淺談鉆孔壓水試驗試段成功隔離的影響因素與方法

譚 俊

(遼寧省第三地質大隊，遼寧 朝陽 122000)

鉆孔壓水試驗的原理是在一定壓力下將水壓入用栓塞隔開的一定長度的孔段內，以了解巖體透水率的一種野外試驗方法。具體做法是在鉆進過程中或成孔后，用栓塞將鉆孔隔離出一定長度的孔段，再用不同的壓力向試段內送水，測定其相應的流量值，并據此計算巖體的透水率。

影響鉆孔壓水試驗成敗的因素較多，包括試驗前準備、現場試驗等環節。實踐證明，試段是否成功隔離，是壓水試驗成敗的關鍵。以下是本人對在鉆孔壓水試驗中試段成功隔離的影響因素及方法的幾點粗淺看法。

1 鉆孔工藝

壓水試驗鉆孔的孔徑宜為59mm-150mm，栓塞塞位要求孔壁光滑完整以利于密封。金剛石鉆進成孔是目前較好的造孔工藝，此法造孔的孔壁光滑完整，產生的巖粉也較少，其次是合金鉆頭鉆進。嚴禁使用泥漿等護壁材料鉆進，鉆孔完成后需要進行洗孔處理。

2 橡膠栓塞

以直徑小于孔徑2-4cm、長度不小于8倍孔徑為宜，且橡膠栓塞彈性要好、耐高壓、膨脹性能好、變形恢復能力強，以避免造成栓塞無法起拔的孔內事故，若發生繞滲情況時再加長。對于孔壁較粗糙的鉆孔要完全止水，有時單靠加長阻塞器的長度、增大阻塞器的膨脹壓力等辦法仍然無法湊效。此時可采取一點技巧，即在兩橡膠塞的中間綁一段由紗布包裹的粘土與綿紗頭混合物，由于粘土相對橡膠塞來說壓縮變形性能更強、更好，極易產生柔性變形以適應粗糙孔壁，因而“夾粘土膠塞”的密封性能較之純橡膠塞要好得多。經驗證明“夾粘土膠塞”對粗糙孔壁有較好的密封性。

3 塞位及試段選擇

預定置放栓塞的位置應是孔壁完整、裂隙較少的孔段，使膠塞與孔壁接觸良好，并減少水流沿孔壁附近裂隙繞滲的可能性，最好的辦法是查閱班報表和觀察巖芯情況。

壓水試驗一般要求各試段互相銜接，不許漏試，而目前壓水試驗所求得的透水率均為試段的平均值，若試段過長，影響試驗成果的精度，若試段過短，又會增加壓水試驗的次數，相應地增大費用，根據規范試段長度宜為5米。在實際操作中，根據地層情況進行適當調整，盡量把巖性、破碎程度和裂隙發育程度接近的層段放在同一試段，特殊層段要單獨試驗。所以，試段長度一般不是整數。

4 風化帶試段隔離

風化帶孔段巖石強度低，孔壁巖石松散，因而孔壁常欠穩定，用一般栓塞進行隔離往往無效，解決的方法可以設置套管栓塞。套管栓塞是在鉆孔鉆至計劃進行壓水試驗的孔段頂部后，向孔內送入濃水泥漿）或投入水泥粘土球搗實后再下入套管，水泥漿或粘土球的有效止水段長度要大于2m。下完套管后改用小一級到二級的孔徑鉆至試驗段底部，就可將普通栓塞塞在套管內或者在套管口封閉直接向孔內送水進行試驗。

5 栓塞止水效果的檢查

栓塞止水效果不良可能使試驗成果偏大或得出錯誤的數據，可以用下列方法檢查栓塞止水的可靠性。

（1）測量工作管外的水位，在壓水試驗開始前、后測量工作管外水位，如壓水時管外水位迅速上升則可能是止水無效，要進行檢查，如確認水位上升不大，可能是少量的繞塞滲漏所致，壓水試驗可繼續進行。

（2）用栓塞隔離前后流量、壓力歷時曲線的變化來檢驗栓塞的止水效果。在栓塞到位但還沒有膨脹以前，即通過工作管向試段送水，并觀察送入水量和送入水壓力，若開始膨脹后，送入的流量明顯下降，而送水壓力明顯上升，即證明栓塞隔離有效，反之隔離無效。

6 栓塞隔離無效

表現為壓水開始后塞外水位急劇上升或水從孔口大量返出。這可能是栓塞類型選擇不當、栓塞檢查不嚴、栓塞組裝錯誤或因巖石裂隙發育繞塞滲漏所致。處理的方法，一般是首先檢查栓塞安裝是否正確，并適當加大栓塞的壓縮量或適當加大充塞壓力，如此法無效則在栓塞上部附近（一般不超過1m的范圍），找一段巖芯較完整的孔段，將栓塞上移至該段重新安裝。重新安裝后還是繼續返水就應起塞，詳細檢查栓塞和全部工作管路，如膠塞是否脫落，膠囊是否破裂，工作管是否有破損，接頭是否嚴重漏水等。當經過嚴格檢查和移位調整后，仍然止水無效時，表明因塞位孔壁裂隙較發育而發生繞滲，此時可采用特制的超長氣壓栓塞或做水泥塞位等。總之栓塞止水無效的原因是多方面的，工作中不應輕易放棄試段或將塞位上移，這樣將影響資料的完整性和降低資料的精度。

壓水試驗是實踐性較強的現場巖體測試工作，應根據不同地層情況采用正確的試段隔離方法，試段隔離是否成功是壓水試驗成敗的關鍵。

［1］DL5331/T-2005水利水電工程鉆孔壓水試驗規程[S].