水电水利工程钻孔抽水试验规程.doc
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1、DL / T 5213 2005ICS 27.140P 59备案号:J4242005中华人民共和国电力行业标准P DL / T 5213 2005代替DLJ 203 1981水电水利工程钻孔抽水试验规程Code of pumping test in borehole for hydropowerand water conservancy engineering2005-02-14发布 2005-06-01实施中华人民共和国国家发展和改革委员会 发布目次前言1 范围2 规范性引用文件3 总则4 术语和符号4.1 术语4.2 符号5 基本规定5.1 抽水试验孔选择和布置5.2 抽水试验孔类型和结构
2、5.3 抽水试验降深和延续时间6 试验设备6.1 过滤器6.2 水泵6.3 空气压缩机6.4 测试工具7 现场试验工作7.1 钻探7.2 设备安装7.3 洗孔、试验抽水和观测静止水位7.4 稳定流抽水试验7.5 非稳定流抽水试验7.6 自由振荡法试验8 试验资料整编8.1 渗透性参数计算8.2 抽水试验成果报告编制附录A(规范性附录) 空气压缩机抽水孔内设备安装型式与要求附录B(资料性附录) 抽水试验观测记录表格式附录C(资料性附录) 自由振荡法试验附录D(规范性附录) 抽水试验渗透性参数计算公式表附录E(规范性附录) 稳定流抽水试验影响半径计算公式表附录F(资料性附录) 稳定流抽水试验成果图
3、表示例条文说明前言本标准是根据原国家经济贸易委员会关于下达2000年度电力行业标准制、修订计划项目的通知(国经贸电力200070号文)的要求,对DLJ 2031981水利水电工程钻孔抽水试验规程进行的修订。本标准与DLJ 2031981相比主要变化如下:增加了规范性引用文件、术语和符号。增加了空气压缩机抽水设备的孔内安装型式与要求。修订了包网过滤器、缠丝过滤器的网眼、缝隙尺寸和填砾过滤器的滤料规格的规定。增加了非稳定流抽水试验及其渗透性参数的确定方法。增加了通过现场非稳定流抽水试验,确定岩土体径向各向异性渗透系数主值(Kr、Kz和Kx、Ky)的计算方法。明确规定了稳定流和非稳定流抽水试验的延续
4、时间。增加了自由振荡法试验,包括适用条件、基本规定、试验设备、试验步骤和计算方法。明确了抽水试验计算公式或方法尽量软件(工具)化,开发应用工具软件包。完善了有关条文说明。本标准实施后,代替DLJ 2031981。本标准的附录A、附录D、附录E为规范性附录。本标准的附录B、附录C、附录F为资料性附录。本标准由中国电力企业联合会提出。本标准由水电规划设计标准化技术委员会归口并负责解释。本标准主要起草单位:成都勘测设计研究院。本标准参加起草单位:河海大学。本标准主要起草人:杨建 杜明祝 陈卫东 周志芳 徐健 杜文树 何立新 钱稳玉 王雪梅 谢北成 杨建宏 张道云 赖寒 李文纲 朴苓 张倩 蔡兵。10
5、11范围本标准规定了水电水利工程地质勘察中钻孔抽水试验的基本规定、试验设备、技术要求和计算方法。本标准适用于水电水利工程地质勘察中进行的单孔和多孔抽水试验。竖井、试坑抽水试验可参照执行。2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而构成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件,其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件,其最新版本适用于本标准。GB 50287 水利水电工程地质勘察规范DL 5013 水利水电工程钻探规程3总则3.0.1 为做好钻孔抽水试验工作,保证渗透性参数测试成果
6、质量,正确反映水电水利工程场地的水文地质条件,制定本标准。3.0.2 水电水利工程钻孔抽水试验是一种在钻孔内进行的含水层原位渗透试验方法。主要任务是测定含水层的渗透性参数,为计算坝(闸)基、渠道、水库渗漏量和水工建筑物基坑涌水量提供依据。3.0.3 钻孔抽水试验前,应根据试验地段的地质结构和水文地质条件,结合水工枢纽布置方案,做好钻孔抽水试验设计。其内容宜包括试验目的、抽水孔和观测孔的位置、造孔要求和钻孔结构、抽水设备的规格及数量、试验设备的安装、现场抽水试验的技术要求、试验记录与校核、渗透性参数计算公式的选择与计算,以及对成果图件的要求等。4术语和符号4.1术语下列术语适用于本标准。4.1.
