充填基础帷幕灌浆计算实例要点.docx
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充填基础帷幕灌浆计算实例要点
充填、基础帷幕灌浆计算实例
一、钻孔注水试验渗透系数的计算方法
注水过程中一般用套管隔离非注水段,在试验段进行注水试验,试验采用定水头高度注水试验。
1、试验段长为5m、或试验段长大于5m时,采用下列公式:
K=
Ig
2、试验段长度小于或等于4m时,采用下列公式:
K=
试中:
K渗透系数(cm/s)、Q稳定注入流量(m3/昼夜)(注入试段内水量)、L试验段长度(m)、S孔中水头高度(m)、r钻孔半径(m)。
实例1:
某工程注水试验参数计算见下表:
某工程压(注)水试验记录表
孔号ZK1孔深5.3m试验段由0.0m至5.3m,共计5.3m,钻孔直径130mm
柱塞位置m,地下水位深度m地下水位深度m,压力表至孔口距离m
日期
压(注)水时间
水表读数(升)
每分钟注入量
(L)
压力(MPa)
月
日
班
开始
(时:
分)
读数
(时:
分)
间隔
(分)
开始
间隔
读数
间隔
注入量
压力表读数
水柱
压力
全压力
9
5
中
10.30
10.35
5
246
502.0
256.0
51.2
10.40
5
756.7
254.7
50.94
10.45
5
1010.0
253.3
50.66
10.50
5
1262.0
252.0
50.4
10.55
5
1514.0
252.0
50.4
0.0265
0.0265
稳定流量的的概念:
在保持水头不变的条件下,每分中注入量最大值与最小值之差小于最终值的10%,即可终止观测,取最终值为计算值。
供水设备应保证出水率100L/min以上,水表最小读数值0.1L。
压力表最小读数值0.01Mpa。
该孔试验段长L=5.3m、稳定注入流量:
Q=50.4(min/L)×60(min)×24(小时)=72.58(m/昼夜),孔中水头高度:
S=0.0265浆水柱压力换算成水头高度得0.O265×100=2.65m(换算方法:
1MPa=100m、0.1MPa=10m、0.01MPa=1m。
),r钻孔半径:
130mm(130÷2÷1000=0.065m),将试验数化为米计算。
解:
K=
Ig
=4.705m/昼夜×100÷86400=0.005445602、经过换算=5.45×10-3cm/s。
实例2:
某工程注水试验参数计算见下表:
某工程压(注)水试验记录表
孔号ZK1孔深8.8m试验段由5.1m至8.8m,共计3.7m,钻孔直径130mm
柱塞位置m,地下水位深度m,压力表至孔口距离m
日期
压(注)水时间
水表读数(升)
每分钟注入量
(L)
压力(MPa)
月
日
班
开始
(时:
分)
读数
(时:
分)
间隔
(分)
开始
间隔
读数
间隔
注入量
压力表读数
水柱
压力
全压力
9
5
中
18.04
18.09
5
693
928.5
235.5
47.1
18.14
5
1162.5
234.0
46.8
18.19
5
1395.0
232.5
46.5
18.24
5
1626.0
231.0
46.2
18.29
5
1857.0
231.0
46.2
0.044
0.044
该孔试验段长L=3.7m、稳定注入流量:
Q=46.2(min/L)×60(min)×24(小时)=66.528(m3/昼夜),S孔中水头高度:
浆水柱压力换算成水头高度得0.044×100=4.44m(换算方法:
1MPa=100m、0.1MPa=10m、0.01MPa=1m。
),r钻孔半径:
130mm(130÷2÷1000=0.065m),将试验数化为米计算。
解:
K=
=32.16m/昼夜×10÷86400=0.003722、经过换算=3.72×10-3cm/s。
二、钻孔压水试验透水率的计算方法
透水率的计算须按《水利水电工程钻孔压水试验规程》SL31-2003进行检查,在确认压水试验正确后、才能进行计算,计算时按下列规定进行检查:
1、基本规定
1、试验方法与试段长度
①、钻孔压水试验应随钻孔的加深自上而下地用单栓塞分段隔
离进行。
岩石完整、孔壁稳定的孔段,可采用双栓塞分段进行。
②、试段长度宜为5m。
含断层破碎带、裂隙密集带、岩溶洞穴等的孔段,应根据具体情况确定试段长度。
相邻试段应互相衔接,可少量重叠,但不能漏段。
残留岩芯可计入试段长度之内。
2、压力阶段与压力值
①、压水试验应按三级压力、五个阶段[即
P1-P2-P3-P4(=P2)-P5(=P1),P1<P2<P3]进行。
P1、P2、P3三级压力宜分别为0.3MPa、0.6MPa和1MPa。
当试段埋深较浅时,宜适当降低试段压力。
②、试段压力的确定应遵守下列规定:
当用安设在与试段连通的测压管上的压力计测压时,试段:
压力按下公式计算:
P=Pp+Pz
式中:
P:
试段压力(MPa);Pp:
压力计指示压力(MPa);Pz:
压力计中心至压力计算零线的水柱压力(MPa)。
当用安设在进水管上的压力计测压时,试段压力按下:
P=Pp+Pz-Ps
式中:
Ps:
