DB21 T 1564.10-2007 岩土工程勘察技术规程 注水试验规程.PDF
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1、辽宁省地方标准一、注水试验规程Specification for injection test DB21/TI564.10-2007 主编单位:辽宁有色勘察研究院批准部门:辽宁省建设厅施行日期:2008 年 01 月12 日2007 沈阳1总则1.0.1 为了统测定包气带松散岩土掺透性的试验方法,提高试验成果的质量,为工程设计和施工提供可靠的参数,特制订本规程 O1.O.2 注水试验方法可用于评价岩士渗透性,分为试坑法(包括单环注水法和双环白流注水法)、钻孔法(包括钻孔阵本头法和钻孔常水头法)。试坑法一般在地下水位埋探大于 5m 时较为适宜:钻孔阵水头法,选用于地下水位上、下各类土层;钻孔常水
2、头法,适用于地下水位以下强渗透士层 O1.0.3 岩土渗透性注水试验,除应符合本规程外,尚应符合有关现行国家标准的规定。2.1.1 渗透系数2 术语、符号2.1 术语反映岩土渗透性能的指标,物理意义为当水力坡度为 1 时的地下水流速 O2.1.2 单环注水试验通过高 20cm、直径 30-50cm 的铁环进行的注水试验。适用于测定毛细管作用不大的砂士层。2.1.3 观环白流注水试斡通过直径分别为 25cm 租 50cm、高为 20cm 的两个铁环进行的注水试验。双环法适用于粘性土和粉土层。2.1.4 缓冲层试坑底铺一定厚度的小砾石层。2.1.5 钻孔降水头注水试瞌钻孔中水头随时间逐渐消散的注水
3、试验。采用捕后时间和掺.268.透方式,按达西走律确定试验士层的水平向、垂直向和平均有效的渗透系数。适用于地 F水位上、下各类土层。2.1.6 钻孔常点头注水试就钻孔中水头固定的注水试验。适用于地下水位以 f.虽渗透性土层。2.1.7 滞后时间钻孔中注满水后,出现韧始水头并以初始流量进行渗透,随时间水头 H 逐渐消散,当水头 H 消散为零时所甫的时间。稳定疏量k 渗透系数F 一渗透面积t、t 1,t2一观测时间Fo内环面积2.2 符号Z、Z、Z2水头高或水位探度Ha-试验土中的毛细压力S 一渗透深度H 一一水头高度HQ 初始水头高度11 1、H2一分别为观测时间 t)、t2 时的水头高度A-注
4、水管内径截面积q。一初始流量T 一滞后时间q 一稳定流量Hc 固定水头高度l 一注人水量kh一水平向渗透系数k.一垂直向渗透系数km一平均有效渗透系数.269.D 一注水管内径L 一试验段或试验土柱长度K一套管内土柱洁、料垂直渗透系数m 一传导比一垂直向传导比Sr一试验土层最终饱和度n一试验土层孔隙度F 一试验段与注水管的形状系数3 仪器设备3.1 试坑注水试验设备3.1.1 唯环注水法的试验设备主要有高 20cm、直在 30-50cm 的铁路 l 个,流量水桶 2 个以及量杯、胶皮管和计时钟表等。3.1.2 双环自流注水法的试验设备主要有直径分别为 25cm和 50cm、高为 20cm 的铁
5、环各1 个,流量瓶(容量为乱,并带有刻度的玻璃瓶)2 个及放置流量瓶的支架、计时钟表等。3.2 钻孔注水试验设备3.2.1 钻孔降水头注水试验的主要设备有钻机、机具、套管(108-146mm)、计时钟表、水位计和加重布卷尺等。3.2.2 钻孔常水头注水试验的主要设备有钻机、机具、套管(108-146mm),计时钟表,水表或流量箱。4 操作方法4.1 单环注水法4.1.1 试验准备工作l 在拟定的试验位置上,挖一个方形或圆形试坑至预定深.270.度,在坑的底部再挖一个注水试坑,深度 15-20cm 时,坑底应修平,并确保土层的原状结构;2 放入铁环,使其与试坑底紧密接触,在其外部用粘土填实,确保
6、四周不漏水 23 在坑底铺厚度为 2-3cm 的小砾石作为缓冲层;4 将流量桶水平放置在注水试坑边,接上胶管,将钳夹夹于胶管下部,然后向流量桶注满清水。4.1.2 操作方法1 松开钳夹,向试坑内注水,待坑内水头高度达到lOcm时.式验即正式开始,记录时间和流入桶内的水量 P2试验时必须保持lOcm 水头,其波动幅度不得大于O.5cm;3 试验开始后,按 5min、lOmin、15mn、20min、30min 的时间间隔测记渗水量,以后每隔 30min 测记 1 次,直至试验终止,记录格式应符合附录 A 的规定:4 每次观测流量。的精度应读到 O.lL;5 试验过程中,随时绘制流量 Q 与时间
