抽水蓄能電站高壓壓水試驗導(dǎo)則

ICS27.140P59備案號xxxFORMTEXTT/CECＰT/CECFORMTEXTXXXXX—FORMTEXTXXXX抽水蓄能電站高壓壓水試驗導(dǎo)則HighPressureWaterTestforPumped-StoragePowerStation征求意見稿FORMTEXT202X-XX-XX發(fā)布FORMTEXT202X-XX-XX實施中國電力企業(yè)聯(lián)合會發(fā)布

Contents1GeneralProvisions 本標準用詞說明1為便于在執(zhí)行本標準條文時區(qū)別對待，對要求嚴格程度不同的用詞說明如下：1）表示很嚴格，非這樣做不可的：正面詞采用“必須”，反面詞采用“嚴禁”。2）表示嚴格，在正常情況均應(yīng)這樣做的：正面詞采用“應(yīng)”，反面詞采用“不應(yīng)”或“不得”。表示允許稍有選擇，在條件許可時首先應(yīng)這樣做的：正面詞采用“宜”，反面詞采用“不宜”。4）表示有選擇，在一定條件下可以這樣做的，采用“可”。2條文中指明應(yīng)按其他有關(guān)標準執(zhí)行的寫法為：“應(yīng)符合……的規(guī)定”或“應(yīng)按……執(zhí)行”。引用標準名錄《水力發(fā)電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》GB50287《抽水蓄能電站設(shè)計規(guī)范》NB/T10072《水電工程鉆孔壓水試驗規(guī)程》NB/T35113《水電工程鉆探規(guī)程》NB/T35115中國電力企業(yè)聯(lián)合會標準抽水蓄能電站高壓壓水試驗導(dǎo)則T/CTE20XX-XXXX條文說明

目次TOC\o"1-3"\h\u1總則 333高壓壓水試驗布置 343.1試驗孔布置 343.2試驗段布置 344高壓壓水試驗孔 364.1試驗鉆場 364.3試驗孔鉆進 365高壓壓水試驗參數(shù)與方法 375.1試驗方法 375.2試驗壓力 396高壓壓水試驗設(shè)備 426.1高壓止水栓塞 426.2高壓水泵 436.3高壓穩(wěn)壓罐 436.4高壓傳感器 437高壓壓水現(xiàn)場試驗 457.1試驗準備 457.2試驗設(shè)備安裝及檢查 457.3水位觀測 467.4試驗段隔離 467.5壓力和流量觀測 477.6現(xiàn)場試驗成果檢查 488試驗資料整理 498.1一般規(guī)定 498.2各類試驗曲線的繪制 498.3巖體臨界壓力的確定 508.4高壓壓水滲透系數(shù)計算 518.5成果報告編制 52

1總則1.0.1近年來隨著抽水蓄能電站工程建設(shè)越來越來多，高壓壓水試驗為其必要工作之一，但至今仍無執(zhí)行標準。為了規(guī)范試驗工作內(nèi)容、試驗方法和技術(shù)要求，保證試驗工作質(zhì)量和成果質(zhì)量，總結(jié)和吸收近年來抽水蓄能電站高壓壓水試驗成果和工程經(jīng)驗，因此，編制本標準對指導(dǎo)抽水蓄能電站高壓壓水試驗起到重要作用。1.0.2本標準適用于抽水蓄能電站工程，其他工程需進行高壓壓水試驗可參照執(zhí)行。

3高壓壓水試驗布置3.1試驗孔布置3.1.1預(yù)可行性研究階段，輸水系統(tǒng)及廠房比選方案較多，各建筑物雖均在比選范圍，但布置鉆孔高壓壓水試驗，能夠豐富方案比選資料，很多工程預(yù)可行性研究階段在有意向性的方案中進行了鉆孔高壓壓水試驗。為確保方案比選的可靠性，預(yù)可行性研究階段具有代表性方案可根據(jù)需要布置高壓壓水試驗孔，本標準不做強制性要求。3.1.2高壓管道及引水高壓岔管是抽水蓄能電站的特殊建筑物部位，采用何種襯砌形式、襯砌結(jié)構(gòu)，需要巖體相應(yīng)地質(zhì)參數(shù)進行量化論證，這些參數(shù)測試點要選擇在建筑物部位及附近一定范圍內(nèi)，其中圍巖在高水頭壓力作用下的滲透特性、抗?jié)B透破壞臨界壓力等為關(guān)鍵數(shù)據(jù)，因此，要求抽水蓄能電站可行性研究階段，在高壓管道及引水高壓岔管段應(yīng)布置高壓壓水試驗孔。調(diào)壓室、豎井等建筑物部位的襯砌形式、結(jié)構(gòu)也需要巖體在高水頭壓力作用下的滲透特性、抗?jié)B透破壞臨界壓力等數(shù)據(jù)。根據(jù)工程需要，可參考高壓管道及引水高壓岔管高壓壓水試驗數(shù)據(jù)，亦可根據(jù)需要布置高壓壓水試驗。3.1.3進入施工階段，如果建筑物方案或地質(zhì)條件有較大變化，可根據(jù)工程需要補充必要的高壓壓水試驗。3.1.4試驗孔數(shù)量的多少是試驗成果代表性的重要保證，試驗孔太少，資料的代表性差，即使地質(zhì)條件基本相同，2個試驗孔資料平行對比，也是最低限度。當建筑物部位分屬不同的地質(zhì)單元、地貌單位，應(yīng)分別布置試驗孔?？紤]建筑物運行時的工作壓力對洞室底板兩倍洞徑范圍內(nèi)的巖體也有較大影響，建議鉆孔深度及試驗深度宜超過高壓建筑物底板10m。