【原位测试技能get 3】原位测量岩土体渗透系数解决方案之钻孔压水试验

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

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

• 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