管路压力损失(MPa);其余符号同前式。
3、压力计算零线的确定应遵守下列规定:
①、当地下水位在试段以下时,压力计算零线为通过试段中点
的水平线;
②、当地下水位在试段以内时,压力计算零线为通过地下水位
以上试段中点的水平线;
③、当地下水位在试段以上时,压力计算零线为地下水位线。
4、试验设备
①、栓塞长度不小于8倍钻孔直径;
②、止水可靠、操作方便。
③、试验用的水泵应工作可靠,压力稳定,出水均匀;在1MPa压力下,流量能保持100L/min。
在无法采用静水头供水的条件下,水泵出口应安装容积大于5L的稳压空气室。
吸水龙头外应有1~2层孔径小于2mm的过滤网。
吸水龙头至水池底部的距离不小于0.3m。
供水调节阀门应灵活可靠,不漏水,且不宜与钻进共用。
④测量压力的压力表和压力传感器应反应灵敏,卸压后指针回零,量测范围应控制在极限压力值的1/3~3/4之间;压力传感器的压力范围应大于试验压力。
⑤流量计应能在1.5MPa压力下正常工作,量测范围应与水泵
的出力相匹配,并能测定正向和反向流量。
⑥采用万用电表水位计应灵敏可靠,不受孔壁附着水或孔内滴水的影响。
水位计的导线应经常检测。
5、现场试验
①、现场试验工作应包括洗孔、下置栓塞隔离试段、水位测量、
仪表安装、压力和流量观测等步骤。
试验开始时,应对各种设备、仪表的性能和工作状态进行检查,发现问题立即处理。
②、洗孔应采用压水法,洗孔时钻具应下到孔底,流量应达到
水泵的最大出力,至孔口回水清洁,肉眼观察无岩粉时方可结束。
当孔口无回水时,洗孔时间不得少于15min。
③下栓塞前应对压水试验工作管进行检查,不得有破裂、弯
曲、堵塞等现象。
接头处应采取严格的止水措施。
④栓塞应安设在岩石较完整的部位,定位应准确。
当栓塞隔离无效时,应分析原因,采取移动栓塞、更换栓塞等措施。
移动栓塞时只能向上移,其范围不应超过上一次试验的塞位。
6、水位观测
下栓塞前应首先观测一次孔内水位,试段隔离后,再观测工作管内水位。
工作管内水位观测应每隔5min进行一次。
当水位下降速度连续两次均小于5cm/min时,观测工作即可结束,用最后的观测结果确定压力计算零线。
在工作管内水位观测过程中如发现承压水时,应观测承压水位。
当承压水位高出管口时,应进行压力和涌水量观测。
7、压力和流量观测
①、在向试段送水前,应打开排气阀,待排气阀连续出水后,
再将其关闭。
流量观测前应调整调节阀,使试段压力达到预定值并保持稳定。
②、流量观测工作应每隔1~2min进行一次。
当流量无持续增
大趋势,且五次流量读数中最大值与最小值之差小于最终值的
10%,或最大值与最小值之差小于1L/min时,本阶段试验即可结
束,取最终值作为计算值。
③、将试段压力调整到新的预定值,重复上述试验过程,直到
完成该试段的试验。
在压水试验结束前,应检查原始记录是否齐全、正确,发现问题必须及时纠正。
8、试验资料整理
试验资料整理应包括校核原始记录,当第4压力点与第2压力点、第5压力点与第1压力点的流量值绝对差不大于1L/min或相对差不大于5%时,可认为基本重合。
试段透水率采用第三阶段的压力值(P3)和流量值(Q3)按下计算公式:
q=
式中:
q:
试段的透水率(Lu)、L:
试段长度(m)、Q3:
第三阶段的计算流量(L/min)、P3:
第三阶段的试段压力(MPa)。
实例1:
某工程压水试验参数计算见下表:
地下水位在试段以上。
孔号ZK5孔深15.7m试验段由10.6m至15.7m,共计5.1m,钻孔直径110mm
柱塞位置10.6m,地下水位深度0.8m,压力表至孔口距离1.2m
日期
压(注)水时间
水表读数(升)
每分钟注入量
(L)
压力(MPa)
月
日
班
开始
(时:
分)
读数
(时:
分)
间隔
(分)
开始
间隔
读数
间隔
注入量
压力表读数
水柱
压力
全压力
9
4
中
9.10
9.12
2
703
720.5
17.5
8.75
0.1
0.02
0.12
9.14
2
738.6
18.1
9.05
0.1
0.02
0.12
9.16
2
757.2
18.6
9.03
0.1
0.02
0.12
9.18
2
776
19.2
9.6
0.1
0.02
0.12
9.19
9.21
2
786.0
817.3
31.3
15.65
0.2
0.02
0.22
9.23
2
849.2
31.9
15.95
0.2
0.02
0.22
9.25
2
881.6
32.4
16.2
0.2
0.02
0.22
9.27
2
914.6
33.0
16.5
0.2
0.02
0.22
9.28
9.30
2
931.1
974.3
43.2
21.6
0.3
0.02
0.32
9.32
2
1018.1
43.8
21.9
0.3
0.02
0.32
9.34
2
1062.5
44.4
22.2
0.3
0.02
0.32
9.36
2
1107.5
45.0
22.5
0.3
0.02
0.32
9.37
9.39
2
1130.0
1161.5
31.5
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