09水利水电工程钻孔压水试验规程【SL31-2003】.doc

ICS93 . 160 P13 中华人民共和国水利行业标准 SL3l 2003 替代 SL25 92 水利水电工程钻孔压水试验规程 code of water pressure test in borehole for water resources and hydropower engineering 2003-08-2 发布 2003 lo ol 实施 中华人民共和国水利部 发布 中华人民共和国水利部 关于批准发布水利水电工程钻孔压水 试验规程SL31 2003 的通知 水国科2003]370 号 部直属各单位, 各省、 自治区 直辖市水利 水务 厅 局 , 各 计划单列市水利 水务 局, 新疆生产建设兵团水利局 经审查, 批准水利水电工程钻孔压水试验规程 为水利行 业标准 并予发布。标准编号为 SL 31 2003 ,代替原水利水电 工程钻孔压水试验规程SL 25 92。 本标准自 2003 年 10 月 1 日起实施。 标准文本由中国水利水电出版社出版发行。 二 oo 三年八月二十九日 前 言 根据水利部水利水电规划设计管理局 水总局科 2001] 1 号文件和水利技术标准编写规定SL 1 2002 , 对水利水 电工程钻孔压水试验规程SL25 92 进行修订。 水利水电工程钻孔压水试验规程SL 31 2003 共 6 章 12 节 58 条和 4 个附录, 主要技术内容有 规定了钻孔压水试验的目的、适用范围; 对压水试验的有关技术问题 试验方法、试段长度、压 力阶段和压力值 和试验设备作了具体规定; 规定了试验程序和资料整理方法。 对 SL 25 92 修改的内容, 包括以下几个方面 前引部分增加前言; 增加了术语和符号; 在 uc基本规定 中, 对试验方法、试验长度、试段压力 规定作了修改; 在 uc试验设备 中, 取消自流供水法, 量测设备增加压 力传感器; 在 现场试验 中, 取消活塞抽吸洗孔法; 在试验资料整理“ 中, 增加判别 P Q 曲线中各相应点 关系的流量差标准, 增加当 C 型或 D 型 P Q 曲线出现较多时的 分析和说明要求; 增加规程用词说明; 取消了附加说明; 其他结构性和文字性修改。 本规程为全文推荐 本规程所替代规程的历次版本为 SL 25 92 本规程批准部门 中华人民共和国水利部 本规程主持机构 水利部水利水电规划设计总院 本规程解释单位 水利部水利水电规划设计总院 本规程主编单位 水利部东北勘测设计研究院 本规程出版、发行单位 中国水利水电出版社 本规程主要起草人 王行本 鞠占斌 李绍基 冯 宏 卢丽莎 张晓明 本规程审查会议技术负责人 李广诚 本规程体例格式审查人 牟广承 目 次 1 总则 7 2 术语和符号 8 2 . 1 术语 8 2 . 2 符号 8 3 基本规定 10 3 . 1 试验方法与试段长度 10 3 . 2 压力阶段与压力值 10 3 . 3 试验钻孔 11 3 . 4 试验用水与试验人员 11 4 试验设备 12 4 . 1 止水栓塞 12 4 . 2 供水设备 12 4 . 3 量测设备 12 5 现场试验 13 5 . 1 试验程序 13 5 . 2 洗孔 13 5 . 3 试段隔离 13 5 . 4 水位观测 13 5 . 5 压力和流量观测 14 6 试验资料整理 15 附录 A 管路压力损失测定 17 附录 B 混凝土塞位灌制法 19 附录 C 用压水试验成果计算岩体渗透系数 20 附录 D 钻孔压水试验记录格式 21 标准用词说明 25 总 则 1 . 0 . 1 钻孔压水试验的主要任务是测定岩体的透水性, 为评价岩 体的渗透特性和设计渗控措施提供基本资料 1 . 0 . 2 本规程适用于水利水电工程地质勘察中的常规性压水试 验工作。 l 0 . 3 钻孔压水试验除应符合本规程外, 尚应符合国家现行的有 关标准的规定。 