2023-02-21 11:13:12 广州欧美大地仪器科技有限公司
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,我们推荐钻孔压水试验。
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:
采用多级压力、多阶段循环的试验方法
试验压力较大,最大压力通常为1MPa
每阶段的试验时间较短,一般为10min左右
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(ω):
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”=10-125px/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 巴(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:
水箱的安装
系统总瞰
量测设备
止水栓塞
三、钻孔压水试验成果应用
确定岩体的渗透特性
计算岩体相对透水性和了解裂隙发育程度
可以用于水泥土、搅拌桩等防渗墙效果检测
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