摘要：本文对钻孔压水试验进行简要介绍，以某水库的勘查项目为例，从试验设备、试验方法着手，对钻孔压水试验的开展流程与关键点进行分析，试验结果显示，将传感采集处理系统应用到试验中，可使成果质量可靠，有效降低生产成本投入，获得理想的社会与经济效益，促进水力水电工程的持续发展。
关键词：水利水电工程；钻孔压水；试验方法
引言：
在水利水电工程中，钻孔压水试验是较为常用的试验之一，主要作用是在岩体渗透性进行检测，为评价工作提供强有力的资料参考。大量实践表明，压水试验数据的准确性、精确度对工程周期具有直接影响，还会影响到工程投资与安全等方面，可见该项工作的重要意义。
1.钻孔压水试验简介
该试验主要是指根据压力与流量之间的关系，明确岩体的渗透性。该试验的操作根据地形地质条件、设备情况，采取与之对应的方法。应用较为普遍的一种是单栓塞隔离试段，由上至下分阶段开展，也可采用双栓塞由下至上的分段实施。当加压与供水方式满足标准的情况下，可采用自流供水的方式，尽量利用水柱的自重形成水压，另一种是借助水泵给出的压力，将水压入钻孔之中，如若地下水位较高，则对压力提出较高要求，适用于漏水量较多的情况下。在止水栓塞应用过程中，基本要求为止水具有较强的可靠性，使用更加便利，采用单管顶压式栓塞，用压力表对水压进行检测[1]。
2.水利水电工程中钻孔压水试验方法
2.1试验设备
以某水库的勘查工程为例，采用工控机、Windows系统、数据采集系统，试验程序由LabVIEW编写，供电模式为220V交流电与24V直流电、压水测试仪、压力传感器，量程范围在0—6MPa之间，外径为17mm，精度为0.5%F.S、远传发讯水表，输出信号的分辨率为0.5L，量程在1—100L/min之间，仪器对工作环境的要求较低，适宜在-20℃—+50℃下工作。
2.2试验方法
在试验过程中，应将试段内实测压力的自动测试技术应用其中，可有效弥补传统测试技术中存在的弊端与不足。主要思路为：采用流量传感器、压力传感器对以往的水表、压力表进行替换，将流量传感器安装到地表，对水流量信号进行采集，将压力传感器安装在试段中，对内部的压力信号进行直接采集；然后，采用模数转换器对压力、流量的相关信息转变成数字信号，使计算机系统能够识别，并通过专业软件对数据进行记录，使试验结果更加精准可靠，试验方法如下图1所示。
图1 试验方法
在试验开展过程中，面临着压力损失、流量损失、干深孔等问题，如若处理不当很可能影响最终的试验结果，进而影响到整个勘查工程顺利高效进行，对此可采取以下措施进行解决。
（1）压力损失。在压水试验过程中，压力损失是水流经过钻杆时，与其内壁相互摩擦而造成的损失。对于不同项目来说，钻杆与接头内径有所其区别，管路压力损失较为明显。在本项目中，通过曲线可知当水流量为100L/min时，每米钻杆的压力损失量为0.212×10-2MPa，每副接头为1.177×10-2MPa，由此可得出每100m钻杆产生的损失量约为0.5MPa，对试验结果精准度产生较大影响。对此，可借助公式或者实测绘制成压力损失表，在试验过程中根据实际流量情况、管理长短获得损失值，将其计入到试验的压力数值中[2]；
（2）流量损失。在压水试验过程中，因管路较长，在连接处很容易出现漏失。对此，需要对试验进行验证，将管路连接至100m，并用麻绳对接头处进行缠绕，一侧由水泵进行供水，另一侧与阀门、水表、压力表等相连接，当流量为60L/min时，压力为1MPa时，对整个管路进行检测，尚未发现漏水情况。因此，在试验过程中，只需对接头位置进行止水处理即可，便可确保流量损失降到最低，无需专门解决；
（3）干深孔试验。当地下水位埋藏深度超过30m时，将钻孔定义为干。当地下水的埋藏深度超过30m时，在正常试验过程中，无法开展0.3MPa或者剩余几个阶段的试验，究其原因，有30m的水柱已经在试段范围内发生反应，导致压力表实效。对此，可通过提高试验压力或者采用双管压水的方式进行解决；
（4）在以往的试验中，主要采用压力表与水表，通过人工观测的方式对数据进行记录，很容易出现人工读数误差，究其原因，一方面受压力脉冲的影响，在观测过程中使压力值出现一定摆动，在读数时属于估计值，因此增加误差；另一方面，当流量数值较大时，普通水表作为流量计量时指针转动速度较快，人工很难对进行精准读取。在本试验中，与现场实际情况相结合，将自动测试设备中的传感采集处理系统应用其中，主要包括流量传感器、压力传感器以及其他相应的操作软件，可有效减少人工读数产生的误差，确保试验结果更加精准可靠。
2.3结果与讨论
在测试仪中自动生成的试验报告如下：在23：23分时，压力为0.320MPa，流量为1.84L/min，透水率为1.15Lu；在23：33分时，压力为0.600MPa，流量为5.18L/min，透水率为1.73Lu；在23：53分时，压力为1.000MPa，流量为9.23L/min，透水率为1.85Lu；在0：03分时，压力为0.620MPa，流量为5.19L/min，透水率为1.67Lu；在该试验中，将压水测试仪作为计量设备应用到钻孔压水试验中，试验结果表明成果质量可靠，可有效降低生产成本投入、降低劳动强度，获得十分理想的社会与经济效益[3]。
结论：
综上所述，在水利水电发展过程中，应积极将新技术应用到钻孔压水试验中，有效弥补传统试验方式带来的弊端与误差，使压水试验朝着信息化、自动化的方向转变。通过试验结果表明，传感采集处理系统应用到试验中，可有效提高经济效益，促进水利水电行业的稳健发展。
参考文献：
[1]孟凡杰，王禹良. 钻孔综合压水试验中计算各分段岩层单位吸水量的新方法[J]. 水利水电技术，2019（10）：27-34.
[2]牛明智. 某水电站工程坝基岩体钻孔压水试验与结果分析[J]. 东北水利水电，2018，32（6）：51-52.
[3]李守圣，葛字家，王飞，等. 一种新型的钻孔压水试验技术及工程应用[J]. 资源环境与工程，2015（04）：155-161.
论文作者:张跃强
论文发表刊物:《防护工程》2019年15期
论文发表时间:2019/11/29
标签：钻孔论文; 压力论文; 流量论文; 损失论文; 过程中论文; 压力表论文; 水表论文; 《防护工程》2019年15期论文;