抽水試驗設備安裝問題的探討

抽水試驗設備安裝問題的探討

1充填材料建設獨立水電工行業(yè)的水壓試驗主要是確定含水層的滲透系數(shù)。規(guī)程規(guī)定試驗必須采用專用的器材設備，并結(jié)合水文地質(zhì)條件選擇鉆孔結(jié)構。其中過濾器的安裝比較繁瑣，實際操作有一定難度。近年來華北地區(qū)地下水下降幅度較大，農(nóng)業(yè)灌溉水井已由原來的大口井代之以孔徑不大于0.8m的機井，護壁管大多采用水泥無砂管。實踐證明性能指標符合要求的水泥無砂管透水性強、具有一定強度，可用于水位埋深不太大、含水層為砂卵石層的抽水試驗中。經(jīng)充分調(diào)研、分析、論證，并經(jīng)實踐檢驗，南水北調(diào)中線工程沙河多孔抽水試驗采用了水泥無砂管取代傳統(tǒng)的包網(wǎng)纏絲過濾器。經(jīng)對比，試驗結(jié)果與經(jīng)驗值相差無幾，但操作簡便，值得推廣。2試驗條件2.1該層的條件試驗深度內(nèi)均為第四系全新統(tǒng)地層，由上至下為：(1)全新統(tǒng)沖洪積第三段2.2地下水水質(zhì)分析河流主河床常年干涸，地下水位埋深約11m，為第四系孔隙潛水，賦存于第四系全新統(tǒng)沖洪積第一段水質(zhì)分析試驗結(jié)果為：本區(qū)地下水屬微硬的中性偏弱堿性淡水；地下水類型為重碳酸鈣型水。經(jīng)判別，對混凝土及鋼結(jié)構不具有腐蝕性。3測試3.1造孔及濾料制備共進行兩組多孔抽水試驗，兩組相距約300m。抽1孔組位于河床右岸漫灘上，試驗段巖性為礫砂；抽2孔組位于主河道右岸，試驗段巖性為粗砂。觀測線各布置兩條，一條垂直地下水流向，一條平行地下水流向，主孔及觀測孔孔深均為18m。根據(jù)規(guī)范要求，造孔時先打主孔，后打觀測孔。取主孔試驗孔段地層1～3組試樣進行顆分試驗，根據(jù)試驗結(jié)果確定填入的濾料粒徑。造孔過程如下：⑴XY-2型鉆機全級配采取主孔含水層試樣，現(xiàn)場篩分，求取地層的d⑵根據(jù)抽水試驗要求及篩分試驗結(jié)果，購入符合要求的無砂管和回填濾料。⑶用滿足孔徑要求的烏卡斯鉆頭對主孔進行擴孔。沖擊鉆進，掏砂筒取砂。至設計孔深后，將兩根測壓管分別固定在第一根無砂管內(nèi)外壁上，無砂管底部采用全斷面封底（保證試驗不受孔底影響），下至孔底，然后順序下入上部的每根無砂管，并將測壓管與最上面一根無砂管固定。濾料沖洗干凈后向管外側(cè)人工填入，每次填入高度不大于0.8m，至設計高程，上部回填相應地層的中細砂至孔口。⑷觀測孔內(nèi)下入觀測管，管外側(cè)填入濾料至設計高程，上部回填相應地層的中細砂至孔口。試驗觀測設備、試驗過程及終孔、封孔均嚴格執(zhí)行規(guī)范要求。3.2管口下沉宜適當⑴孔徑。按規(guī)范提供的公式，單孔抽水試驗的滲透系數(shù)K與孔徑有一定的關系，但計算結(jié)果往往與實際值偏離較大。多孔抽水試驗避免了單孔抽水試驗的弊端，較為準確地反映了相應地層的滲透系數(shù)。鑒于潛水泵外徑因泵量而異，為施工方便并保證不影響試驗成果，抽水孔濾水管內(nèi)徑不宜小于300mm，以滿足涌水量較大時下泵要求。⑵孔深。