0 引言

在水文地质勘察中,含水层渗透系数的获取至关重要。但是对于低渗透性含水介质，由于水量较小，一般难于利用抽水试验求出含水层的渗透系数，而提水试验能够很好地解决这一问题^[1-4]。某船厂属于某省重点项目，该船厂拟建管子加工车间下部为淤泥质土层，其渗透性低，因此利用提水试验来求取潜水含水层的渗透系数。本文首先对提水试验的要求、步骤进行了简单介绍,然后根据试验孔的水文地质边界条件^[5-6]，分别利用傍河潜水完整井钻孔和无限补给边界潜水完整井钻孔边界条件求解渗透系数。

1 提水试验

为查清潜水含水层的地下水水文地质参数，对

收稿日期：2018-06-08

作者简介：董根良（1984-），男，江西景德镇人，本科，助

理工程师，主要从事桩基检测、勘察及物探工作。

透水性较弱、涌水量较小的含水层进行提水试验^[7]。提水试验孔示意图如1所示。

图1 提水试验孔示意图

1.1 提水试验的要求

钻孔孔径不得小于73mm，如果地下水量较大时应考虑加大孔径，以便使用直径较大的提水筒；在含水层松散易坍地段应下滤管；尽量不在含水层中使用泥浆钻进或投放泥球等堵水物质；提水之前应进行洗孔，冲洗钻孔内的沉积物及泥浆；当穿过整个含水层，需分别取得各层资料时，应进行分层止水，再进行提水试验。

提水试验前必须按要求洗井；提水试验前必须测定静止水位、水温、孔深；必须根据孔内水柱高度，设计提水时稳定降深的次数和深度；做提水试验时，力求单位时间内提水次数均匀，提出水量大致相等，以使水位、水量相对稳定

1.2 提水试验的设备

（1）提水筒：筒的直径根据孔径而定，比孔径小1～2级即可。筒长按涌水量大小而定，一般长2～3m。筒的底部有活门。在试坑或民井中可用水桶或水车等。

（2）提绳：一般可使用钢丝绳，试坑、民井可用麻绳。

（3）升降设备：可用钻机的升降机，在试坑或民井中提水可用人力。

（4）测钟：测量水位用。

（5）量水容器：有刻度的专用容器或提筒、普通铁桶都可作量水容器。能称量或计算测定水量即可。

1.3 提水试验的步骤

（1）在要求较高的提水试验中应进行2～3次降深；一般可作1～2次降深。

（2）水位降深一般应大于0.5m。控制降深可在提绳上作标志，以使提水筒下到一定深度。

（3）提升提水筒的次数应根据孔内涌水量的大小而定；水大多提，水小少提，原则是提水后孔内水位应保持在动水位深度附近。动水位测量的允许误差值为土0.1m，水量允许误差为土10%。

（4）提水的观测时间，一般开始时每隔5、10、15min 观测1～3 次；以后每隔30min观测一次，同时测量提出的水量。

（5）水位稳定的延续时间一般为4～6h。如果水位、水量不稳定，提水时间应适当延长。

（6）提水试验结束后，应立即观测恢复水位，并做好记录。其观测时间间隔与提水试验相同直到接近静止水位。

2 工程实例

2.1 工程概况

某船厂为某省重点项目，其中管子中心项目占地约200亩，总投资额3亿元。拟建场地三面环山、一面靠海，地形、地貌上属冲海积平原边缘、丘陵地带和海岸阶地，拟建场地地形北高南低、东高西低，地势上由陆域向江口河道逐渐梯降。区域内主要有水塘、稻田、旱地、低丘等，地表及地下水的补、径流和排泄条件亦受该地形、地貌影响较大。