3.2試驗段布置3.2.1試驗段位置應(yīng)在建筑物周邊的一定范圍內(nèi)，距離建筑物太遠試驗數(shù)據(jù)不具有代表性，集中在建筑物附近試驗段數(shù)量不足，參考了已往工程經(jīng)驗，8倍洞徑范圍或建筑物中心線0.2倍靜水頭范圍屬常規(guī)做法，也參考了水工隧洞設(shè)計的有關(guān)規(guī)定。與常規(guī)壓水試驗不同，本標準規(guī)定試驗段不得重疊，是考慮已經(jīng)做過試驗的試驗段，巖體可能已經(jīng)產(chǎn)生破壞，如果重疊會增加壓入試驗流量，可能會降低巖體臨界壓力，導(dǎo)致試驗成果有偏差。3.2.3～3.2.4鉆孔高壓壓水試驗數(shù)據(jù)是襯砌形式選擇的必要依據(jù)，試驗應(yīng)在不同圍巖類別的巖體內(nèi)進行，試驗段選取宜按完整巖體、較完整巖體和裂隙巖體，長度一般為5m。對于斷層破碎帶、裂隙密集帶、溶蝕帶等強透水帶等地質(zhì)條件特殊孔段，栓塞止水位置和試驗段的長度可根據(jù)具體情況確定，確保試驗數(shù)據(jù)的準確性。4高壓壓水試驗孔4.1試驗鉆場4.1.3通過以往的工程經(jīng)驗，正常勘探平洞的尺寸，不能滿足高壓壓水試驗場地的需要求，需要進行擴挖，本條規(guī)定試驗場長寬與高度是一般情況下滿足試驗要求的最小尺寸。4.3試驗孔鉆進4.3.1我國水電工程鉆探常用孔徑為59～150mm，試驗孔的孔徑對高壓壓水試驗成果有影響，但一般說來，這種影響很小，可以忽略不計。孔徑特大或特小的鉆孔，其滲透的邊界條件差異較大，成果應(yīng)用需進行專門的試驗論證。目前國內(nèi)鉆孔高壓壓水試驗孔孔徑普遍要求為75～110mm之間。4.3.2本條規(guī)定試驗段10m范圍內(nèi)的孔段采用清水鉆進，目的是盡量避免膨潤土、植物膠等護壁材料對巖體裂隙的阻塞，從而影響試驗成果；安全范圍應(yīng)根據(jù)巖體豎向裂隙發(fā)育程度、延伸長度等因素綜合考慮，建議不小于10m。石灰?guī)r、白云巖及其他含二價金屬元素的巖石對活性劑有強烈吸附作用，將使乳化液嚴重破乳，故在碳酸鹽類巖石中鉆進試驗孔時，需選擇合適的沖洗液。4.3.3高壓壓水試驗孔在達到設(shè)計孔深終孔時需立即洗孔，因為高壓壓水試驗設(shè)備安裝需要較長時間，若等到試驗前洗孔，孔內(nèi)的巖粉已經(jīng)沉淀、充填到巖體裂隙中，會影響試驗成果。4.3.4考慮高壓壓水試驗的重要性，孔口無回水肉眼無法觀測時，沖洗時長比常規(guī)壓水試驗增加了15min，要求沖洗時間應(yīng)大于30min。5高壓壓水試驗參數(shù)與方法5.1試驗方法5.1.3多循環(huán)試驗更能有效模擬抽水蓄能電站的運行工況，試驗更能滿足設(shè)計需求，成果相對準確可靠；但多循環(huán)試驗會增加試驗成本，而且試驗時間過長，持續(xù)高壓下試驗設(shè)備容易出現(xiàn)故障。綜合考慮，本標準提出一個試驗孔應(yīng)至少有一個試驗段采用多循環(huán)，一個多循環(huán)試驗段不應(yīng)少于4次升、降循環(huán)，為保證試驗成果可靠性，這是最低要求，可根據(jù)工程需要適當增加。5.1.4本條規(guī)定高壓壓水試驗從1.0MPa開始，目的是易于與常規(guī)壓水試驗資料銜接與對比。試驗壓力分級一般不做強制性規(guī)定，常規(guī)做法為5～10級的壓力分級，級差在0.5～1.0MPa之間，具體分多少級和級差多大可根據(jù)試驗?zāi)康?、工程需求及地質(zhì)條件確定。降壓階段分級可適當減少，但少于3個壓力值無法反應(yīng)曲線形態(tài)，故本標準作出最小壓力分級限制。表5-1為具有代表性工程高壓壓水試驗壓力分級和級差的取值。表5-1代表性工程高壓壓水試驗壓力取值序號工程名稱壓力階段孔深區(qū)間(m)壓力值(MPa)試段長度(m)單位1績溪抽水蓄能電站五壓力九階段50～1000.5、1、1.5、2、2.5、2、1.5、1、0.55中國電建集團華東勘測設(shè)計研究院有限公司100～1500.6、1.2、1.8、2.4、3、2.4、1.8、1.2、0.6150～2000.8、1.6、2.4、3.2、4、3.2、2.4、1.6、0.82福建周寧抽水蓄能電站五壓力九階段——1.6、3.2、4.8、6.4、8、6.4、4.8、3.2、1.65中國電建集團華東勘測設(shè)計研究院有限公司3長龍山抽水蓄能電站六壓力十一階段5～100(探洞內(nèi))2.2、4.4、6.6、8.8、11、13、11、8.8、6.6、4.4、2.25中國電建集團華東勘測設(shè)計研究院有限公司4瓊中抽水蓄能電站十五壓力二十九階段380～520(探洞內(nèi))0.3、0.6、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、5.5、6、6.5、7、6.5、6、5.5、5、4.5、4、3.5、3、2.5、2、1.5、1、0.6、0.35中國電建集團中南勘測設(shè)計研究院有限公司