3.3.2.1 概述
抽水试验是通过抽水设备,在揭露含水层的钻孔、竖井、民井、试坑中抽水,可以获得一定的水位降低值(降深)和相应的流量,依据降深和流量,按不同的边界条件采用相应的计算公式,计算含水层的渗透系数;确定抽水井(孔)的特性曲线和实际涌水量,评价含水层富水性,判断和计算井(孔)最大涌水量和单位涌水量;确定影响半径、合理井距、降落漏斗的形态及其扩展情况;了解地下水、地表水(或岩溶地区地下水系)及不同含水层(组)之间的水力联系。
按水孔和观测孔数量抽水试验可分为单孔抽水试验、多孔抽水、群孔互阻抽水;按钻孔揭露含水层情况可分为稳定流抽水试验和非稳定流抽水试验方法;按钻孔揭露含水层情况可分为完整井和非完整井。
3.3.2.2 抽水试验现场工作
1.钻探
抽水孔和观测孔的孔位,应由地质、钻探、测量人员按钻孔抽水试验设计书要求共同在现场确定。钻探完成后应测量各孔(管)口的坐标、高程。孔内所有测深、过滤器等的安装,均应从统一固定基点算起;多孔抽水试验的钻探施工顺序,应先钻造抽水孔,后钻造观测孔;抽水孔试验孔段的孔径,应根据含水层的性质、渗透性和过滤器的类型确定。在松散含水层中,孔径不宜小于168mm,在基岩含水层中,孔径不宜小于130mm。观测孔的孔径不宜小于59mm;抽水孔和观测孔的钻进方法,松散含水层钻孔应采用跟管钻进,基岩含水层钻孔应采用清水钻进。抽水试验孔段严禁使用泥浆循环钻进或植物胶护壁钻进;抽水孔和观测孔钻进时,应保持孔壁铅直,取好岩芯;抽水孔和观测孔钻进过程中,对每一含水层均应同步测定其稳定水位和水温,观测时间每间隔30min测量一次。连续观测四次的水位变化幅度不大于1cm,且无持续上升或下降趋势时,才可认定为稳定,水温测定变化幅度不大于0.5℃时,方可停止观测。
2.设备安装
抽水孔和观测孔安装过滤器前,应采用清水或其他有效方法,将孔内泥质物清除干净;过滤器的安装应按照钻孔抽水试验设计书的要求进行,下放过程中不得损坏过滤器。安装时应详细记录过滤器各部分的规格、长度和实际深度,并及时绘制安装结构图;抽水孔的测压管应固定在过滤器的外壁上,并与过滤器一同下入孔内设计深度;过滤器与孔壁之间应分批投入清洗干净的砾料,砾料粒径应略大于网眼直径;填砾过滤器的砾石应清洗干净,分批填入,每次填入高度不宜大于0.8m,套管靴内保留的高度不宜小于0.2m,填充的最终高度应高出过滤器工作部分的顶端0.5m;水泵抽水时,吸水龙头在各次降深中应放在同一深度。吸水龙头在承压含水层中,宜放在含水层顶板处;在潜水含水层中,宜放在最大降深动水位以下0.5~1m处;量水堰应放置在稳固的基础上,保持水平。试验前,应准确测定堰前水尺起始读数;潜水含水层抽水时,应将抽水孔抽出的水排至无渗漏影响范围之外;起拔套管时,应防止带起过滤器和测压管。套管管靴起拔高度应与过滤器顶端等齐或略高。
3.洗孔、试验抽水和观测静止水位
正式抽水试验前,抽水孔和观测孔均应进行反复清洗,达到水清砂净无沉淀。洗孔的方法可选用活塞、空气压缩机、液态CO2或焦磷酸钠;正式抽水试验前应进行试验抽水,试验抽水可与洗孔结合进行。在松散含水层中的试验抽水降深宜逐渐增大,达到最大降深后的延续时间不应少于2h;应通过试验抽水全面检查动力、水泵、过滤器、侧压管等试验设备的运转情况和工作效果,并实测可能达到的最大降深,发现问题应及时解决;试验抽水过程中,应同步观测、记录抽水孔的涌水量和抽水孔及观测孔的动水位;试验抽水和正式抽水前,应同步观测抽水孔和观测孔的静止水位和校核静止水位。静止水位每30min观测一次,2h内变幅不大于1cm,且无连续上升或下降趋势时,即可认定为稳定;校核静止水位时,在抽水影响范围或以外与抽水孔抽水可能有水力联系的坑孔和地表水体,应设置天然水位观测点,定时观测。当天然水位变化幅度较大,静止水位校正有困难时,可暂停试验工作;试验抽水后应测量抽水孔孔深。发现孔内沉淀太多时,应分析原因并予以清除。
3.3.2.3 抽水试验资料整理及参数计算
1.资料整理
在抽水试验进行过程中,需要及时对抽水试验的基本观测数据——抽水流量(Q)、水位降深(S)及抽水延续时间(t)进行现场检查与整理,并绘制出各种规定的关系曲线。现场资料整理的主要目的如下:
(1)及时掌握抽水试验是否按要求正常地进行,水位和流量的观测成果是否有异常或错误,并分析异常或错误现象出现的原因。需要及时纠正错误,采取补救措施,包括及时返工及延续抽水时间等,以保证抽水试验顺利进行。
(2)通过所绘制的各种水位、流量与时间关系曲线及其与典型关系曲线的对比,判断实际抽水曲线是否达到水文地质参数计算的要求,并决定抽水试验是否需要缩短、延长或终止,并为水文地质参数计算提供基本的可靠的原始资料。
2.参数计算
根据抽水试验资料,利用稳定流理论求渗透系数的主要计算公式及其适用条件见表3.29~表3.32。
表3.29 完整井单孔抽水
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表3.30 完整井多孔抽水
续表
表3.31 非完整井单孔抽水
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表3.32 非完整井多孔抽水
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用非稳定流理论计算渗透系数公式表(表3.33)。
表3.33 非稳定流抽水试验确定渗透系数
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