注水试验在工程地质勘察中的应用实例

Abstract: in all kinds of water conservancy facilities of the engineering geological investigation in, adjust measures to local conditions using in situ test test, and drilling, combining can better to achieve purpose survey, more directly reflected the geologic condition, find and remove the safe hidden trouble that exist in the project.

Keywords: water injection test; Application; analysis

中图分类号： P624 文献标识码：A 文章编号：

1工程概况

河北省廊坊市香河县土门楼泄洪闸，座落于青龙湾减河口下游800米处，于1974年5月建成使用，为大(2)型蓄水闸，闸室总宽109米，过水孔数10孔，设计流量1330立方米/秒。

土门楼泄洪闸运营36年，老化损坏严重，相关部门对其展开安全鉴定工作，工程地质勘察过程中为查明地层渗漏情况，采用了钻探与注水试验相结合的方法。

2工程地质条件

该工程地处华北平原，地貌单元为冲积平原地貌。本区地处半湿润、半干旱地区，具有我国北方大陆性季风气候，场区地形相对高差较大。

根据勘察钻探结果，闸基持力层为细砂，河底处该层松散，标准贯入试验击数低。现场踏勘时，消力池下游侧混凝土板有多条裂缝，且多处有涌水冒砂迹象。初步预计闸板下存在渗漏脱空现象。

根据钻探成果，场地地地层情况如下(详见图1)：

1层素填土(Qml)：褐黄色，以细砂、砂壤土为主，土质不均，厚度0.30～4.50m。

2层细砂(Q4al)：褐黄色，稍密～中密,以石英、长石为主，含云母碎屑，颗粒级配不良，厚度2.50～5.80m。

2-1层砂壤土(Q4al)：褐黄色，湿，稍密～中密, 含云母碎屑，见锈染，该层呈透镜体分布，揭露厚度0.70～2.40m。

3层中细砂(Q4al)：灰色，稍密～中密，河床底部局部松散，以石英、长石为主，含云母碎屑，颗粒级配不良，厚度3.00～5.40m。

3-1层壤土(Q4al)：灰色，软塑～可塑，高压缩性，韧性中等，切面稍有光泽，含有机质，混砂粒，该层呈透镜体分布，揭露厚度0.80～1.60m。

4层细砂(Q4al)：灰色，中密,以石英、长石为主，含云母碎屑，颗粒级配不良，厚度:0.80～6.30m。

4-1层壤土(Q4al)：灰色，软塑～可塑，中压缩性，韧性中等，切面稍有光泽，含有机质，混砂粒。该层呈透镜体分布，揭露厚度1.90～2.90m。

5层壤土(Q4al)：灰色，软塑～可塑，中压缩性，韧性中等，切面稍有光泽，含有机质，厚度2.20～4.20m。

6层壤土(Q4al)：黄褐色，软塑～可塑，中压缩性，韧性中等，切面稍有光泽，见锈染，厚度3.20～3.70m。

7层壤土(Q4al)：灰色，软塑～可塑，中压缩性，韧性中等，切面稍有光泽，含有机质，夹砂壤土及粘土薄层，厚度2.10～2.70m。

8层细砂(Q4al)：灰色，中密，以石英、长石为主，含云母碎屑，厚度1.20～1.50m。

9层壤土(Q4al)：灰色，软塑～可塑，中压缩性,韧性中等，切面稍有光泽，含有机质，夹砂壤土及粘土、细砂薄层，该层未穿透。
工程地质剖面图

图1 工程地质剖面图

3注水试验及分析评价

根据工程地质条件，闸基持力层为细砂，且状态松散，钻探取原状土样做渗透试验相当困难，而钻孔注水试验方法具有原位测试、不扰动岩土及操作简便等特点，所以借用堤上和河底的钻探钻孔，采取现场注水试验。

3.1注水试验

本次试验方法采用常水头钻孔注水试验法，下套管至闸基持力层细砂，采用孔底进水，连续往钻孔内注水，并使水头抬高保持一定，测得稳定时的注水流量，最后按不同条件下的相应计算公式求解岩土渗透系数值。选用公式求解时尤其注意，应以《水利水电工程注水试验规程(SL345-2007)》注明的试验条件及地层条件来选用计算公式。

堤上和河底的钻探钻孔均进行了注水试验，目的是获得闸底板和河堤下同一地层的渗透性状，结合搜集的原有相关资料来分析工程运行几十年前后的变化情况。现场试验完成后，在室内对测试数据进行了分析整理统计，绘制了相关图表以直观反映测试成果。以下仅列举河底一孔的注水试验相关图表。

河底孔单次注水量与注水时间的关系见图2

图2

河底孔渗透系数与注水时间的关系见图3

图3

本次注水试验结果：河堤钻孔中该层细砂的渗透系数约为1.3E-2cm/s，河底钻孔中为3.8E-2cm/s～4.3E-2cm/s。

3.2分析评价

土门楼泄洪闸修建前河底该层细砂的渗透系数为1.02E-3cm/s～1.40E-2cm/s，平均值4.63E-3cm/s(取自1973年7月北京市水利勘测设计处、水利部第十三工程局编写的《土门楼泄洪闸工程初步设计》)。

本次注水试验结果的数据显示，该层细砂中河底处渗透系数比河堤处较大，与钻探情况相吻合。再与修建前资料相比，河堤处该层细砂的渗透系数与修建前相近，而河底处则较大，也明显表明了该泄洪闸在三十多年的工作运营中，闸底板附近的细砂层在上下游水位差压力下，局部出现了渗漏，使得该砂层在河底处变得相对松散，如果在汛期更容易出现安全隐患。

4结语

可见钻孔注水试验确实是一种简便、直观、准确的原位测试方法，在工程地质勘察中多运用一些现场原位试验，能更加准确地反映工程地质情况，早日发现并排除工程中存在的安全隐患。

参考文献：

[1]《工程地质手册》编委会. 工程地质手册(第四版)[M]. 北京：中国建筑工业出版社，2007.

[2]水利水电规划设计总院. 水利水电工程注水试验规程[M]. 北京：中国水利电力出版社，2006.

[3]王大纯，张人权等. 水文地质学基础[M]. 北京：地质出版社，1995.