5山西垣曲抽水蓄能電站八壓力十二階段52～90(探洞內(nèi))1、2、3、4、5、6、7、8、6、4、2、15中水東北勘測設(shè)計研究有限責任公司38～87(探洞內(nèi))1、2、3、4、5、6、7、8、6、4、2、16吉林蛟河抽水蓄能電站七壓力九階段59～118(探洞內(nèi))1、2、3、4、5、6、7.5、5、35中水東北勘測設(shè)計研究有限責任公司86～116(探洞內(nèi))1、2、3、4、5、6、7.5、5、37蒲石河抽水蓄能電站六壓力十一階段23～54(探洞內(nèi))1、2、3、4、5、6、5、4、3、2、1約5中水東北勘測設(shè)計研究有限責任公司8荒溝抽水蓄能電站八壓力十五階段379～4321、2、3、4、5、6、7、8、7、6、5、4、3、2、14.95中水東北勘測設(shè)計研究有限責任公司5.1.5高壓壓水試驗最大試驗壓力一般按建筑物工作水頭乘以安全系數(shù)確定，根據(jù)建筑物的重要性取值1.2～1.5，一般建筑物建筑物大于1.2即可。引水高壓岔管根據(jù)《抽水蓄能電站設(shè)計規(guī)范》（NB/T10072），同時應(yīng)滿足大于上水庫正常蓄水位與蝸殼進口中心線高程差1.4倍的要求。下面列舉幾個規(guī)范相關(guān)于試驗最大壓力要求和規(guī)定。《抽水蓄能電站設(shè)計規(guī)范》（NB/T10072）規(guī)定在高壓管道鉆孔內(nèi)，選取有代表性的孔段進行高壓壓水試驗，測定巖體在高水頭作用下的滲透特性、抗水力劈列臨界壓力，試驗最高壓力不應(yīng)小于鉆孔所在位置高壓管道最大內(nèi)水壓力的1.2倍。同時要求蝸殼進口最大壓力升高率宜小于40%，高于40%應(yīng)進行技術(shù)經(jīng)濟比較。因此以上水庫正常蓄水位與蝸殼進口中心線高程差為基準值乘1.4的系數(shù)，作為高壓岔管部位最高試驗壓力值?！端Πl(fā)電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（GB50287）規(guī)定高壓管道及氣墊式調(diào)壓室布置地段宜進行高壓壓水試驗，試驗壓力不應(yīng)小于內(nèi)水頭或氣墊壓力的1.2倍?！冻樗钅茈娬竟こ痰刭|(zhì)勘察規(guī)程》（NB/T10073）規(guī)定試驗最高壓力不應(yīng)小于鉆孔所在位置高壓管道內(nèi)最大內(nèi)水壓力的1.2倍。5.2試驗壓力5.2.1～5.2.2推薦采用壓力傳感器直接測量試驗段的水壓力，測得壓力即為試驗壓力，方便、直接、準確。5.2.3～5.2.4當采用壓力表測定壓力時，試驗壓力需進行計算。壓力計算零線是計算試驗段壓力的重要參數(shù)，其準確與否直接影響試驗成果，要確定壓力計算零線，首先要確定地下水位，對于地表高壓壓水試驗孔，觀測終孔穩(wěn)定水位即為該孔的地下水位；對于埋深一定深度甚至幾百米平洞內(nèi)高壓壓水試驗，由于平洞的開挖改變了原有地下水滲流場，平洞內(nèi)鉆孔所測得地下水位已不是此處原始的地下水位，經(jīng)工程經(jīng)驗證明，在初始階段，孔口有涌水，經(jīng)過一段時間后，涌水停止，水位在平洞底板下一定范圍內(nèi)穩(wěn)定，這個地下位不能做為該處的地下水位，真實地下水位比這個水位高出很多，應(yīng)根據(jù)周邊地面鉆孔和水文地質(zhì)條件綜合判斷確定該部位的地下水位。對于地表進行的高壓壓水試驗，壓力表在安裝于地表，地下水位埋深位于地表（壓力表中心線）以下，按條文給出了壓力零線確定原則，很明確就能計算出壓力中心線至壓力計算零線的水柱壓力（Pz），從而計算出試驗壓力，整理試驗成果。對于埋深一定深度甚至幾百米平洞內(nèi)高壓壓水試驗，壓力表在安裝于平洞內(nèi)，如平洞內(nèi)試驗孔地下水位經(jīng)綜合確定低于平洞底板，與地表進行試驗的壓力零線、壓力中心線至壓力計算零線的水柱壓力（Pz）及試驗壓力確定方法一致；但一般情況下，平洞內(nèi)試驗孔地下水位要高出平洞底板很多，且壓力表在安裝于平洞內(nèi)，壓力中心線至壓力計算零線的水柱壓力（Pz）為負值，不符合試驗壓力按式5.2.3計算原則，故這種條件下用確定壓力零線來計算試驗壓力顯然不合理，建議在平洞內(nèi)進行高壓壓水試驗，試驗壓力直接采用試驗段內(nèi)放置壓力傳感器量測。5.2.5高壓壓水試驗?zāi)壳熬捎冒惭b在進水管上的壓力表測試驗水壓力，考慮高壓壓水試驗壓力較大，管路壓力損失很小，對試驗成果影響不大，建議可不計管路壓力損失，如需要計算管路壓力損失，應(yīng)按《水電工程鉆孔壓水試驗規(guī)程》NB/T35113的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。管路壓力損失的確定方法如下:（1）當工作管內(nèi)徑不一致時，管路壓力損失應(yīng)根據(jù)實測資料確定。①當使用鉆桿作為單管柱栓塞的工作管，且鉆桿內(nèi)徑與接頭內(nèi)徑不一致時，應(yīng)實測管路壓力損失，編制出每米鉆桿、每副接頭在不同流量下的壓力損失圖表。