ⅱ降深的渗透系数值由近及远逐渐增大，第Ⅲ降深虽由近及远逐渐减小，但数值相差甚微；平行水流方向的渗透系数均呈由近及远逐渐减小的规律性。对比可见：平行水流方向的渗透系数较大，约为垂直方向的1.25倍，与水文地质条件相吻合。平行水流方向是颗粒的长轴方向，导水力强，垂直水流方向是颗粒的短轴方向，导水力弱。(3）当承压水头较小时，用承压水公式和潜水公式计算所得渗透系数相差无几。5砂性土层企业⑴由计算结果可知，当承压水头较小时，用承压水公式和潜水公式计算所得渗透系数相差无几。根据实际情况，选择采用结果。(2)在充分调研的基础上，经分析、论证并经实践，采用无砂管作为过滤器，实测水跃值为0.16～0.25m，孔内沉淀为0.4～0.6m，试验结果符合规范要求。(3)由于采用了较大孔径的无砂管，能够满足当涌水量较大时下入大泵的要求，水位观测稳定可靠，克服了同样条件下采用空压机抽水的缺陷。因此，在充分考虑地层、地下水特征的