7 2 术 语 和 符 号 2 l 术 语 2 l 1 钻孔压水试验 water pressure test in borehole 用栓塞将钻孔隔离出一定长度的孔段, 并向该孔段压水, 根 据压力与流量的关系确定岩体渗透特性的一种原位渗透试验C 2 . 1 . 2 试验长度 length of test section 栓塞底部至孔底或两栓塞之间, 试验时水可以进入岩体的孔 段长度。 2 . 1 . 3 试段压力 testin pressure 作用在试段炮的实际平均压力。 2 l 4 管路压力损失 pressure loss of tube 水流经工作管路因水力摩阻而损失的压力值。 2 . 1 . 5 栓塞 packer 将钻孔隔离出单独孔段的试验设备。 2 . 1 . 6 透水率 absorption rate 表达试段岩体透水性的指标。 2 . 1 . 7 吕荣Lu hugean unit 透水率的单位, 当试段压力为 1Mpa 时每米试段的压入水流 量L/min 。 2 . 2 符 号 L 试段长度 m ; P 试段压力 Mpa ; PP 压力计指示压力 Mpa ; PS 管路压力损失 Mpa ; Lp 工作管长度 m ; d 工作管内径 m ; 8 v 管内流速 m/s ; g 重力加速度, 9 9 . 8 m/s2 ; 透水率 Lu ; Q 压入流量 L/min ; K 岩体渗透系数 m/d ; H 试验水头 m ; TO 钻孔半径 m 。 3 基 本 规 定 3 l 试验方法与试段长度 3 . 1 . 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, 或有必要单独进行试验 的孔段, 可采用双栓塞分段进行。 3 . 1 . 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。 3 . 2 压力阶段与压力值 3 . 2 l 压水试验应按三级压力、五个阶段 即 P P2 P3 P4 P2 P5 P,P P2 P3 ] 进行。P、P2 、P3 三级压力 宜分别为 0 . 3Mpa、0 . 6Mpa 和 1Mpa。 3 . 2 . 2 当试段埋深较浅时, 宜适当降低试段压力。 3 . 2 . 3 试段压力的确定应遵守下列规定 1 当用安设在与试段连通的测压管上的压力计测压时, 试段 压力按式3 . 2 . 3 1计算 P PP PZ 3 . 2 . 3 - 1 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 。 2 当用安设在进水管上的压力计测压时, 试段压力按式 3 . 2 . 3 2计算 P PP PZ P 3 . 2 . 3 2 式中 P 管路压力损失Mpa ; 其余符号同式3 . 2 . 3 1 。 10 3 . 2 . 4 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。 3 . 2 . 5 管路压力损失的确定应遵守下列规定 1 当工作管内径一致, 且内壁粗糙度变化不大时, 管路压力 损失可用式3 . 2 . 5计算 3 2 . 5 式中 入 摩阻系数, 入 2x10-4Mpa/m 4x10-4Mpa/m; Lp 工作管长度m ; d 工作管内径m ; v 管内流速m/s ; g 重力加速度, g 9 . 8m/s2 。 2 当工作管内径不一致时, 管路压力损失应根据实测资料确 定 实测方法按本规程附录 执行 3 . 3 试 验 钻 孔 3 . 3 . 1 压水试验钻孔的孔径宜为 59mm 150mm。 3 . 3 . 2 压水试验钻孔宜采用金刚石或合金钻进, 不应使用泥浆等 护壁材料钻进 在碳酸盐类地层钻进时, 应选用合适的冲洗液 试验钻孔的套管脚必须止水 3 . 3 . 3 在同一地点布置两个以上钻孔 孔距 10m 以内 时, 应先 完成拟做压水试验的钻孔。 3 . 4 试验用水与试验人员 3 . 4 l 试验用水应保持清洁, 当水源的泥沙含量较多时, 应采取 沉淀措施。 3 . 4 . 