②測定壓力損失所用的鉆桿和接頭應(yīng)與實際使用的規(guī)格一致。③測試管路總長度不應(yīng)小于40m，管路末端連接膠管，抬高2m左右放入量測水箱中。④測試管路兩端安裝壓力表，末端安裝流量表，用儀器測量兩端壓力表的高差。⑤將不同流量的水輸入管路，管路兩端的壓力差即為該流量下的管路總壓力損失。⑥實測流量范圍l0L/min~100L/min，測點不少于15個，分布要均勻，同時用流量表和水箱測定流量。實測工作應(yīng)進行兩次，取其平均值。⑦測試管路為兩套。測定第一套管路后，配第二套管路，第二套管路管徑和鉆桿總長度應(yīng)與第一套相同，但接頭數(shù)相差3副以上。⑧在同一坐標上繪制出兩套管路的壓力損失與流量關(guān)系曲線，從圖上量取各流量值相應(yīng)的壓力損失差?PS壓力損失與流量關(guān)系曲線⑨各種流量下每副接頭的壓力損失用下式計算:（5-1）式中：—某流量下每副接頭的壓力損失，MPa；—該流量下兩套管路的壓力損失之差，MPa；—兩套管路接頭數(shù)之差。⑩從各種流量下的管路總壓力損失中減去接頭的壓力損失，計算出各種流量下每米鉆桿的壓力損失值。（2）當工作管內(nèi)徑一致且內(nèi)壁光滑度變化不大時，管路壓力損失可用下式計算:（5-2）式中：—摩阻系數(shù)，=2×10-4～4×10-4MPa/m；—工作管長度，m；—工作管內(nèi)徑，m；—管內(nèi)流速，m/s；—重力加速度，g=9.8m/s2。

6高壓壓水試驗設(shè)備6.1高壓止水栓塞6.1.1高壓壓水試驗應(yīng)使用與最高試驗壓力值相匹配的專用高壓止水栓塞。栓塞長度的適用性試驗結(jié)果表明，當栓塞長度達到7.5倍鉆孔孔徑時，繞滲量增加速度減緩，該成果與伯利斯(J.C.Bliss）和拉許頓(K.R.Rushton）用數(shù)學(xué)模型研究栓塞長度的影響，得出的結(jié)論類似，因此，建議栓塞長度應(yīng)大于試驗孔孔徑的8倍。此外，從保持栓塞附近巖體的滲流穩(wěn)定性角度出發(fā)，也要求栓塞有一定的長度，故栓塞長度應(yīng)大1.0m。6.1.2～6.1.4止水栓塞是高壓壓水水試驗的關(guān)鍵設(shè)備，國內(nèi)使用的止水栓塞有雙管循環(huán)式、單管頂壓式、水壓式、氣壓式和氣液混合式等類型。單管頂壓式栓寒的優(yōu)點是操作簡單，缺點是當孔壁巖石較破碎時止水效果較差。液壓式、氣壓式或氣液混合式栓塞的共同特點是膠囊易與孔壁緊貼，即使在孔壁不太平直的情況下，也能實現(xiàn)面接觸，且栓塞較長、止水可靠性好，對不同孔徑、孔深的鉆孔均能適應(yīng)，操作比較方便。液壓式栓塞的缺點是試驗結(jié)束后膠囊內(nèi)的水不易排放干凈。氣壓式栓塞具有結(jié)構(gòu)簡單、脹塞快速、放氣之后栓塞可以立即收縮回原始狀態(tài)，不存在栓塞脹塞后收不回來膠囊等優(yōu)點。供氣可采用高壓氣泵，泵壓在30～40MPa即可，塞體抗暴壓力應(yīng)不小于最高試驗壓力的1.5倍，通常應(yīng)大于15MPa，無脹塞壓力時徑向收縮率應(yīng)達到100%。氣壓式栓塞的缺點是在鉆場上需要有一套高壓充氣裝置。從止水可靠性的觀點出發(fā)，本條文推薦優(yōu)先選用所壓式和水壓式栓塞，塞操作方便、漲塞設(shè)備可選性強。特點是膠囊易與孔壁緊貼，即使在孔壁不規(guī)則的情況下，也能實現(xiàn)面接觸，且栓塞較長、止水可靠性好，考慮到栓塞的結(jié)構(gòu)設(shè)計，鉆孔孔徑應(yīng)不小于75mm。選擇膠囊時要考慮抗爆壓力，宜選取2～3層鋼絲的膠囊。采用水壓式雙栓塞時要考慮栓塞的放水問題，栓塞結(jié)構(gòu)要有孔內(nèi)底部放水裝置?？紤]高壓壓水一般情況下鉆孔比較深，進水管孔內(nèi)部分宜采用鋼管結(jié)構(gòu)，鋼管的內(nèi)徑要充分考慮測試驗段的水下傳感器或水位測量儀的直徑，進水管內(nèi)徑宜不小于28mm。漲塞管直徑宜采用10mm左右的高壓膠管。進水管的直徑應(yīng)與漲塞管的直徑匹配，能將栓塞下到鉆孔內(nèi)。6.2高壓水泵6.2.1～6.2.4高壓壓水試驗應(yīng)使用專用的高壓水泵，且在最大試驗壓力值時能長時間工作。由于國內(nèi)水泵類型繁多，而不同的試驗壓力，需要選擇不同性能的供水水泵，對供水設(shè)備的基本要求就是壓力穩(wěn)定，出水均勻，因此，本條規(guī)定鉆孔高壓壓水試驗時，泵壓應(yīng)大于最高壓力值1.5倍。在鉆孔做高壓壓水試驗時，供水泵的額定流量宜大于100L/min，按透水率公式計算，額定流量為100L/min的供水泵的供水能力只能使巖體透水率小于20Lu的試驗段達到預(yù)定的最大試驗壓力1MPa，因此，當巖體透水率普遍較大時，需要選用供水能力更大的水泵或采用多臺水泵并聯(lián)供水。采用穩(wěn)定、耐用的三缸往復(fù)式高壓水泵主要為滿足高壓力、長時間試驗的要求；采用電動力作為動力，可以避免柴油泵、汽油泵在探洞內(nèi)造成的空氣污染和缺氧，同時可以保證出水量及出水壓力的穩(wěn)定。