中國水利學會發(fā)布I本規(guī)程按照《工程建設標準編寫規(guī)定》(建標〔2008〕182號)的規(guī)定起草。址：北京市西城區(qū)白廣路二條16號，郵編100053),以便今后修訂時參考。本標準主編單位：長江水利委員會長江科學院本標準參編單位：長江三峽勘測研究院有限公司(武漢)中國電建集團昆明勘測設計研究院有限公司本標準主要起草人：董志宏、韓曉玉、丁秀麗、劉元坤、尹健民、周云、王匯明、Ⅲ1總則 12術(shù)語和符號 2 22.2符號 33基本規(guī)定 5 74.1止水栓塞 7 74.3壓力管路 74.4量測設備 75試驗準備 96現(xiàn)場試驗 6.1試段隔離 6.2水位觀測 6.3試驗壓力和流量觀測 7資料整理與報告 7.1資料整理 7.2結(jié)果分析 7.3報告提綱 附錄B試驗記錄及成果提交格式 附錄C巖體滲透系數(shù)計算 本規(guī)程用詞說明 22引用標準名錄 條文說明 1 2 2 33BasicRequireme 5 7 7 7 7 7 9 6.3ObservationofP AppendixBRecordFormatofWaterPressureTestinBorehole AppendixCCalculationofRockMassPermea ExplanationofWordingi ExplanationofProvisions 2611.0.1為規(guī)范水利水電工程鉆孔高壓壓水試驗的內(nèi)容、方法和技術(shù)要求，保證試驗工作質(zhì)量和成果質(zhì)量，制定本規(guī)程。1.0.2本規(guī)程適用于水利水電工程地質(zhì)勘察中壓力大于1MPa的鉆孔高壓壓水試驗。1.0.3水利水電工程鉆孔高壓壓水試驗除應符合本規(guī)程外，尚應符合國家現(xiàn)行有關(guān)標準的規(guī)定。22.1.1鉆孔高壓壓水試驗high-pressurewaterinjectiontestinborehole用栓塞將鉆孔隔離出一定長度的孔段，并向該孔段施加大于1MPa壓力進行壓水，根據(jù)一定時間內(nèi)壓入水量和施加壓力大小的關(guān)系，確定巖體在高透穩(wěn)定性及其結(jié)構(gòu)面張開壓力的一種原位滲壓水試驗時水可以進入巖體的孔段長度。2.1.4試驗水頭testinghydranlichead2.1.5管路壓力損失pressurelossofpipe2.1.6栓塞packer2.1.7栓塞承壓能力Pressurebearingcapacityofpacker在孔徑相匹配且孔壁完整條件下栓塞能夠承受2.1.8栓塞自縮壓力Selfshrinkingpressureofpacker無外水壓條件下，栓塞膨脹后能夠克服水柱壓力自行收縮2.1.9雙管法Doublepipemethod采用兩條管路分別連接栓塞和試驗孔段進行試驗的設3采用單一管路、通過切換閥進行水路操作和試驗的設備組建方法。2.1.11工作管Workingpipe連通孔口和試驗段、試驗過程中高壓水流經(jīng)的管路。2.1.12透水率permeabilityrate表達試驗段巖體透水性的指標。2.1.13呂榮(Lu)Lugeon透水率的單位，定義為在單位壓力(MPa)下每米試驗段每分鐘壓入的水量。巖體在臨界劈裂或結(jié)構(gòu)面張開時所需要的最小壓力。2.2符號g——重力加速度；H——試驗水頭；k——巖體滲透系數(shù)；1——試段長度；1p——工作管長度；Ph——地面安設壓力表、壓力傳感器至試段中心的水柱壓力；Pm——最高試驗壓力；Pp——地面安設壓力表、壓力傳感器顯示壓力；P'p——安設在試段上的壓力傳感器顯示壓力；P?——管路壓力損失；P?—地面安設壓力表、壓力傳感器安裝水平面至壓力計算零線的水柱壓力；Q——壓入流量；ro——鉆孔半徑；4λ——摩阻系數(shù)。53.0.1鉆孔高壓壓水試驗宜分段進行，試段長度宜為5m,同一試段不宜跨越透水性相差3.0.2鉆孔高壓壓水試驗應進行升降壓循環(huán)試驗，可根據(jù)下列情況采用不同方法進行：1完整巖體宜選用快速法。4加載卸載頻繁巖體宜選用多循環(huán)法。3.0.3最高試驗壓力應根據(jù)下列情況確定：1最高試驗壓力宜為建筑物工作水頭的1.2倍。2地面鉆孔的上部試驗宜降低最高試驗壓力。3平洞內(nèi)試驗宜調(diào)高最高試驗壓力。4低壓深埋隧洞工程可按照外水壓力確定最高試驗壓力。5基巖面以下較淺部位可進行少量試驗確定最大試驗壓力，并應以不引起巖體變3.0.4壓力階段和級差應按下列規(guī)定執(zhí)行：1壓力階段宜取5級～10級。2級差宜采用0.5MPa或1.0MPa。3.0.5升壓階段的穩(wěn)定流量均低于3L/min時，可不再進行降壓階段的壓水試驗。