2 钻孔压水试验人员应经过专门培训, 持证上岗 11 4 试 验 设 备 4 l 止 水 栓 塞 4 . 1 . 1 止水栓塞应符合下列要求 1 栓塞长度不小于 8 倍钻孔直径; 2 止水可靠 操作方便。 4 . 1 . 2 宜采用水压式或气压式栓塞。 4 . 2 供 水 设 备 4 . 2 . 1 试验用的水泵应符合下列要求 1 工作可靠, 压力稳定, 出水均匀; 2 在 1Mpa 压力下, 流量能保持 100L/min。 水泵出口应安装容积大于 5L 的稳定空气室 4 . 2 . 2 吸水龙头外应有 1 层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C 4 . 3 量 测 设 备 4 . 3 . 1 测量压力的压力表和压力传感器应符合下列要求 1 压力表应反应灵敏, 卸压后指针回零, 量测范围应控制在 极限压力值的 1/33/4; 2 压力传感器的压力范围应大于试验压力。 4 . 3 . 2 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。 4 . 3 . 3 宜使用能测量压力和流量的自动记录仪进行压水试验。 4 . 3 . 4 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。 4 . 3 . 5 试验用的仪表应专门保管, 不应与钻进共用, 并定期进行 检定。 12 5 现 场 试 验 5 l 试 验 程 序 5 . 1 . 1 现场试验工作应包括洗孔、下置栓塞隔离试验、水位测量、 仪表安装、压力和流量观测等步骤 5 l 2 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。 5 . 2 洗 孔 5 . 2 . 1 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。 5 . 2 . 2 洗孔应至孔口回水清洁, 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。 5 . 3 试 段 隔 离 5 . 3 . 1 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 5 . 3 . 2 采用气压式或水压式栓塞时, 充气 水 压力应比最大试 段压力 P3 大 0 . 2Mpa 0 . 3Mpa ,在试验过程中充气 水 压力应 保持不变。 5 . 3 . 3 栓塞应安设在岩石较完整的部位, 定位应准确。 5 . 3 . 4 当栓塞隔离无效时, 应分析原因, 采取移动栓塞、更换栓 塞或灌制混凝土塞位等措施。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。灌制混凝土塞位的方法按本规程附录 B 执行。 5 . 4 水 位 观 测 5 . 4 . 1 下栓塞前应首先观测 1 次孔内水位, 试段隔离后, 再观测 13 工作管内水位。 5 . 4 . 2 工作管内水位观测应每隔 5min 进行 1 次。当水位下降速 度连续 2 次均小于 5c 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。 5 . 4 . 3 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。 5 . 5 压力和流量观测 5 . 5 l 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。 5 . 5 . 2 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。 5 . 5 . 3 流量观测工作应每隔 lmin2min 进行 1 次。当流量无持 续增大趋势, 且 5 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 n 时, 本阶段试验即 可结束, 取最终值作为计算值。 