6.3高壓穩(wěn)壓罐6.3.1鉆孔高壓壓水試驗宜在高壓水泵后設(shè)置高壓穩(wěn)壓罐，其目的是通過穩(wěn)壓罐，減少泵壓的波動，使泵壓穩(wěn)定，便于壓力的調(diào)整，使壓力在規(guī)定的范圍內(nèi)波動。高壓穩(wěn)壓罐的加工要滿足防爆壓力要求?？墒褂煤癖诠懿牧希ū诤?～8mm）進行焊接。6.3.4高壓穩(wěn)壓管宜安裝兩個量程大小不同的防震壓力表，壓力小時，讀取小量程壓力表；壓力大時讀取大量程壓力表。6.4高壓傳感器高壓傳感器、高壓壓力表、高壓流量計、高壓管路等試驗設(shè)備最主要是在試驗最大壓力下能正常工作，滿足試驗要求。尤其注意設(shè)備及管路連接處，以往試驗過程中在此環(huán)節(jié)上易出故障，且在地下不易檢查和發(fā)現(xiàn)，試驗時應(yīng)予以注意。根據(jù)工程經(jīng)驗，高壓壓水試驗自動記錄設(shè)備參數(shù)選型可參考表6-1～6-3。表6-1高壓壓水試驗記錄儀主機參數(shù)參考表1采集頻率4次/秒2檢測通道4通道3采樣誤差<0.5%4工作電源AC50HZ220V±30%5功率150W(不含自動調(diào)壓部分）6工作溫度-20℃—+70℃7工作濕度0—90%RH表6-2壓力傳感器性能參數(shù)參考表1工作電源DC24V2輸出信號DC4－20mA3測量范圍0－20MPa4顯示分辨率0.01MPa5測量精度0.5%表6-3流量傳感器性能參數(shù)參考表1工作電源AC220V±10%2輸出信號DC4－20mA3測量范圍0－150L/min4顯示分辨率0.01L5測量精度0～20L/min為0.2L/min20～99.9L/min時為1%

7高壓壓水現(xiàn)場試驗7.1試驗準備7.1.1由于鉆孔高壓壓水試驗不屬于常規(guī)試驗，存在一定的危險性，為了使高壓壓水試驗工作順利進行，本條規(guī)定鉆孔高壓壓水試驗的試驗人員需經(jīng)過專門培訓(xùn)后，熟練掌握高壓壓水的試驗方法和操作程序。試驗組成人員能完成試驗工作大綱的編寫、設(shè)備的選擇、設(shè)備的操作、資料的整理、報告的編寫等。7.1.3鉆孔高壓壓水試驗現(xiàn)場實施前應(yīng)準備的專用設(shè)備和材料。鉆孔高壓壓水試驗的設(shè)備應(yīng)保證在高壓力下的適用性和人員的安全，試驗設(shè)備包括：高壓水泵、壓力表、電磁流量計、止水栓塞、高壓管路、高壓閥門、充塞泵或高壓氣泵、密封圈等。常規(guī)壓水試驗的設(shè)備、材料，不能保證在高壓條件下的密封性、量程和安全性，不僅會造成試驗失敗，嚴重時還會造成安全事故。故本規(guī)程規(guī)定“常規(guī)壓水設(shè)備、鉆探設(shè)備不得與高壓壓水試驗混用”。7.1.4本條規(guī)定鉆孔高壓壓水試驗宜根據(jù)現(xiàn)場工作環(huán)境制定安全生產(chǎn)和環(huán)境保護措施。如：作業(yè)人員上崗前應(yīng)接受安全教育培訓(xùn)并考試合格；進入鉆場工作時，應(yīng)佩戴安全防護用品；壓水試驗儀器在工作狀態(tài)下，不得進行拆卸和檢修，出現(xiàn)異常時應(yīng)停機檢查；壓水試驗過程中產(chǎn)生的油污和垃圾應(yīng)及時清理，從孔內(nèi)返出的污水應(yīng)按照環(huán)境保護要求進行處理等。7.2試驗設(shè)備安裝及檢查7.2.1～7.2.2按現(xiàn)場條件合理布置并安裝試驗儀表、試驗設(shè)備以及試驗工作管路等，防止工作管路有破裂、彎曲、堵塞等現(xiàn)象，接頭處密封不嚴漏水和流量計方向錯誤，避免試驗數(shù)據(jù)失真，同時也為了確保試驗工作順利進行。7.2.3止水栓塞在地面進行打壓試驗，檢查最大壓力的情況下膠囊是否爆裂、有無漏水現(xiàn)象，栓塞的密封狀況是否滿足要求，地面打壓試驗直觀、方便、易操作、節(jié)省時間。常規(guī)壓水試驗前一般要進行試驗性壓水，壓力應(yīng)采用設(shè)計的最大壓力值，延續(xù)時間宜為15min；在試驗性壓水過程中，應(yīng)按正式壓水試驗的要求檢查止水栓塞、試驗管路、儀表及機械的工作狀況；試臉性壓水成功后，方可講行該試驗段的正式壓水試驗。高壓壓水試驗若采用設(shè)計的最高壓力值進行試驗性壓水并延續(xù)15min，可能導(dǎo)致巖體破壞，影響正式壓水試驗成果。故本標準條文未規(guī)定要進行試驗性壓水，而只是規(guī)定在地面進行打壓栓塞試驗。7.2.4試驗前應(yīng)對水源作出判斷，不能滿足試驗要求的應(yīng)采用必要措施。當水源的泥砂含量較多時，要對試驗用水進行沉淀處理，不然會堵塞節(jié)理裂隙，影響壓水試驗成果；試驗中應(yīng)控制好水源，禁止落入雜物和油料，如控制不當，應(yīng)及時處理。7.3水位觀測7.3.1～7.3.2下塞前、后進行地下水位觀測或測定穩(wěn)定壓力水頭的主要目的，除確定壓力計算零線外，還要了解、分析鉆孔中含水層的分布和變化等水文地質(zhì)特片。