7、1钻孔抽水试验 borehole pumping test通过钻孔抽水,量测抽水孔的涌水量、水位和与抽水孔一定距离上观测孔中的水位随时间变化等数据,根据井、孔涌水的稳定流或非稳定流理论,采用涌水量与水位降深值的函数关系式来计算含水层渗透性参数的一种原位渗透试验。4.1.2抽水孔 pumping well水文地质勘探中用作抽水试验的钻孔。4.1.3观测孔 observation well抽水试验时,用作观测抽水孔周围地下水位随时间变化的钻孔。4.1.4单孔抽水试验 single well pumping test不带观测孔只在一个抽水孔中抽水,并量测其涌水量和水位随时间变化等数据的抽水试验。4.
8、1.5多孔抽水试验 multiple well pumping test除在一个抽水孔抽水并观测其涌水量和水位随时间变化外,还根据含水层的岩性、岩相和水文地质结构或地下水流向变化情况,以抽水孔为原点,沿一定方向或不同方向、不同距离布置一定数量的观测孔、线,在任一观测线上的一个或多个观测孔进行动水位观测的带观测孔的抽水试验。4.1.6稳定流抽水试验 steady-flow pumping test在抽水过程中,要求涌水量与动水位同时相对稳定,并有一定相对稳定延续时间的抽水试验。4.1.7非稳定流抽水试验 unsteady-flow pumping test在抽水过程中,保持涌水量固定而观测地下水
9、位随时间的变化,或保持水位降深固定而观测涌水量随时间的变化的抽水试验。4.1.8自由振荡法试验 free oscillation test简称自振法试验。通过在地下水位以下的钻孔段,采用外力激振方式,使孔中水柱和含水层中渗流系统产生阻尼振荡,测量阻尼振荡水位随时间变化的过程,从而计算出钻孔邻近含水层渗透性参数的试验。4.1.9完整孔 completely penetrating well进水段长度贯穿整个含水层厚度的抽水孔。4.1.10非完整孔 partially penetrating well进水段长度仅为含水层厚度一部分的抽水孔。4.1.11动水位 dynamic water level
10、抽水试验过程中,在抽水孔测压管和观测孔中测得的相对低于天然地下水位的动态水位。该水位在某一时段内有其相对确定的波动数值即可认定为稳定动水位。4.1.12降落漏斗 depression cone由于抽水孔抽水而在其四周一定范围内形成的呈漏斗状的地下水位分布形态。对于承压含水层,该水位在抽水孔附近形成虚拟的承压水水头降落漏斗。4.1.13影响半径 influence radius从抽水孔中心到降落漏斗周边的水平距离。它可根据抽水时各观测孔实测的水位降深值按作图法求得;也可按不同条件下的经验公式计算求得。4.1.14水位降深 drawdown简称降深值。指抽水孔抽水前的天然地下水位与抽水时的动水位之
11、差值。4.1.15钻孔结构 borehole structure构成抽水孔柱状剖面技术要素的总称,主要包括孔身结构、套管、过滤管、测压管、滤料规格及止水位置等。4.1.16过滤器 screen assembly设置于抽水孔或观测孔的试验含水层部位,起护壁、滤水和挡砂作用的反滤装置。4.1.17过滤器骨架管孔隙率 Percentage of open area of screen骨架管的滤水孔眼的总面积与滤水管段的表面积之比值,以百分率表示。4.1.18没入率 inundated rate空气压缩机气液混合器在抽水孔内动水位以下的没入深度与气液混合器中心线至排液管排出气液混合物的高度之比值,以百
