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基于高压压水试验的岩体透水率变化研究

原文作者:
  黄勇,周志芳, 傅胜, 胡大可, 李尚高
发布时间:
  2014-08-14
来    源:
  河海大学地球科学与工程学院
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摘要 在水利水电等地下工程的常规压水试验中,一般以1Lu( 吕荣值) 作为防渗灌浆结束的标准。近年来,随着科学技术水平的不断提高,我国的高水头抽水蓄能电站得到了迅速发展,也进行了相应的高压压水试验。对于高水头的水电工程,现场高压压水试验结果和常规压水试验结果对比发现,对于同一试验段,高压压水试验计算的岩体透水率反而比常规压水试验计算的透水率小,由此计算的岩体渗透系数也偏小,但在高压水作用下岩体渗透性会不同程度地增加。如果岩体透水率还用《水利水电工程钻孔压水试验规程》( SL31-2003) 中的公式计算,则由于压力的增加计算的Lu 变小,防渗的标准会相应提高。针对规范中岩体透水率的适用性问题,提出了基于高压压水试验的“高压单位吸水量”的概念,即在直径75mm、试段长度约5m 的孔内高压压水试验中,围岩在设计水头( ≥2MPa) 作用下,单位长度上的压入流量,用DK 表示,单位为L·min - 1·m- 1。基于这一概念,应用数值模型计算了岩体试段的压入量,通过与某抽水蓄能电站高压压水试验的实际岩体试段的压入量进行的对比,获得了最大压力为4MPa 时,岩体注浆结束标准为2DK( 0. 5Lu) 。因此,对于不同的高水头水电工程,隧洞注浆结束标准( 高压单位吸水量) 要根据设计水头进行调整,而不能以常水头那样始终以1Lu 作为防渗结束标准。
1 引言
    在水利水电、交通、矿山以及核废料处理等各类地下工程中,岩体透水率的确定是一项不可缺少的勘测内容,主要通过钻孔压水试验来实现,即在钻孔中进行岩体原位渗透试验,借用水柱自重压力或使用机械( 泵) 压力,将水压入到钻孔内岩壁四周的裂隙中,然后在一定条件下测定单位时间内压入水量的多少来衡量岩体的渗透性。对于高水头水电站,岩体承受较高的压力,岩体中的节理、裂隙等各种软弱结构面可能会张开或扩展,从而改变了岩体的透水性[1]。此时常规压水试验已不能准确反映实际水头压力作用下岩体的渗透特性,而应进行高压压水试验。高压压水试验在真实反映裂隙岩体渗透特性的同时,还可以评价各类结构面抵抗水力劈裂破坏的临界压力值大小,为地下工程灌浆处理裂隙岩体时提供依据[2,3]。近年来,我国的抽水蓄能电站得到迅速的发展,抽水蓄能电站的最大特点是电站设计水头较高,静水头一般达到400 ~ 600m[4]。为了掌握岩体在高水压作用下的渗透性,许多在建和已建抽水蓄能电站或相似工程都对岩体在高压水作用下的特性进行了现场试验研究,因此在一些高水头的水利水电工程中,高压压水试验相当普遍。
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