7、t 的关系曲线,当每隔 30min 观测1 次的流量与最后到内平均流量之差不大于10%时,即可视为稳定,结束试验。4.2 双环白流注水法4.2.1 流量瓶的安装:将瓶中装满清水,用带两个孔的胶塞塞住,孔中插入 2 根细玻璃管(管端切成斜口),短的供水用,长的进气用(图 4.2.1)。4.2.2 试验准备工作:1 在拟定的试验位置上,挖一试坑至预定深度;2 将两个铁环,按同心圆压人坑底,深约 5-8巾,并确保试验土层的原状结构;3 在内环及肉、外环之间铺上 2-3cm 的小啄石,作为缓冲层;.271.圈 4.2.1双环注水试验设备安装及工作示意圄4 水头高度保持 lOcm,安装瓶架;5 在距试坑
8、约 3-4m 处打一个比坑底探 3-4m 的钻孔,并每 20cm 取扰动试样件,测定天然含水量。4.2.3 试验方法1 向内环及内、外环之间同时注人 10阮c惆J上流量瓶,使其自动供水。开始自动供水后,当保持lOcm 的常水头时,试验正式开始。试验时将两个流量瓶分别倒放在内环及内、外环之间的水面t,其中通气的细璇璃管口离试坑底lOcm,使它刚好沉入水面之 F;给水玻璃管插入水面以下 2-3cm,注入的水量则由瓶上的刻度读得。2 在整个试验过程中必须使内环和内、外环之间的水头高度保持-玫。3 试验正式开始以后,按 5min、lOmin、15min、20min、30min 的时间间隔测记棒水量,以
9、后每隔 30min 测记 1 次,直至试验终止,记录格式应符合附录 B 的规定。4 试验过程中,应随时绘制流量 Q 与时间 s 的关系曲线。当符合 4.l.2 中 5 条时,即可视为稳定,再延续 4h 试验即可结.272.束。5 试验结束后,立即掏出环内积水,在试坑中心打一个深3 4m 的钻孔,并每隔 20cm 取扰动士试样一件,测定试验后士的含水量。4.3 钻孔降水头注水试验4.3.1 试验准备工作l 注水试验应采取有效的止水措施,确保套管F部与孔壁之间不漏 Jj(,以保证所得渗透系数的准确性。止水方法一般有栓塞止水法、粘士 J1:水法及气囊止水法等,有成功经验时也可采取其他方法止水。2 用
10、钻机钻孔,按预定探度下套管,如遇地下水时应采用清水钻进,孔底沉淀物不得大于 5cm。为防止试验土层被扰动,应在于L底填 15cm 厚的砾石垫层。4.3.2 试验方法l 向套管内注入清水,使管中水位高出地下水位定高度或至套管顶面,试验正式开始,记录注水时间和水头高度。2 管中水头F 降值的观测时间,按 30日间隔测 5min,1min 间隔测 10min。然后按水头 F 降速度决定,一般可按 5-lOmin 间隔进行。总观测时间不少于 lh,对于较强的透水土层,观测时间间隔和总观测时间可适当缩短。记录格式应符合附录 D 的规定。3 试验过程中,随时在半对数纸上绘制水头比(去)与时间(t)的关系图
11、。当观测点在图上有明显的线性关系时,说明试验正确;如不呈线性关系,说明试验有误,应重新注水并进行观测。4 当试验士层为弱透水层,观测点有 10 个以上皆在直线上H 时,可采用将该直线外延与瓦=0.37 横线相交的办法来确定滞.273 后时间,不必观测很长时间,即可停止试验。4.4 钻孔常水头注水试验4.4.1 试验准备工作与铀孔降水头注水试验 4.3.1 相同。4.4.2 试验方法1 用带水表的注水管或流量箱连续向套管内注入清水,使管中水位高于地下水位一定高度或至管口保持固定,测出高出地下水位的固定水头矶,并记录时间和水表(或流量箱)读数,正式开始试验。2 试验时必须保持固定水头 Hc 不变,