5 . 5 . 4 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。 5 . 5 . 5 在降压阶段, 如出现水由岩体向孔内回流现象, 应记录回 流情况, 待回流停止, 流量达到本规程 5 . 5 . 3 规定的标准后方可 结束本阶段试验。 5 . 5 . 6 在试验过程中, 对附近受影响的露头、井、硐、孔、泉等 应进行观测。 5 . 5 . 7 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。 14 6 试 验 资 料 整 理 6 . 0 . 1 试验资料整理应包括校核原始记录, 绘制 P Q 曲线, 确 定 P Q 曲线类型和计算试段透水率等C 6 . 0 . 2 绘制 P Q 曲线时, 应采用统一比例尺 即纵坐标 P 铀 1mm代表 0 . 01 Mpa , 横坐标 Q 轴 lmm代表 n。 曲线图上各点应标明序号, 并依次用直线相连, 升压阶段用 实线, 降压阶段用虚线。 6 . 0 . 3 试段的 P - Q 曲线类型应根据升压阶段 P - Q 曲线的形 状以及降压阶段 P Q 曲线与升压阶段 P Q 曲线之间的关系确 定。P Q 曲线类型划分及曲线特点见表 6 . 0 . 3 。 表 6 . 0 . 3 P Q 曲线类型及曲线特点表 类型名称 A层流型 B紊流型 C扩张型 D冲蚀型 E充填型 P - Q 曲线 曲线特点 升压曲线 为通过原点 的直线, 降压 曲线与升压 曲线基本重 合 升压曲线 凸向 轴, 降 压曲线与升 压曲线基本 重合 升压曲线 凸向 P轴, 降 压曲线与升 压曲线基本 重合 升压曲线 凸向 P轴, 降 压曲线与升 压曲线不重 合, 呈顺时针 环状 升压曲线 凸向 Q轴, 降 压曲线与升 压曲线不重 合, 呈逆时针 环状 6 . 0 . 4 当 P- Q 曲线中第 4 点与第2 点、第5 点与第 1 点的流量 值绝对差不大于 n 或相对差不大于 5 时, 可认为基本 重合。 6 . 0 . 5 试段透水率采用第三阶段的压力值 P 和流量值 Q3 按式6 . 0 . 4计算 15 o 4 式中 试段的透水率Lnu ; L 试段长度m ; Q3 第三阶段的计算流量 in ; P3 第三阶段的试段压力Mpa 。 试段透水率取两位有效数字。 6 . 0 . 6 每个试段的试验成果, 应采用试段透水率和 P Q 曲线的 类型代号加括号表示, 如 0 . 23A 、12B 、8 . 5D等。 6 . 0 . 7 当某一工程或某一地段的压水试验成果中, 出现较多的试 段 P - Q 曲线为 C 型或 D 型时, 应结合该工程或该地段的地质资 料和钻孔岩心情况进行分析, 并在工程地质报告中加以说明。 6 . 0 . 8 当需要根据压水试验成果计算岩体渗透系数时, 可按本规 程附录 C 的公式计算。 6 . 0 . 9 压水试验记录宜采用统一的格式, 按本规程附录 D 执行 附录 A 管路压力损失测定 A o l 当使用钻杆作为单管柱栓塞的工作管, 且钻杆内径与接 头内径不一致时, 应实测管路压力损失。 A . 0 . 2 测定压力损失所用的钻杆和接头应与实际使用的规格 一致。 A . 0 . 3 测试管路为两套, 每套管路总长度不少于 40m,第一套与 第二套的长度相差不大于 0 . 2m,但接头数相差 3 副以上。 A . 0 . 4 管路应平置于地面, 末端高于首端, 两端安装压力表, 末 端安装流量计, 流量计后的出水口应抬高 1m2m ,实测两端压力 表的高差。 A . 0 . 5 将不同流量的水输入管路, 流量 范围 min 10 n , 测点不少于 15 个, 管路两端的压力差即为该流量下的管 路压力损失。 A . 0 . 6 每套管路的实测工作应进行 2 次, 取其平均值。 A . 0 . 7 绘制两套管路的压力损失与流量关系曲线, 量得各流量 值相应的压力损失差 ΔP 图 A 。 