【图解】带你认识新型原位钻孔压水试验仪

工程地质勘察不仅要求了解地下水面以下岩土体的渗透特性，而且对地下水面以上岩土体的渗透性能往往也给予同样的重视，前者一般采用抽水或压水试验去解决，后者常采用渗水、注水或压水等试验来完成。水工建筑物修建以后，往往使环境水文地质条件发生剧烈的变化，尤其是在高压水头作用下，不论位于地下水面以上或在其下的裂隙岩体，其渗透性能必然受到较大的影响，因此，只有采用原位模拟性的压水试验才能获得较满意的结果。在这里，我们推荐原位钻孔压水试验仪。

这套设备的名称为LUGEOTEST，在中国通常称之为钻孔压水试验，在国外称为“刘让试验”或者“吕荣试验”。吕荣试验方法是1933年法国工程师吕荣（M. Lugeon）首先提出的，在实践中经过多次修正而臻于完善，目前已为大多数国家所采用。这种试验方法的主要特点是：

（1） 采用多级压力、多阶段循环的试验方法。

（2） 试验压力较大，最大压力通常为1MPa

（3） 每阶段的试验时间较短，一般为10min左右

（4） 用吕荣值（lu）作为岩体透水率的单位

一、试验目的与基本原理

钻孔压水试验是测定裂隙岩体的单位吸水量，并以其换算求出渗透系数，用以说明裂隙岩体的透水性和裂隙性及其随深度的变化情况，为论证坝基和库区岩体的完整性和透水程度，以及制定防渗措施和基础处理方案等提供重要依据。压水试验是借助于专门的止水栓塞与孔壁密贴，把一定长度的试验段隔离开来，然后通过水泵用一定水头压力的水压入试验段内，使之从孔壁的裂隙向周围的岩体内渗透，经过一段时间后，其渗透水量最终趋向于一个稳定值，即可按下式计算单位吸水量(w)：

ω=Q/(s·L)

式中 Q－－稳定的压入流量(L／min)

s－－压力水头高度(m)
L－－试验段的长度(m)单位吸水量(ω)是表征岩体透水性大小的指标，它是指单位压力(m)下，单位长度(m)试段在单位时间内的岩体吸水量。

中欧国家在压水试验(也称刘让试验)中用“刘让”单位(Lugeon unit)来表示岩石的渗透性，该试验也是以5m为一试验段，以10个大气压的压力值进行不少于10分钟的试验(只采用一个压力阶段)并按下式计算“刘让”(Lu)值。

Lu=p·Q／L

式中 p－－压水试验时所采用的压力(MN／m2)

Q－－流量(L／min)

L――试验段的长度(m)

“刘让”(Lu)与单位吸水量(w)的关系：

1Lu=0.01ω

高于30m的坝，其坝基岩体的透水性不应超过一个“刘让”单位，而低于30m的坝，则对坝基岩体透水性的要求可达3个“刘让”单位。也可根据下式求渗透系数(k)：

1“Lu”=10^-5cm／s

二、仪器与主要设备

钻孔压水试验设备主要由压水系统，量测系统和止水系统三部分组成。压水系统包括水箱、水位计和水泵；量测系统包括压力表和流量计；止水系统包括止水栓塞或气泵等。

这套系统的原理图如下：

原理说明：在钻孔中，将目标测试地层内用封堵器进行分隔（图中黑色部分），然后向该分隔区段施加 10 bar（150 psi）的恒定压力，通过测试该区段中水的体积变化来计算该地层的渗透率。水的体积变化可以从地面上的水位计中读出。时间通过秒表计时。

图中有两套压力系统：一个是三缸压力泵，向孔内注水；另一个是氮气瓶，可以保证封隔，并且测量体积变化。

如下是系统的整体连接图。

系统总瞰

孔口设备

水箱的安装

各种直径型号的密封“探头”

主机的连接