試驗發(fā)現(xiàn)，按設計孔深造孔完畢、正式試驗前，過濾管有不同程度的下沉現(xiàn)象。管口的下沉雖不影響試驗的正常進行，但給試驗觀測帶來了不便。當過濾管不同時下沉，則會出現(xiàn)脫節(jié)現(xiàn)象，當間隙大于濾料粒徑時，外側(cè)的濾料就有可能涌入而影響試驗的正常進行，嚴重的則使主孔報廢。因此建議，造孔孔深宜適當大于設計孔深,管口高于地面50cm左右、并在下沉趨于穩(wěn)定后再進行試驗。⑶降深。試驗成功地求得了含水層的滲透系數(shù)，但進一步加大降深的嘗試沒有成功。當更換大泵增加涌水量時，出現(xiàn)了涌水量反而減小甚至斷流的現(xiàn)象。待停泵、水位基本恢復后，開泵伊始涌水量較大，但很快又降下來，經(jīng)反復嘗試均沒有成功。分析認為，水泵的入水深度可能是主要制約因素，因此建議造孔深度適當增加，使?jié)撍萌胨疃缺M可能增大，才能增加降深，試驗結(jié)果會更為準確地接近實際。4計算結(jié)果4.1地下水滲透系數(shù)計算根據(jù)含水層巖性及邊界條件，選用吉林斯基公式進行計算。(1）潛水時式中Q———涌水量（mlS(2）承壓水時式中l(wèi)———地下水位至孔底距離(m)，抽1孔取6.58，抽2孔取7.19考慮到地下水略具承壓性，滲透系數(shù)用潛水公式和承壓水公式分別進行了計算。4.2計算結(jié)果計算結(jié)果見表1～表4。4.3垂直剖面的滲透系數(shù)值特征經(jīng)分析，滲透系數(shù)具有以下規(guī)律性：(1）與含水層有關。礫砂層滲透系數(shù)大于粗砂層。(2）各向異性明顯。抽1孔組垂直水流方向第Ⅰ降深由近及遠滲透系數(shù)越來越大，但第Ⅱ、Ⅲ降深卻相反；平行水流方向第Ⅰ降深規(guī)律不明顯，第Ⅱ、Ⅲ降深由近及遠滲透系數(shù)越來越大。對比可見，人為所定垂直方向計算得出的滲透系數(shù)值略大于平行方向的滲透系數(shù)值。分析認為，抽1孔組位于河床右漫灘，該點地下水流向?qū)嶋H可能與主河道垂直，因此試驗結(jié)果與地層中顆粒長短軸的分布方向還是一致的。抽2孔組垂直水流方向第Ⅰ、Ⅱ降深的滲透系數(shù)值由近及遠逐漸增大，第Ⅲ降深雖由近及遠逐漸減小，但數(shù)值相差甚微；平行水流方向的滲透系數(shù)均呈由近及遠逐漸減小的規(guī)律性。對比可見：平行水流方向的滲透系數(shù)較大，約為垂直方向的1.25倍，與水文地質(zhì)條件相吻合。平行水流方向是顆粒的長軸方向，導水力強，垂直水流方向是顆粒的短軸方向，導水力弱。(3）當承壓水頭較小時，用承壓水公式和潛水公式計算所得滲透系數(shù)相差無幾。5砂性土層企業(yè)⑴由計算結(jié)果可知，當承壓水頭較小時，用承壓水公式和潛水公式計算所得滲透系數(shù)相差無幾。根據(jù)實際情況，選擇采用結(jié)果。(2)在充分調(diào)研的基礎上，經(jīng)分析、論證并經(jīng)實踐，采用無砂管作為過濾器，實測水躍值為0.16～0.25m，孔內(nèi)沉淀為0.4～0.6m，試驗結(jié)果符合規(guī)范要求。(3)由于采用了較大孔徑的無砂管，能夠滿足當涌水量較大時下入大泵的要求，水位觀測穩(wěn)定可靠，克服了同樣條件下采用空壓機抽水的缺陷。因此，在充分考慮地層、地下水特征的