12、其波动幅度不得大于1.Ocm。3 先按 1min 间隔测 5min,再按 5min 间隔测到 30min,以后每隔 30min 测 1 次,直到最后两个 h 平均流量之差不大于 10%时,视为流量稳定,终止观测。记录格式应符合附录 D 的规定。试验过程随时绘制流量 q 与时间 t 的关系曲线。5 资料整理5.1 试坑注水试验5.1.1 单环注水法资料整理1 检查原始记录,并绘制 Q=f(t)曲线图。2 根据试验结果,按下式(5.1.1)计算渗透系数:k=手式中k 一渗透系数(crr山nin);Q 稳定流量(cm 3/min);F 一渗透面积,即试坑的底面积(cm2)。(5.l.1)3 除计算渗
13、透系数 k 外,尚应绘制注水试验综合成果表。5.1.2 双环自流注水法资料整理.274.l 枪查原始记录,并绘制 Q=!(t)曲线图 c2 根据试验结果,按式(5.1.2)计算渗透系数 k:QS k=,x:(5.1.2)Fo(Z+S+Ha)式中F。一内环面积(当 D=25cm 时,F=491cm2);Z-水头高度(Z=lOcm);Ha一试验士中的毛细压力值,它大约等于毛细上升最大高度的 50%,其值按表 5.l.2 选用;S 一从试坑底算起的普入深度,可通过试验前后两个钻孔士的含水量变化对比确定。毛细压力值士的名称毛细压力值(m)士的名称粘土1.00 细砂粉股粘土0.80 中砂粉士0.40 阳
14、 O.60 粗砂粉砂0.30 5.2 钻孔注水试验5.2.1 钻孔降水头注水试验资料整理表 5.1.2毛细压力值(m)。.20。.100.05 1 确定滞后时间 O 滞后时间 T 是指孔中注满水后,出现初始水头 H。并以初始流量 qo 进行渗透,随时间水头 H 逐渐消散,当水头 H7肖散为零时所需的时间。H 滞后时间的确定,可用=0.37 时所对应的时间,也可用Ho 图解法和计算法确寇 H(1)图解法。在 1n(:)-t 关系图上,最佳拟合直线与Ho Z=037 横线相交点所对应的时间即为捕后时阳(图 5.2.1)。(2)计算法。按式(5.2.1-1)计算滞后时间 T:.275.&何uaonu
15、v。-。日.12 3 4 5 6 自910 mi 孔图 5.2.1滞后时间 T 的图解T=主毛主lnC;,)式中H 1、H2 分别为现测时间tl t2 时的水头高度(cm)0 2 计算渗透系数。钻孔萨水头试验渗透系数按式(5.2.(5.2.1-1)1-2)计算:k=才(cm/min)(5.2.1-2)F t;T 式中:A 注水管内径截面积(cm 2);F一试验段与注水管的形状系数(crn),其值按附录 C选用;T-滞后时间(min)0 根据试验段的渗水方式和钻孔装置条件确定的水平渗透系数h、垂直向香透系数札和平均有效渗透系数 k m,其计算公式按附录 C 选用。3 当地下水位较探,需测定非饱和
16、土层的渗透系数时,亦.276.国用钻fL降水头试验方法,但试验土层应与孔底卉平。惨透系数计算公式按附录 E 选用。5.2.2 钻孔常水头注水试验资料整理1 绘制流量 q 与时间 t 的关系曲线。2 根据稳定流量 q,按式(5.2.2)计算渗透系数:k=一一且一Fc x Hc 式中k 瀑透系数(cm/min);q 一带、远流量(cm 3/min);H,一固定水头高度,白地下水位起算(cm);(5.2.2)F-试验段与注;j(管的形状系数,按附录 G 求得。不同试验条件下的渗透系数公式可从式(5.2.2)寻出,按附录 C 中常水头分别计算水平向渗透系数凡、垂直向惨透系数民和平均有效渗透系数 Km
17、D试验装置与水位降深 h 值的相关关系如图 5.2.2 所示。固 5.2.2试验装置与水位降深的关系 277 附录 A单环注水试验记录表表A.0.1 试验点编号:试验探度 r渗透面积水头高度:试验土层名称时间流量桶刻度流量 Q口时延续读数与前读本段时间单位时间备性分时间(cm)数之差内总注入内的注入(min)(min)量(1)量(min)观iIl!:检资:试验日期:附录 B双环法注水试验记录表表 B.0.1环环号内外编度轻点深直验验环试试铁铁环压人深度:试验士层名称:水头高度:时间流量桶刻度流量 Q延续内环给水与前读本段时间单位时间备注日时分时间瓶的读数 数之差内总注入内的注人(IDin)(c
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