A . 0 . 8 各种流量下每副接头的压力损失用式A计算 17 式中 pj 某流量下每副接头的压力损失Mpa ; dps 该流量下两套管路的压力损失差Mpa ; 两套管路接头数之差。 A . 0 . 9 从各种流量下的管路压力损失中减去接头的压力损失, 计算出各种流量下每米钻杆的压力损失值。 A . 0 . 10 编制出各种流量下每米钻杆及每副接头的压力损失图 或表。 18 附录 B 混凝土塞位灌制法 B o l 当岩石风化破碎, 栓塞止水困难时, 可采用灌制混凝土塞 位法进行压水试验。 B . 0 . 2 用较大孔径其直径比下部拟进行压水试验的孔段直径 至少大 20mm钻入风化破碎岩石内 2m 以上 B . 0 . 3 向孔底注入水泥砂浆, 高度不小于 2m。必要时并将护壁 套管插至孔底。 B . 0 . 4 待凝足够时间后, 钻开混凝土及下部孔段, 将栓塞置于混 凝土段或套管内进行压水试验。 B . 0 . 5 如待试孔段已钻开, 则在扩孔灌注混凝土之前, 应首先用 中粗砂将待试孔段填实 钻开混凝土后, 清除试段内填砂, 进行 压水试验。 附录 C 用压水试验成果计算岩体渗透系数 C o l 当试段位于地下水位以下, 透水性较小 g 10Lu 、P - Q 曲线为A层流型时, 可按式C计算岩体渗透系数 20  C 式中 K 岩体渗透系数m/d ; Q 压入流量m3/d ; H 试验水头m ; L 试段长度m ; ro 钻孔半径m 。 C . 0 . 2 当试段位于地下水位以下, 透水性较小, P Q 曲线为 B 紊流 型时, 可用第一阶段的压力 P 换算成水头值, 以 m 计 和流量 Q1 代入式 C 近似地计算渗透系数。 C . 0 . 3 当透水性较大时, 宜采用其他水文地质试验方法测定岩 体渗透系数。 附录 D 钻孔压水试验记录格式 D. 0 . 1 当 D. 0 . 1 - 1、表 D. 0 . 1 -2 每个钻孔一页, 表D. 0 . 1 - 1 为钻 孔压水试验记录册封面格式, 表 D. 0 . 1 2 为钻孔压水试验成果表 格式。表D. 0 . 1 3、表 D. 0 . 1 4 为每个试段一页, 表 D. 0 . 1 3 为 试段安装记录及 P Q 曲线格式, 表 D . 0 . 1 4 为试验记录格式 D . 0 . 2 钻孔结束后, 应将上述记录表格装订成册并存档。 表 D o l l 钻孔压水试验记录册封面格式 流域 工程 阶段 钻孔压水试验记录 钻孔编号 钻孔位置 Y 坐 标 地面高程 施工机组 地质值班员 技术负责人 试验日期 年 月 日至 年 月 日 勘测设计研究院 第 勘测队 21 表 D o l 2 钻孔压水试验成果表 试验 日期 试 验 段 P Q 曲线类型 试段透 水率 Lu 编号 深 度 m 试段长度 m 高 程 m 起 止 起 止 试验情况综合说明 地质值班员 技术负责人 22 表 D o l 3 号孔 试段安装记录 洗孔情况 试段描述 栓塞类型 工作管记录 止水效果 曲线类型 透水率计算 23 表 D . 0 . 1 4 号钻孔压水试验记录表 压 力 阶 段 时间 min 压力 Mpa 流量 L/min 时 分 间隔时间 压力表压力 压力损失 总 压 力 水表读数 流 量 水位观测记录表 时 间 测点至 水位深 度 m 测点高 出地面 地面至 水位深 度 m 备 注 时 分 下 塞 前 下 塞 后 试段编号 自 m 至 m 段长 m 水柱压力 Mpa 压 力 阶 段 时间 n 压力 Mpa 流量 L/min 时 分 间隔时间 压力表压力 压力损失 总 压 力 水表读数 流 量 24 标 准 用 词 说 明 执行本规程时, 标准用词应遵守下表规定。 标 准 用 词 说 明 标准用词 在特殊情况下的等效表述 要求严格程度 应 有必要、要求、要、只有 才允许 要 求 不应 不允许、不许可、不要 宜 推荐、建议 推 荐 不宜 不推荐、不建议 可 允许、许可、准许 允 许 不必 不需要、不要求 25