當?shù)貙訛橥缓畬訒r，在下塞前、后觀測的地下水位是一致的。當存在多個含水層時，下塞前、后觀測的地下水位可能不同。對壓水試驗來說，起作用的是試驗段的地下水位而不是整個孔的混合水位，所以如果設(shè)備允許應(yīng)盡量取得下塞隔離試驗段后試驗段水位。7.3.4當發(fā)現(xiàn)承壓水時要適當延長觀測時間，而對承壓水的觀測可以視工程需要進行。7.4試驗段隔離7.4.1止水栓塞安設(shè)在巖石較完整的孔段部位，主要保證試驗隔離段的密封質(zhì)量，避免在高壓下沿節(jié)理裂隙向試驗段外滲漏。7.4.2在試驗過程中，由于巖體變形，可能會造成栓塞壓力小幅波動，為保證試驗質(zhì)量，應(yīng)加強觀測，及時補壓，脹塞壓力波動值應(yīng)控制在0.1MPa之內(nèi)。7.4.3栓塞向鉆孔下置過程中要控制下降速度，避免出現(xiàn)撞擊、墩放、強拉、卡夾或溜管等現(xiàn)象，主要為保證止水栓塞的完整性，以免人為原因造成損壞。7.4.4止水栓塞通過中空的鉆桿下到試驗段的頂部，栓塞與孔口之間用細高壓管延伸至孔外與手動泵連接，在孔口鉆桿處設(shè)有封閉裝置，栓塞膨脹通過地面手動泵加壓來完成。由于栓塞膨脹率較大，以及巖體變形等原因，隨著時間的變化會出現(xiàn)脹塞壓力下降的情況，應(yīng)及時補壓。7.4.5由于栓塞和孔壁之間間隙較小，脹塞壓力未完全卸掉，栓塞未完全收縮時，栓塞移位易造成損壞。7.5壓力和流量觀測7.5.1在向試驗段充水之前開啟排氣閥，使管路充分排氣，然后再開始試驗，否則將對試驗成果有影響。壓力、流量觀測工作有兩種方式：一種是調(diào)節(jié)壓力使之穩(wěn)定不變，觀測流量隨時間變化情況；另一種是調(diào)節(jié)流量使之穩(wěn)定不變，觀測壓力隨時間的變化情況。本規(guī)程根據(jù)水電工程的習(xí)慣推薦的是前一種。7.5.3鉆孔高壓壓水試驗的流量觀測在觀測間隔時間上分快速法、中速法、慢速法，三種流量觀測方法的結(jié)束標準和取值以及流量增大問題處理均相同。（1）觀測間隔。為了了解試驗時流量的變化情況，原則上希望每分鐘觀測一次，對于直讀式流量計來說，這樣做并無困難。但目前我國大多數(shù)試驗采用水表測流量，每分鐘觀測一次過于緊張，故規(guī)程規(guī)定視現(xiàn)場的具體情況而定。（2）觀測結(jié)束標準和取值。多位學(xué)者對壓水試驗達到穩(wěn)定所需要時間的研究表明，該時間與試驗段巖體的滲透性成反比關(guān)系，及巖體滲透性越小，達到穩(wěn)定所需的時間越長，理論上流量在向穩(wěn)定值趨近的過程中，其變化值是隨時間遞減的。為了使試驗成果可靠，要求在某一時間段內(nèi)流量的變化值不大于某一標準值，這樣試驗雖未達到真正穩(wěn)定，但至少已進入緩變段，因而可以把試驗誤差控制在一定范圍之內(nèi)。參考國內(nèi)外有關(guān)資料，本規(guī)程規(guī)定五次流量讀數(shù)的相對差不大于10%，或絕對差不大于1L/min作為穩(wěn)定標準是合適的，但前提是流量無持續(xù)性增大趨勢。絕對差的標準主要是根據(jù)流量計實際可能達到的精度確定的。取最后一次讀數(shù)作為計算值，比取該時段內(nèi)的平均值更合理些，也較方便。（3）流量增大問題。理論上，當壓力保持不變時，不會出現(xiàn)流量隨時間增大的現(xiàn)象。因此，當出現(xiàn)這種情況時，需要查明原因。如果不是設(shè)備、儀表發(fā)生故障，則需要延長試驗時間，直至流量不再增大，且達到上述標準方可結(jié)束。7.5.5在試驗過程中，巖體透水量突然增大，無法繼續(xù)升壓時，經(jīng)檢查也無漏水現(xiàn)象，可認為該壓力下巖體已破壞，故可進行降壓階段的試驗。7.5.6在壓水試驗過程中，當試驗壓力由高壓力轉(zhuǎn)換到較低壓力時，有時會出現(xiàn)水從巖體流入鉆孔的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為回流。產(chǎn)生回流現(xiàn)象的原因，是由于在試驗壓力下降的瞬間，鉆孔附近巖體內(nèi)的水壓力暫時高于試驗壓力，因而使水自巖體反流。這個過程一般持續(xù)數(shù)分鐘至十余分鐘。隨著巖體內(nèi)水壓力逐漸下降，回流量漸降至零。當巖體內(nèi)水壓力繼續(xù)調(diào)整至低于試驗壓力之后，水重新流向巖體，并隨著壓力調(diào)整結(jié)束而趨于穩(wěn)定?；亓鳜F(xiàn)象是巖體儲水效應(yīng)的反映，而儲水效應(yīng)的大小與巖體的彈性變形性質(zhì)有關(guān)。因此圭地西尼（G.Guidicini）等指出，可以利用回流資料估算巖體的變形模量。在壓水試驗過程中，當出現(xiàn)回流時，要詳細記錄其回流時間、流量或壓力數(shù)據(jù)，以便積累資料。需要注意的是，不可把流量從負經(jīng)零到正這個變化過程中的暫時停滯誤認為是該試驗段流量為零。