摘要 岩土工程在现代社会发展中十分常见,包括矿山作业、水文调查等,抽水试验则可以保证岩土工程质量和调查科学性。基于此,本文以抽水试验方法的确定作为切入点,就抽水试验的流
摘 要:岩土工程在现代社会发展中十分常见,包括矿山作业、水文调查等,抽水试验则可以保证岩土工程质量和调查科学性。基于此,本文以抽水试验方法的确定作为切入点,就抽水试验的流程及技术要点进行分析,并以某矿山抽水试验全过程为例进行具体介绍。以期通过分析研究明确抽水试验在岩土工程中的重要作用,完善相关理论,为后续工作的具体开展提供帮助和支持。
关键词:岩土工程;抽水试验;抽水操作;地下水水位
抽水试验往往用于地下水水位的勘测,以获取的数据进行各种地下水流理论研究或者分析抽水试验的结果,指导实际工作。按抽水孔类型分为完整井试验和非完整井试验。在各类岩土工程中,抽水试验价值突出,分析相关内容对于后续实际工作有一定的积极作用,有利于保证工程质量和安全。
1抽水试验方法的确定
抽水试验是一类试验方法的总称,应按不同施工地点的实际要求、结合试验目的、对参数的精确度要求具体选取。岩土工程不要求极高的精确性,因此一般可采用单孔抽水试验或者稳定流抽水试验,要求成孔直径D≥0.01M,即含水层厚度为100米,需保证孔径(直径)在1米以上。如果地形条件特殊,也可以应用适宜半径的工程地质钻孔。抽水孔的深度主要受到地层条件和试验目的影响,如果岩土工程使用了完整井,钻孔深度一般应达到含水层底板以下3m~5m左右。此外,完整井和非完整井的适用条件也存在差异,如果岩土工程的工程量较大,一般需要选取完整井,以便深入了解水文条件和各类参数。
2流程及技术要点
(1)前期准备。进行岩土工程抽水试验前,首先根据试验目的和工程情况、施工地点状况选取合适的试验类型,之后准备试验设备,主要包括水位计、温度计、流量计等仪表类设备和抽水机械[1]。抽水机械包括水泵、空压机、抽筒等,要求满足施工要求而且质量过关;水位计包括电测水位计、浮子式自动水位仪、测钟等;流量包括矩形堰、三角堰、量筒、孔板流量计、梯形堰、流量箱等,可以根据需求具体选取。仪表类设备要检测其精度,确保试验结果科学可信。
(2)成孔。成孔前要依照试验需要确定孔径,勘察钻孔可以与抽水孔、观测孔的成孔结合,抽水孔一般可以选取抽水试验部位的勘察钻。进行抽水作业前,按勘察需要进行作业,使孔径和孔深满足需要,同时应控制垂直度。观测孔一般布置在与地下水流垂直的方向上。在钻孔时需要注意观测孔与抽水孔的距离,该参数的确定取决于含水层厚度、降深、影响范围,一般取含水层厚度的2倍为基准。各类岩土工程时常在野外进行,为保证工作有效性,可以应用150mm钻头进行成孔作业,钻孔初步完成后,应用146mm套管、108mm滤管进行清孔,清孔过后即完成成孔作业。观测孔的成孔方法与抽水孔的成孔方法相同。在实际成孔过程中,如果地形条件特殊,或者出于减小施工难度的考虑,钻孔及滤管直径可适当减小。
(3)洗井。洗井作业是抽水试验具体操作前的最后一个环节,主要目的是避免井中杂质影响试验精确性,一般采用活塞式洗井法,应用潜水泵、抽筒、空压机等进行作业。通过潜水泵进行间歇作业,持续进行冲洗,要求洗井作业进行3—5次,清理井中残水后,打捞、清理孔内沉渣,观测孔也需进行清理,确保观测的精确性,再应用抽筒、深井泵或空压机等进行抽水试验。
(4)抽水操作。抽水操作分为两步,即试抽操作和实测操作。在抽水的开始阶段,要进行试抽操作,一般在洗井、清孔完成后10min~20min内进行,重复4次以上,直到相邻两次试抽操作涌水量相差不超过10%时,可以进行实测操作。实测操作一般应进行由大到小或者由小到大三次降深,最大降深数值要求接近设计动水位,差距不大于2.5%。抽水作业开始前,还要对静止水位、水温等参数进行观测和记录。正式进入实测操作后,要求对出水量和动水位进行观测,间隔时间为2、5、10、15、20、30(min),当动水位和出水量稳定后,观察间隔可以固定为30min。如果检测过程中出现故障或者中途停止,要求重新以2、5、10、15、20、30(min)为间隔进行观测。水温观测时,要求将温度计浸入水中10min左右,气温观察以3h为间隔进行,直到试验结束。
(5)试验分析。完成抽水试验后,要求对试验进行分析,并生成报告,分析主要通过绘制水文地质综合图表进行,此外还要判断试验数据的准确性。要求人员根据勘察结果绘制试验地段平面图,再结合试验结果绘制水位变化动态图、流量变化动态图、时间曲线图、水位恢复曲线图,给定抽水孔、观测孔结构图并对特殊结构进行补充说明[2]。试验报告的编写一般以流程化模式进行,要求罗列目的、方法、要求、结果、环境分析等内容,并出具最终试验结论,纳入岩土工程勘察报告中。
3实例分析
3.1试验概况
某地准备开采矿山,为求保证施工过程、施工投产的安全性,需要了解地下水文条件,决定进行抽水试验。该矿山周边不存在大型河道,但地下水资源较为丰富,观测地点存在9°地面倾角,土质条件良好,不存在坍塌威胁,前期勘察工作完成度良好,技术条件满足抽水试验要求。
3.2试验过程
通过实地查考,了解了勘测环境,为求进一步保证勘测结果的可信性,技术人员决定采用多孔干扰抽水试验,在试验进行前,应用遥感技术选定了勘测地点,并清除了表面障碍物,使用水平仪进行角度测量,去除倾角,使地面与垂直方向呈现90°角。水位计、温度计、流量计等仪表类设备和抽水机械在一天内到位,开始进行成孔作业,由于当地土质条件较好,成孔过程顺利,但在洗井和清孔过程中,出现人员误操作,大量杂质进行井中,进行了5次清洗作业,因此抽水试验于次日进行。所获结果方面,生成的水文地质综合图表表明,水位变化动态基本稳定,不存在涌量激增等问题,流量变化、水文地质综合图表在第四次测量后即趋于稳定。温度条件和水文条件也较为理想,矿山施工可按计划进行。
4结语
通过分析岩土工程勘察中的抽水试验,了解了相关理论内容。现代岩土工程可能受到地下水水位影响,进行抽水试验可以了解水文渗透系数、影响半径及涌水量等,其流程相对固定,要求进行充分前期准备、之后成孔、洗井、抽水操作、试验分析并生成报告,作为实际工作的基础。实例分析对上述理论内容进行了佐证。深入了解抽水试验的意义和流程,有利于保证岩土工程的质量、确保安全性,优化后续工作。
参考文献
[1]刘录君.荒沟抽水蓄能电站生产营地岩土工程分析评价[A].中国水力发电工程学会电网调峰与抽水蓄能专业委员会.抽水蓄能电站工程建设文集2016[C].2016:4.
[2]李美华,王洪圆.试析岩土工程勘察多孔抽水试验与基坑涌水量预测[J].珠江水运,2015(10):66-67.
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