根据厂区地质条件、水文地质边界条件及水文地质勘察要求，本次采用2组提水试验（S1和S2）来计算地下潜水含水层的渗透系数。

2.2 工程地质条件

根据勘察资料显示，拟建场地30m的地层自上而下划分为4个地基土层。

①素填土：杂色，松散。厚度约1.60m。表层30cm含植物根茎，土质不均，结构松散。 

②灰黄色粉质粘土：饱和，层厚约2.50m。呈可塑～软塑状，较均匀，中等压缩性，含氧化铁锈斑及铁锰质结核。

③₁灰色淤泥质粉质黏土：饱和，流塑。土质不均匀，切面稍粗糙，夹粉砂或粉土薄层，单层厚约0.2～0.5cm，干强度中等，韧性中等。该层在勘察区域范围内均有分布，勘察区域平均层厚约10.8m。

③₂灰色粉质黏土：饱和，软塑。切面较粗糙，土质较为均匀。含贝壳碎屑，夹粉土薄层或团块，局部夹粉细砂薄层，单层厚为0.2～0.5cm，局部粉性重，近黏质粉土。该层在勘察区域范围内均有分布，勘察区域平均层厚约12.5m。

④₁青灰色强风化凝灰岩：岩体结构大部分破坏，矿物色泽明显变化，风化呈“碎石夹砂土”状，局部以碎石、碎块状为主，裂隙发育，裂面见大量铁质斑点，岩体破碎。重力触探试验平均值为77.8击，修正击数为47.0击。层厚约0.4～7.6m。

④₂青灰色中风化凝灰岩：上部岩体局部结构部分较破碎，矿物色泽较明显变化，岩芯短柱、柱状，锤击声轻脆，采取率≥70～85%；下部岩土较完整，RQD≥75%，饱和单轴抗压强度平均值f_rk为22.72MPa，标准值f_rk为19.66MPa，属较软岩岩体基本质量等级为Ⅳ级。该层未钻穿。

2.3 提水试验的计算公式选择

根据水井的结构、过滤管的长度、含水层的性质、试验方法及试验孔的水文地质边界条件，分别选用不同的公式进行求解^[8]。S1孔提水试验采用傍河潜水完整井钻孔渗透系数计算公式计算含水层渗透系数K。

…………………(1)

式中：K—渗透系数(m/d)；

Q—钻孔涌水量(m³/d)；

H—自然水位下潜水含水层厚度(m)；

r—提水井半径(m)；

S—稳定水位时的降深(m)；

d—提水井中心位置到河边距离(m)。

对S2孔提水试验采用无限补给边界潜水完整井钻孔渗透系数计算公式计算含水层渗透系数K。

…………………(2)

…………………(3)

式中：K—渗透系数(m/d)；

R—影响半径(m)；

Q—钻孔涌水量(m3/d)；

S—稳定水位时的降深(m)；

H—自然水位下潜水含水层厚度(m)；

h—提水试验稳定时潜水含水层厚度 (m)；

r—提水井半径(m)。

2.4 提水试验渗透系数的计算

本次提水试验分别在厂区内的S1、S2孔中进行，试验段次4个。主要提水试验成果及流量-累计时间、降深-累计时间以及恢复降深-累计时间关系曲线，如图2~图7所示：

图2 S1孔降深流量-时间曲线图

图3 S1孔降深-时间曲线图

图4 S1孔降深-恢复时间曲线图

图5 S2孔降深流量-时间曲线图

图6 S2孔降深-时间曲线图

图7 S2孔降深-恢复时间曲线图

根据上述抽水试验资料，选用式(1)、(2)、(3)计算渗透系数，计算结果见表1。

表1  提水试验计算参数表

3 结论

（1）本文对弱含水层介质，提出了用提水试验来求取地下含水层的渗透系数，分别介绍了提水试验的要求、设备和实施步骤。并以某船厂管子加工车间地下含水层为例，利用傍河潜水完整井钻孔和无限补给边界潜水完整井钻孔边界条件，阐述了地下含水层渗透系数求取过程。

（2）在利用提水试验求取地下含水层渗透系数时，要根据试验孔的水文地质边界条件，分别选用不同的公式进行求解，否则现场试验结果会出现较大差异。

（3）如果要减少试验误差，可进行多次降深及水位恢复，将多次的试验结果进行数理统计分析，从而提高试验精度。

参 考 文 献

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