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浅谈钻孔压水试验试段成功隔离的影响因素与方法

时间:2015-11-01  作者:谭 俊

摘要:钻孔压水试验是最常用的在钻孔内进行的岩体原位渗透试验,主要任务是测定岩体的透水性,为评价岩体的渗透特性和设计渗控措施提供基本资料,同时对地层资料情况作出准确评价。
论文关键词:钻孔压水试验,栓塞,试段,隔离,绕渗,透水率

影响钻孔压水试验成败的因素较多,包括试验前准备、现场试验等环节。实践证明,试段是否成功隔离,是压水试验成败的关键。以下是本人对在钻孔压水试验中试段成功隔离的影响因素及方法的几点粗浅看法。

1、钻孔工艺:压水试验钻孔的孔径宜为59mm~150mm,栓塞塞位要求孔壁光滑完整以利于密封。金刚石钻进成孔是目前较好的造孔工艺,此法造孔的孔壁光滑完整,产生的岩粉也较少,其次是合金钻头钻进。严禁使用泥浆等护壁材料钻进,钻孔完成后需要进行洗孔处理。

2、橡胶栓塞:以直径小于孔径2~4cm、长度不小于8倍孔径为宜,且橡胶栓塞弹性要好、耐高压、膨胀性能好、变形恢复能力强,以避免造成栓塞无法起拔的孔内事故,若发生绕渗情况时再加长。对于孔壁较粗糙的钻孔要完全止水,有时单靠加长阻塞器的长度、增大阻塞器的膨胀压力等办法仍然无法凑效。 此时可采取一点技巧,即在两橡胶塞的中间绑一段由纱布包裹的粘土与绵纱头混合物,由于粘土相对橡胶塞来说压缩变形性能更强、更好,极易产生柔性变形以适应粗糙孔壁,因而“夹粘土胶塞”的密封性能较之纯橡胶塞要好得多。经验证明 “夹粘土胶塞”对粗糙孔壁有较好的密封性。

3、塞位及试段选择:预定置放栓塞的位置应是孔壁完整、裂隙较少的孔段,使胶塞与孔壁接触良好,并减少水流沿孔壁附近裂隙绕渗的可能性,最好的办法是查阅班报表和观察岩芯情况。

压水试验一般要求各试段互相衔接,不许漏试,而目前压水试验所求得的透水率均为试段的平均值,若试段过长,影响试验成果的精度,若试段过短,又会增加压水试验的次数,相应地增大费用,根据规范试段长度宜为5米。在实际操作中,根据地层情况进行适当调整,尽量把岩性、破碎程度和裂隙发育程度接近的层段放在同一试段,特殊层段要单独试验。所以,试段长度一般不是整数。

4、风化带试段隔离。风化带孔段岩石强度低,孔壁岩石松散,因而孔壁常欠稳定,用一般栓塞进行隔离往往无效,解决的方法可以设置套管栓塞。套管栓塞是在钻孔钻至计划进行压水试验的孔段顶部后,向孔内送入浓水泥浆)或投入水泥粘土球捣实后再下入套管,水泥浆或粘土球的有效止水段长度要大于2m。下完套管后改用小一级到二级的孔径钻至试验段底部,就可将普通栓塞塞在套管内或者在套管口封闭直接向孔内送水进行试验。

5、栓塞止水效果的检查:栓塞止水效果不良可能使试验成果偏大或得出错误的数据,可以用下列方法检查栓塞止水的可靠性。

1)测量工作管外的水位,在压水试验开始前、后测量工作管外水位,如压水时管外水位迅速上升则可能是止水无效,要进行检查,如确认水位上升不大,可能是少量的绕塞渗漏所致,压水试验可继续进行。

2)用栓塞隔离前后流量、压力历时曲线的变化来检验栓塞的止水效果。在栓塞到位但还没有膨胀以前,即通过工作管向试段送水,并观察送入水量和送入水压力,若开始膨胀后,送入的流量明显下降,而送水压力明显上升,即证明栓塞隔离有效,反之隔离无效。

6、栓塞隔离无效:表现为压水开始后塞外水位急剧上升或水从孔口大量返出。这可能是栓塞类型选择不当、栓塞检查不严、栓塞组装错误或因岩石裂隙发育绕塞渗漏所致。处理的方法,一般是首先检查栓塞安装是否正确,并适当加大栓塞的压缩量或适当加大充塞压力,如此法无效则在栓塞上部附近(一般不超过1m的范围),找一段岩芯较完整的孔段,将栓塞上移至该段重新安装。重新安装后还是继续返水就应起塞,详细检查栓塞和全部工作管路,如胶塞是否脱落,胶囊是否破裂,工作管是否有破损,接头是否严重漏水等。当经过严格检查和移位调整后,仍然止水无效时,表明因塞位孔壁裂隙较发育而发生绕渗,此时可采用特制的超长气压栓塞或做水泥塞位等。总之栓塞止水无效的原因是多方面的,工作中不应轻易放弃试段或将塞位上移,这样将影响资料的完整性和降低资料的精度。

压水试验是实践性较强的现场岩体测试工作,应根据不同地层情况采用正确的试段隔离方法,试段隔离是否成功是压水试验成败的关键。


参考文献:
[1]《水利水电工程钻孔压水试验规程DL5331/T-2005》

 

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