某工程多孔穩定流抽水試驗方法與結果分析

樊輝然

摘要：抽水試驗過程比較簡單，難度也不大，但由于其專業性很強，因此選擇合理恰當的試驗方法和計算公式就顯得尤為重要，它不僅可以使工程建設更加合理，還能有效的減少城市地質災害的發生。本文通過工程實例，簡述了抽水試驗中較為常見的穩定流抽水試驗的方法及計算方式，并對試驗結果進行了分析，揭示了合理恰當的選用抽水試驗方法和計算公式的重要性。

關鍵詞：穩定流抽水試驗方法；過程及要求；穩定流抽水計算水文地質參數

Test method and result analysis of pumping with porous steady flow in a project

Fan Hui-ran

No.332 geological team， Bureau of Geology and mineral resources of Anhui Province，Huangshan 245000，China

Abstract： The process of pumping test is relatively simple and not difficult， but because of its strong specialty， it is particularly important to choose a reasonable and appropriate test method and calculation formula， which can not only make the project construction more reasonable， but also effectively reduce the occurrence of urban geological disasters. In this paper， the method and calculation method of steady flow pumping test which are commonly used in pumping test are briefly described through engineering examples， and the test results are analyzed， and the importance of selecting pumping test method and calculation formula reasonably and properly is revealed.

Key words： Steady flow pumping test methods； Procedures and requirements； Steady flow pumping to calculate hydrogeological parameters

1.引言

隨著社會的進步和經濟的發展，我們身邊的住宅和商場已由最初的多層建筑發展到了目前的高層和超高層建筑。與此同時，因基坑降水方法不當而引發的地面變形、建筑物位移、水土流失和地下水污染等一系列地質災害問題也日趨嚴重。因此，對擬建場地進行抽水試驗，確定相關水文地質參數以供設計需要就顯得尤為重要。本文選取工作中較為常用的穩定流抽水試驗以實例形式進行說明，具體如下文所示。

2.場地工程地質條件

擬建地下銀街工程為一層全地下商業綜合體，層高5m，地下埋置深度8.3m，地上部分為市區雙向通行的六車道主干道路，兩側為沿街店鋪和住宅。場地地貌單元屬休寧—歙縣盆地中部的屯溪盆地，微地貌類型為新安江一級階地。

根據野外鉆孔揭露，場地內分布的地層自上而下分別為人工堆填土層、河流相沖洪積層，下伏基巖為中生界侏羅系洪琴組巖層（J2h）。

①層雜填土（Qml）：雜色，稍濕，松散，上部為0.5m～0.8m混凝土或柏油路面及砂石墊層，下部成分為粉土、碎石和建筑垃圾，平均層厚2.17m；

②層粉土（Q4al+pl）：灰黃色，稍濕，稍密，平均層厚1.87m。

③細砂（Q4al+pl）：灰黃色，濕～飽和含水，松散，平均層厚1.63m。

④圓礫（Q4al+p）l：灰黃色，飽和含水，稍密～中密狀態，礫石成分主要為硅質巖、砂巖、花崗巖和脈石英等，礫石磨圓度較好，呈次圓～圓狀，中間填充細顆粒成份為細砂和粉粘粒，平均層厚5.07m。

⑤強風化粉砂巖（J2h）：紫紅色，濕～稍濕，密實。粉砂質結構，中～厚層狀構造，巖芯呈碎塊狀，該層為場地基底，向下隨深度加深將逐步過渡到中風化帶。

勘察期間測得地下水位埋深3.51m～4.15m，地下水位標高在125.00m～125.67m之間，主要含水層為圓礫層。地下水類型為承壓水，其隔水層的頂板為粉土層，底板為強風化粉砂巖層，具體詳見圖1——擬建場地工程地質剖面圖。

3.抽水試驗

3.1鉆孔布置原則

本次抽水試驗采用承壓水完整井條件下的穩定流抽水試驗方法，設置1個抽水井和2個觀測井，其中2個觀測井與抽水井間距分別為8m和20m，抽水井與新安江的間距是832m。

3.2鉆孔鉆探技術要求

施工先后順序：首先完成距抽水井較近的觀測井，以揭露地層判斷抽水井的層位厚度，而后一方面及時加工管材（用于抽水井），一方面完成主孔鉆探，待完成主孔鉆探后，最終確定主孔內各加工管材（實管、花管）的配置長度。

