摘要:本文结合永州市泥岩地区介绍了在泥岩地区做钻孔压水试验的方法及压水试验过程中产生的问题,提出防治试验段止水段处的岩石软化的措施,解决压水试验段的漏水问题,为永州市的城市建设提供有力的技术支持。
关键词:泥岩;钻孔;压水实验
0 引言
近年来,伴随着永州市经济的蓬勃发展,永州地区承接东南沿海产业转移,兴建了很多大型工程。有些工程项目对工程地质要求较为严格,对岩土的抗渗有一定要求,因此研究永州市的地质情况可以合理地承接一些有特殊要求的企业。永州市全市总面积2.24万平方公里,平原占14.29%;岗地占17.81%;丘陵占4.51%;山地占49.45%,境内主要分布零祁、宁道两大盆地,这两大盆地地表组成物质大体可以分成七大类:一是碳酸岩类。主要分布两大盆地的丘岗地带。二是泥岩类。属河湖相沉积。主要分布在丘岗及低山下部。三是红岩类。属内陆干燥型湖盆沉积,仅分布于局部丘岗区。四是第四纪风化红土。这类岩石为近代松散堆积物、冲积物。主要分布在江河流域冲积平原,溶蚀平原及丘岗风化壳。
工程地质勘察不仅要求了解地下水面以下岩土体的渗透特性,而且对地下水面以上岩土体的渗透性能往往也给予同样的重视,前者一般采用抽水或压水试验去解决,后者常采用渗水、注水或压水等试验来完成。水工建筑物修建以后,往往使环境水文地质条件发生剧烈的变化,尤其是在高压水头作用下,不论位于地下水面以上或在其下的裂隙岩体,其渗透性能必然受到较大的影响,因此,只有采用原位模拟性的压水试验才能获得较满意的结果。
我国水利水电工程的压水试验,从50年代中期开始,基本采用苏联1952年规程中推荐的方法。这种方法的基本点是把压水试验看成是抽水试验的反过程,在各项具体规定中偏重于追求理论上的合理性,忽视实际试验过程中可能出现的各种现象,因而在实践应用中存在不少问题,其中最主要的有两点:第一,试验时间较长,据统计每次试验约需12~20h。由于试验时间过长,势必拖长整个勘测工作周期,增加勘测经费。第二,在压水试验过程中岩体的裂隙状态实际上是可变的,因而所得的试验成果往往与理论上的几种P-Q曲线模式不相吻合,为了将其凑成理想的模式,不得不用返工、舍弃等办法来处理,这样既耗费时间,又使成果带有很大的任意性。
1 永州市地区泥岩主要分布区
祁阳县和东安县分布有奥陶系含炭质页岩,灰绿色页岩与紫红色泥岩等,厚30米。东安、永州、冷水滩与祁阳一带分布有石炭系灰白色铝土泥岩和钙质泥岩,厚约40米;在东安县、祁阳县、冷水滩市与永州市稀散分布二叠系灰黑色、黑色泥岩一般厚60米。在祁阳县黄泥塘、沙井、观音滩主要分布有下、中侏罗统黑色炭质泥岩夹二层薄煤层,产双壳类与耳羽叶,似楠蕨等化石;在祁阳、道县、零陵盆地分布有白垩系砂质泥岩厚442米,与下伏戴家坪组呈整合接触。由此可见永州市泥岩地区分布较广。
2 研究内容及研究方法
在岩体上或岩体内修建水工建筑时,必须研究建筑物区及其影响范围内岩体的透水性。测定岩体渗透性的方法有压水试验、注水试验、抽水试验等。其中压水试验是最常用的在钻孔内进行的岩体原位渗透试验。具体做法是在钻进过程中或钻孔结束后,用拴塞(封隔器)将某一长度的孔段与其余孔段隔离开,然后用不同的压力向试段内压水,求得相应压力下的流量值,
并以单位长度试段内某一压力下的流量值来表示该孔段岩石的透水性,作为设计和研究防渗措
施的基本依据。压水试验一般按三级压力、五个阶段进行。三级压力一般分别为 0.3,0.6,1 MPa。压水试验时最大的问题是钻孔止水困难,在泥岩、泥灰岩地区,该区泥岩软化系数仅为0.48~0.52,易被水软化,因此在泥岩、泥灰岩地区做压水试验时,试验段常发生漏水现象,本课题试图通过改变止水方式来在泥岩、泥灰岩地区达到做压水试验的要求, 并提出在该种地区做压水试验应注意的一些事项,可为此类工程提供一些经验借鉴。
3 技术路线
4 压水实验P-Q曲线图
5 结束语
在岩体上或岩体内修建桥梁、高层建筑和水工建筑时,必须研究建筑物区及其影响范围内岩体的透水性。测定岩体渗透性的方法有压水试验、注水试验、抽水试验等。其中压水试验是最常用的在钻孔内进行的岩体原位渗透试验。压水试验时最大的问题是钻孔止水困难,在泥岩、泥灰岩地区,该区泥岩软化系数仅为0.48~0.52,易被水软化,因此在泥岩、泥灰岩地区做压水试验时,试验段常发生漏水现象。 在泥岩等软岩区做压水试验时,止水栓塞不宜采用单管顶压橡胶塞式。宜采用气压式或水压式,并适当降低最大压力值P3。 在透水性较小的岩体内做压水试验,应采用精度更小的流量计,并适当延长试段长度。做压水试验应选用供水能力稳定的水泵,宜选用电动离心泵。如果试验设备达不到吕荣法压水试验要求,宜用自流式法压水试验。
参考文献:
[1] 水利部东北勘测设计研究院主编. 水利水电工程钻孔压水试验规程(SL 31—2003). 北京:中国水利水电出版社,2003.
[2] 常士骠等主编.工程地质手册.北京:中国建筑工业出版社,1992.9.
基金项目:
永州市指导性科技计划项目“永州市泥岩地区钻孔压水实验研究”(永科发[2014]17号)
作者简介:
靳鹏伟(1981-),男,山西长治人,工程师,讲师,硕士,主要从事岩土工程研究与教学。
论文作者:靳鹏伟
论文发表刊物:《基层建设》2016年13期
论文发表时间:2016/10/26
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