7.5.7為了解巖體裂隙連通情況和壓水試驗的影響范圍，在試驗過程中，對受壓水試驗影響的井、洞、孔、泉等地下水的出水位置、水位、滲水顏色以及流量進行觀測，必要時可配合使用示蹤劑。7.6現(xiàn)場試驗成果檢查7.6.1現(xiàn)場檢查是指現(xiàn)場試驗操作結(jié)束后，專業(yè)技術(shù)人員和現(xiàn)場試驗人員對現(xiàn)場試驗進行的復(fù)核。確認試驗設(shè)備、試驗操作、管路連接、試驗原始記錄等滿足試驗任務(wù)書及技術(shù)要求，確認無誤后方可結(jié)束現(xiàn)場試驗。目的是防止現(xiàn)場試驗設(shè)備撤離后發(fā)現(xiàn)問題無法彌補。8試驗資料整理8.1一般規(guī)定8.1.2本條統(tǒng)一了高壓壓水試驗曲線的繪制比例，試驗壓力P、流量Q、時間t的繪制比例與《水電工程鉆孔壓水試驗規(guī)程》NB/T35113的規(guī)定一致，透水率q的繪制比例有所調(diào)整。高壓壓水試驗中試驗段透水率一般不會超過10Lu，如山西垣曲抽水蓄能電站兩個鉆孔試驗段最大透水率分別為3.70Lu和3.88Lu；荒溝抽水蓄能電站試驗段最大透水率也僅1.42Lu。若透水率q軸坐標1mm代表1Lu，會使曲線緊貼q軸，圖幅過小，故q軸坐標1mm宜代表0.1Lu。8.2各類試驗曲線的繪制8.2.1設(shè)有觀測孔、觀測平洞時，通常是針對斷層、節(jié)理密集帶等不良地質(zhì)體進行滲透試驗，試驗加壓的鉆孔往往稱為主動孔，觀測孔稱為被動孔。通過在主動孔進行的高壓壓水試驗，在被動孔（洞）觀察滲透情況，在試驗過程中要時刻關(guān)注觀測孔、結(jié)構(gòu)面及洞壁等變化情況，判斷主動孔加壓到什么壓力值時，不良地質(zhì)體發(fā)生滲漏，是否有析出物等現(xiàn)象。通過對比分析主動孔和觀測孔的P-Q曲線可以判斷不良地質(zhì)體的滲透特性和滲透穩(wěn)定性，并通過主動孔和觀察孔的總流量與試驗總注水量的對比分析，判斷不良地質(zhì)體的影響范圍。8.2.2P-Q-t曲線既是高壓壓水試驗最原始的記錄，也是判別試驗成果可靠性并繪制P-Q曲線的重要依據(jù)。Q-t曲線可以用來研究巖體在高壓水流作用下的時間效應(yīng)。試驗表明某些巖體在短時間高壓水頭作用下，壓入流量Q不大，但隨著高壓水流的持續(xù)作用下，雖然試驗壓力P未發(fā)生改變，巖體內(nèi)裂隙可能發(fā)生擴展或沿原有結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生新的破裂，從而出現(xiàn)壓入流量Q明顯增大的現(xiàn)象。8.2.4P-Q曲線類型可以方便地反映巖體內(nèi)水的滲流狀態(tài)、裂隙的變化特征。目前雖有一定數(shù)據(jù)反映P-Q曲線類型和曲線特點，但獨立高壓壓水P-Q曲線總結(jié)的較少，一般都是參考常規(guī)壓水試驗曲線類型應(yīng)用，本標準也延續(xù)國內(nèi)大多工程的做法，希望隨著高壓壓水試驗工作越做越多，總結(jié)出獨立的曲線類型和曲線方程。參考常規(guī)壓水試驗，A型可以理解為：滲流狀態(tài)為層流，裂隙狀態(tài)無變化；B型可以理解為：滲流狀態(tài)為紊流，裂隙狀態(tài)無變化；C型可以理解為：裂隙呈彈性擴張，巖體滲透性增大；D型可以理解為：裂隙呈非彈性擴張，巖體滲透性增大；E型可以理解為：裂隙被充填，巖體滲透性減小。雖然高壓壓水試驗P-Q曲線的形態(tài)較常規(guī)壓水試驗有一定的差異，P-Q曲線五種類型基本能夠反映巖體內(nèi)水的滲流狀態(tài)、裂隙的變化特征。對于單循環(huán)試驗，確定方法和常規(guī)試驗方法類似；對于多循環(huán)試驗，由于循環(huán)試驗法往往用于破碎或較破碎巖體，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，巖體滲透特性會發(fā)生變化，每一循環(huán)的曲線類型可能存在差別，此時曲線類型宜按最不利原則確定。8.2.7總結(jié)國內(nèi)眾多高壓壓水試驗，P-q曲線部分壓力階段常會出現(xiàn)透水率隨壓力的增大而減小的現(xiàn)象，高一級壓力下的透水率反而小于低一級的透水率，這反映了巖體透水率的增加幅度往往會小于壓力的增加幅度。此時不宜仍以呂榮值作為防滲灌漿結(jié)束的標準，采用高壓力下的試驗段透水量，來作為防滲灌漿結(jié)束的標準會起到較好的效果。8.3巖體臨界壓力的確定8.3.1對于絕大多數(shù)沒有觀測孔、洞的試驗段來說，采用P-Q曲線確定巖體臨界壓力是最為簡便可行的方法。臨界壓力僅出現(xiàn)在完整和較完整巖體中，對于完整巖體中的高壓壓水試驗，隨著試驗壓力的逐漸，前期壓力增加較大，但流量增加緩慢或者流量始終為零，當試驗壓力升高到某一級壓力時，流量突然大幅增加，該突變點即為P-Q曲線的最大曲率點，其對應(yīng)的試驗壓力即為臨界壓力。對于較完整巖體，隨著壓力的升高流量也逐漸增大，當試驗壓力在某一范圍壓力級內(nèi)時，流量明顯大幅增加，此時臨界壓力可通過試驗曲線前段和后段切線的交底確定。