12、分率表示。4.1.19渗透性参数 permeability parameters表征含水层渗透特性的各种定量指标,主要有渗透系数、导水系数、释水系数、给水度、压力传导系数等。4.1.20渗透系数 permeability coeffieicnt表征含水层透水能力的一个参数,指当水力坡度为1时地下水在介质中的渗透速度。4.1.21导水系数 transmissivity coefficient表示含水层全部厚度导水能力的一个参数,为渗透系数与含水层厚度的乘积。4.1.22释水系数 storage coefficient又称储水系数。指承压含水层中地下水位(水头)下降或上升一个单位高度时,从单位底面
13、积和高度等于含水层厚度的柱体中弹性释放或储存的水量。4.1.23给水度 specific yield潜水含水层中地下水位下降一个单位高度时,地表至潜水面的单位水平面积垂直岩土柱中所能给出的水量。4.1.24压力传导系数 pressure conductivity coefficient又称导压系数。表征在弹性动态条件下承压含水层中水头传递速度的参数,为导水系数与释水系数之比值。4.2符号下列符号适用于本标准。a压力传导系数(或导压系数),m2/d。b抽水孔中心至补给边界或隔水边界的垂直距离,m。D10、D50填砾过滤器滤料试样筛分中,过筛砾料的颗粒,其累计质量占总质量分别为10、50时的最大颗
14、粒直径,mm。d10、d20、d50、d60、d70含水层砂、土试样颗分中,过筛土粒累计质量占总质量分别为10、20、50、60、70时的最大颗粒直径,mm。g重力加速度,m/s2。H天然情况下潜水含水层的厚度、空气压缩机气液混合器没入动水位以下的深度,m。h承压含水层自顶板起算的承压水头高度、抽水试验进行时潜水含水层的厚度、水位恢复时潜水含水层的厚度、空气压缩机气液混合上升的高度,m。潜水含水层在天然情况下的厚度H和抽水试验时的厚度h的平均值,m。Dh2潜水含水层在天然情况下的厚度H和抽水试验时的厚度h的二次方之差,即Dh2 = H2-h2,m2。K含水层的渗透系数,m/d。l过滤器工作部分
15、的长度、自振法试验时的试验段长度,m。M承压含水层的厚度,m。m自振法试验振荡波形lg(Wt/Wo)t直线的斜率。P空气压缩机压缩空气的风压,MPa。DP压缩空气在供风管中的压力损失,MPa。Q抽水孔涌水量,Us。R影响半径,m。r抽水孔过滤器半径、钻孔半径,m。r1、r2观测孔1、2至抽水孔间的中心距离,m。s抽水孔水位降深值,m。s1、s2观测孔1、2的水位降深值,m。T含水层的导水系数,m2/d。t时间,s。V空气压缩机抽1m3水需用的空气量,m3。Wo自振法试验激发时产生的地下水位最大下降值,m。Wt振荡时钻孔中水位随时间的变化值,m。W(u)无越流含水层非稳定流定流量抽水试验井函数。
16、a空气压缩机抽水时气液混合器的投入率,。b 阻尼系数。l地下水水力坡降。m潜水含水层的给水度。m *承压含水层的释水系数(或储水系数)。rw水的密度,t/m3。ww振荡体自振时的固有频率,Hz。5基本规定5.1抽水试验孔选择和布置5.1.1 调查主要含水层的渗透性能及其变化规律时,可采用单孔抽水试验。在选定的水电水利枢纽工程场地上,查明主要建筑物地段含水层的渗透性和各向导性以及岩土体渗透性分级时,根据水文地质条件复杂程度,宜选用单孔或多孔抽水试验;核定坝基和强烈渗漏地段岩土体准确的渗透性参数时,宜布置一定数量的多孔抽水试验。5.1.2 多孔抽水试验,以抽水孔为原点,宜布置12条观测线。1条观测