抽水井開孔φ168mm，終孔φ110mm，孔深深度在15m左右（入巖不小于2m，建議3m～5m），其中第四系覆蓋層（含基巖頂部0.5m）孔徑為φ168mm，基巖孔徑φ110mm。

抽水井下φ127mm的無縫鋼管，其中實管5.5m，中部花管7.0m，下部實管1.3m。

觀測井開孔φ146mm，終孔φ110mm，孔深深度在12m左右（入巖不少于1m）。下φ110mm的PVC管用于觀測水位，其中1號觀測井實管4.7m，下部均為花管長7.6m；2號觀測井實管5.8m，下部均為花管長7.8m。

花管采用梅花型排列，其中鋼管外焊接四條墊筋，采用 18目的尼龍絲網包裹，花管眼直徑采用0.8cm（或1cm～ 1.5cm），孔隙度30%（或50%～60%）；PVC管花管眼直徑采用0.5cm，孔隙度20%～30%。

3.3抽水試驗方法及要求

（1）準備工作

抽水前首先確定含水層厚度和鉆孔的穩定水位（鉆孔穩定水位要求每小時測定一次，3次所測數字相同或4h內水位變化不超過2cm，即為穩定水位）。

（2）抽水時水位水量觀測時間要求

在開始抽水后的第1min、3min、5min、10min、15min、20min、25min、30min、40min、50min、60min、70min、80min、100min、120min、140min、170min、200min，以后每隔30min觀測一次。

（3）抽水試驗穩定標準

A.在抽水穩定延續時間內，抽水孔涌水量和動水位與時間關系曲線只在一定范圍內波動，且沒有持續上升或下降的趨勢。

B.在抽水穩定延續時間內，主孔水位波動值不超過水位降低值的1%（前后兩次所測水位差值/（最大水位-靜止水位））；當水位降深小于10m時，水位波動不應小于5cm（用空壓機抽水時，水位波動不超過10cm～15cm）。觀測孔水位波動值不應超過2cm～3cm。

C.涌水量波動值不超過正常流量的5%（前后兩次所測流量差值/流量平均值）。

（4）穩定時間要求

由于本次勘查工期要求時間較短，故只進行了最大降深的抽水，其穩定延續時間約為8h。

4.水文地質計算

4.1計算滲透系數

本次為對已得試驗數據進行比較，參考了《水文地質手冊》中的計算公式，采用兩種方法計算含水層的滲透系數，具體如下：

4.3抽水試驗成果

由于場地限制，試驗中兩個觀測井實際位于抽水井的兩側，呈東西向，西側觀測井位于抽水井以西8m處，東側觀測井位于抽水井以東20m處，故本次成果整理中只能按單孔抽水試驗和一個觀測孔、一個抽水井試驗來整理，得出實驗結果如下（圖4、圖5）：

4.4抽水試驗成果分析

首先通過對該次穩定流抽水試驗過程的相關數據進行收集、計算和整理，使得我們對擬建場地的相關水文地質情況有了一個具體而明確的認識，為我們后期采取何種方法進行基坑降水提供了第一手的寶貴試驗資料，該資料準確而直觀。

其次抽水試驗結果中，觀測孔距離抽水孔的遠近對試驗精度有一定影響，越遠越接近單孔抽水，根據《水文地質水冊》（第四版），一般建議選用1倍～1.5倍的含水層厚度為宜。

最后抽水試驗過程雖然比較簡單，但也要結合場地的地下水類型，對試驗方法和計算公式等進行合理的選擇，做到心中有數。

5.結語

綜上所述，由于抽水試驗等相關水文地質工作在現如今的工程建設中扮演著越來越重要的角色，能否準確判定場地的水文地質參數，不僅關系到了工程建設效果，而且還影響到了對城市地質災害問題的有效控制，因此，合理準確的選擇抽水試驗方法和計算公式就顯得尤為重要。

參考文獻：

[1]《水文地質手冊》. 1978年4月地質礦產部水文地質工程地質技術方法研究隊主編.

[2]《水文地質手冊》（第二版）. 2012年9月中國地質調查局主編.

[3]《水利水電工程鉆孔抽水試驗規程》（SL320-2005）2005年7月中華人民共和國水利部.