8.3.2對于多循環(huán)試驗情況下，巖體臨界壓力通常呈現(xiàn)隨循環(huán)次數(shù)的增加而降低，并逐漸趨向穩(wěn)定的變化特征。但循環(huán)次數(shù)過多會增加試驗成本，實際工程中可取多循環(huán)中最小的巖體臨界壓力作為穩(wěn)定臨界壓力代表值。8.3.3對于紊流型（B型）P-Q曲線，若曲線存在臨界壓力，則臨界壓力之前的曲線段可采用截距為零的二次多項式或冪次函數(shù)擬合。其中，截距為零的二次多項式的表達式如下：（8-1）式中：H—水頭（m）；Q—流量（m3/s）；、—擬合參數(shù)。式（8-1）表達了流量與壓力之間的函數(shù)關(guān)系式，可借助Excel等統(tǒng)計畫圖軟件求得。當試驗壓力大于臨界壓力時，流量隨試驗壓力的增大而急劇增大，巖體中的裂隙發(fā)生明顯的擴張或水力劈裂，臨界壓力之后的試驗曲線段對于近似確定巖體的滲透性與試驗壓力的相關(guān)性具有一定意義，如有必要，該曲線段可用其他函數(shù)擬合。對于不存在臨界壓力的紊流型P-Q曲線，顯然也可采用上述函數(shù)擬合。選用上述擬合函數(shù)的原因是其具有明確的物理意義，相應(yīng)的擬合參數(shù)對直接用于確定水文地質(zhì)參數(shù)。式（6-1）中，擬合參數(shù)為P-Q曲線的初始斜率，實質(zhì)上表征了巖體滲透性的大??；而擬合參數(shù)則反映了P-Q曲線對線性流的偏離程度，即巖體中非線性流的發(fā)展程度，當=0時退化為層流型（A型）曲線。由此可見，上述擬合函數(shù)不僅反映了巖體中的滲流流態(tài)，且可退化為線性流公式，是線性流擬合公式在非線性流條件下的拓展，因此本規(guī)程推薦采用上述函數(shù)對P-Q曲線進行擬合。8.3.4水力坡降為水流沿滲透路徑的水頭降落值與相應(yīng)滲透路徑長度的比值。巖體中的臨界水力坡降是一種近似理想狀態(tài)下的值。滲流場中任一點的水力坡降（）可按下式計算：（8-2）其中式中：—水力坡降，無量綱；—水頭損失（m）；—主動孔水頭（m）；—觀測孔水頭，由滲壓計觀測得到（m）；L—滲透路徑，即主動孔至被動孔的距離（m）。8.4高壓壓水滲透系數(shù)計算8.4.2高壓壓水試驗，由于試驗壓力相對較高，巖體中出現(xiàn)非線性滲流的可能性較大，這一點可從P-Q曲線的非線性得到驗證。在非線性流條件下，達西定律不再適用，而應(yīng)采用非達西流定律描述巖體中的非線性滲流規(guī)律。目前，福熙海默(Forchheimer）定律是應(yīng)用最為廣泛的非達西滲流定律，其表達式如下：（8-3）式中：—水力坡降，無量綱；—滲透流速（m/s）；—滲透系數(shù)（m/s）；—福熙海默非線性系數(shù)（m2/s2）。上式與截距為零的二次多項式在形式上完全一致，這從另—側(cè)面印證了選用截距為零的二次多項式進行P-Q曲線擬合的合理性。理論分析表明，對于紊流型(B型）P-Q曲線，若巖體中的滲流服從福熙海默定律，且臨界壓力之前的P-Q曲線采用截距為零的二次多項式擬合，則巖體的滲透系數(shù)可按（8.4.2）計算，非線性系數(shù)可按下列公式估算：（8-4）式中：—非線性系數(shù)（m2/s2）；—鉆孔壓水段長度（m）；—鉆孔半徑（m）；—P-Q曲線擬合參數(shù)。（8.4.2）式滲透系數(shù)計算公式不僅形式簡單，與本規(guī)程式（8.4.1）在形式上完全一致。擬合系數(shù)為紊流型（B型）P-Q曲線的初始斜率，巖體的滲透系數(shù)與初始階段的透水率成正比。另一方面，紊流型（B型）P-Q曲線的透水率通常在初始壓力階段取得最大值，當巖體的滲透系數(shù)采用最大滲透率對應(yīng)的壓力和流量按本規(guī)程式（8.4.1）計算時，恰好得到了與流態(tài)無關(guān)的巖體本質(zhì)滲透系數(shù)。8.5成果報告編制8.5.1-8.5.2規(guī)定了高壓壓水試驗成果報告包含的主要內(nèi)容，各工程可根據(jù)需要進行增減。前言根據(jù)中國電力企業(yè)聯(lián)合會（中電聯(lián)標準﹝2020﹞55號）《關(guān)于印發(fā)2020年第一批中國電力企業(yè)聯(lián)合會標準制修訂計劃的通知》的要求，標準編制組經(jīng)廣泛調(diào)查研究，結(jié)合抽水蓄能電站高壓壓水試驗經(jīng)驗，認真總結(jié)實踐經(jīng)驗，在廣泛征求意見的基礎(chǔ)上，制訂本標準。本標準共8章和5個附錄，主要技術(shù)內(nèi)容有：高壓壓水試驗布置、高壓壓水試驗孔、高壓壓水試驗方法與壓力、高壓壓水試驗設(shè)備、高壓壓水現(xiàn)場試驗、試驗資料整理。本標準由中國電力企業(yè)聯(lián)合會抽水蓄能標準化技術(shù)委員會提出并歸口。本標準主編單位：中水東北勘測設(shè)計研究有限責任公司。本標準參編單位：上海勘測設(shè)計研究院有限公司本標準主要起草人：本標準主要審查人：

目次TOC\o"1-2"\h\u1總則 12術(shù)語和符號 2