17、线时,应垂直地下水流向布置;2条观测线时,应分别垂直和平行地下水流向布置。对岩性岩相变化大的松散含水层和裂隙含水岩体,应布置两条观测线。一条沿岩性岩相变化大的方向或透水性强的方向布置,另一条应与前一条垂直布置。5.1.3 每条观测线上的观测孔不宜少于3个;水文地质条件复杂或有特殊要求时,可视需要适当增加。5.1.4 观测孔至抽水孔距离,当抽水孔为完整孔时,距抽水孔近的第1个观测孔的布置宜控制在2m3m,并应尽量避开紊流和三维流的影响,第2个观测孔宜为含水层厚度的11.5倍,第3个观测孔宜为含水层厚度的23倍;抽水孔为非完整孔时,应根据抽水孔的结构和拟选计算公式的要求确定。最远观测孔至抽水孔的距
18、离不宜太远,应保证最远观测孔水位达到一定降深值。5.2抽水试验孔类型和结构5.2.1 均质含水层厚度小于15m时,抽水孔宜采用完整孔;厚度大于15m时,抽水孔宜采用非完整孔。5.2.2 非均质层状含水层单层厚度大于6m时,抽水孔可采用非完整孔进行分段抽水,过滤器宜置于单层的中部,其长度不宜大于1/3单层厚度,但不应小于2m;单层厚度为3m6m时,仍可采用非完整孔进行分段抽水,但过滤器安放位置及长度宜根据单层厚度及上、下岩土层的渗透性确定;单层厚度小于3m时,不宜进行分段抽水,但重要建筑物地基根据工程设计需要可选用综合抽水。5.2.3 具有中、强透水性的裂隙岩体、断层破碎带和喀斯特发育带抽水试验
19、时,应视其厚度、埋藏情况和均一性确定抽水孔的类型。当中、强度水带全部被揭穿时,抽水孔可采用完整孔;未全部被揭穿时,抽水孔应采用非完整孔。计算时应以孔内中、强透水带作为含水层厚度。5.2.4 河床部位松散含水层抽水试验时,可采用非完整孔,抽水孔过滤器宜置于含水层的上半部,其顶端至河底的距离不应小于2m。5.2.5 完整孔抽水时,抽水孔过滤器长度不宜小于含水层厚度的0.9倍;非完整孔抽水时,过滤器长度和位置应根据拟选用的计算参数的解析式适用条件确定。5.2.6 松散含水层抽水试验时,应在抽水孔过滤器外壁设置测压管。测压管有眼部分的长度和埋设深度,宜与过滤器相等。5.2.7 各观测孔过滤器的长度宜与
20、抽水孔过滤器相当,并应安置在同一含水层和同一高程上。5.3抽水试验降深和延续时间5.3.1 稳定流抽水试验应进行三次降深。抽水孔降深值应以在测压管测得的为准。抽水孔相邻两次降深的差值宜相近。5.3.2 稳定流抽水试验降深顺序,松散含水层宜从小到大,逐渐增大;基岩含水层宜从大到小。5.3.3 抽水孔水位最小降深值,单孔抽水试验时不应小于0.5m;多孔抽水试验时应保证最远观测孔的降深不小于0.1m,或各相邻观测孔的降深值之差不小于0.2m。5.3.4 抽水孔水位最大降深值,潜水含水层抽水时,不宜大于含水层厚度的0.3倍;承压含水层抽水时,不应降到含水层顶板以下。5.3.5 稳定流抽水试验的各次降深
21、稳定延续时间,应符合下列规定:1 中、强透水性含水层中的单孔抽水试验,稳定延续时间不应小于4h。2 多孔抽水试验的稳定延续时间不应小于8h,并应以最远观测孔的动水位波动值判定。3 透水性弱的含水层抽水试验,应适当延长抽水稳定延续时间。4 每次降深的稳定延续时间不宜间断,因故中断时,应适当延长抽水稳定时间。各次降深的转换应尽量连续进行。5.3.6 非稳定流抽水试验的延续时间,应根据水位下降与时间s(Dh2)lgt关系曲线确定,并应符合下列要求:1 s(Dh2)lgt关系曲线呈现出有拐点时,延续时间宜延到拐点后的线段趋于水平为止;当关系曲线变陡时,延续时间宜延伸至拐点以后的线段使其水平投影在lgt
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