3.0.6試驗壓力確定應按本規(guī)程附錄A的規(guī)定進行。3.0.7壓力計算零線宜采用工作管內(nèi)的水頭觀測結(jié)果，其位置確定應符合下列要求：1當?shù)叵滤辉谠嚩我韵聲r，壓力計算零線應為通過試段中點的水平線。2當?shù)叵滤辉谠嚩我詢?nèi)時，壓力計算零線應為通過地下水位以上試段中點的水3當?shù)叵滤辉谠嚩我陨蠒r，壓力計算零線應為地下水位線。63.0.8管路壓力損失的確定應采用下列方法：1當工作管內(nèi)徑不一致時，管路壓力損失宜根據(jù)實測資料確定。實測方法應符合2當工作管內(nèi)徑一致且內(nèi)壁粗糙度變化不大時，管路壓力損失可按下式計算：v——管內(nèi)流速，m/s;g——重力加速度，取9.8m/s2。3.0.9試驗人員應經(jīng)過專門培訓，并應持證上崗。3.0.10安全生產(chǎn)和環(huán)境保護應符合下列規(guī)定：1試驗設備在工作狀態(tài)下，不得進行拆卸和檢修；出現(xiàn)異常時，應停機檢查。2用于試驗的管路、儀表、閥門、膠管、連接件的耐壓強度，均應大于最高試驗壓力值的1.5倍。3用于膨脹栓塞的氣體應選擇對人無危害和不可燃的氣體。4壓水試驗過程中產(chǎn)生的油污和垃圾應及時清理，從孔內(nèi)返出的污水應按環(huán)境保74.1止水栓塞4.1.1止水栓塞應符合下列規(guī)定：1承壓能力應大于1.5倍最高試驗壓力。2栓塞長度不應小于8倍鉆孔孔徑。4.1.2液壓栓塞在鉆孔水位至孔口的水柱壓力大于栓塞自縮壓力時，應配置卸壓裝置。4.1.3繩索取心鉆桿為工作管時可選用不起鉆壓水試驗裝置。4.2供水設備4.2.1試驗用的水泵應符合下列要求：2額定工作壓力宜大于最高試驗壓力的1.5倍。3在最高試驗壓力下，水泵的總輸出流量應大于100L/min;當單臺水泵不能滿足4.2.2試驗進水管路宜設置穩(wěn)壓罐(筒)。4.2.3供水調(diào)節(jié)閥門宜采用高壓球閥。4.3壓力管路4.3.1鉆孔高壓壓水試驗應根據(jù)現(xiàn)場情況選用雙管法或單管法。4.3.2工作管宜采用鉆進所用鉆桿。另配工作管應等內(nèi)徑且不小于20mm,內(nèi)壁光滑。4.3.4雙管法試驗時壓力管路應符合下列要求：2通水截面大的管路應作為工作管。4.3.5單管法試驗時應符合下列要求：4.4量測設備4.4.1量測設備宜具備實時顯示、全過程數(shù)據(jù)采集和存儲功能。84.4.2量測設備應定期檢定或校準，現(xiàn)場試驗前應校驗。4.4.3壓力表和壓力傳感器應符合下列要求：1壓力表卸壓后指針應回零，量測范圍應控制在極限壓力值的1/3～3/4,精度應優(yōu)于2.5級。2壓力傳感器壓力范圍應大于試驗壓力，精度應優(yōu)于0.5%F·S。4.4.4高壓水表和流量計額定工作壓力應大于1.5倍最高試驗壓力，量程不應小于所匹配水泵額定流量的120%,精度應優(yōu)于0.5L/min,且宜具備下列功能：1信號電子化，可輸出數(shù)字信號。2具有雙向測量能力。4.4.5數(shù)顯及數(shù)據(jù)記錄設備宜具備下列功能：1數(shù)據(jù)實時顯示。2采集頻率范圍在0.1Hz～10Hz之間。3具有2個或2個以上的壓力傳感通道，1個或1個以上的流量傳感通道。4模/數(shù)轉(zhuǎn)換位數(shù)不小于8位。5原始數(shù)據(jù)可轉(zhuǎn)化為電子表格文檔。4.4.6水位計應靈敏可靠，可測量鉆孔和工作管內(nèi)部水位，且不應受孔(管)壁附著水或孔(管)內(nèi)滴水的影響。4.4.7量測設備應專門保管。95.0.1現(xiàn)場試驗前應對現(xiàn)場試驗條件進行確認，主要內(nèi)容應包括下列事項：1試驗鉆孔壁穩(wěn)定、總體完整。2鉆孔已沖洗達標。3現(xiàn)場備有充足清水。4鉆機及附屬設備狀況良好，試驗設備與鉆桿連接可靠。5.0.2試段孔深應依據(jù)試驗任務、鉆孔巖心或孔內(nèi)電視資料確定，栓塞應置于孔壁完整5.0.3試段的試驗方法、最高試驗壓力和壓力階段級差應分別確定。5.0.4現(xiàn)場試驗前應組裝試驗設備并進行試運行，其中主要查驗事項和技術(shù)要求應符合下列規(guī)定：1止水栓塞性能符合試驗要求，狀況良好，備有易損件。2供水設備和量測設備性能參數(shù)符合試驗要求，運行狀況良好。3所有試驗管路已進行密封處理，無堵塞和滲漏情況。6現(xiàn)場試驗6.1試段隔離6.1.1栓塞應安置在預定孔深。6.1.2當栓塞隔離無效時，應采取移動栓塞、起塞檢查、更換栓塞或灌制混凝土塞位等B的規(guī)定。6.2水位觀測6.2.1試段隔離前應觀測鉆孔水位，試段隔離后宜觀測工作管內(nèi)和鉆孔水位。6.2.2水位觀測應每隔5min進行一次。當水位平均變化速度連續(xù)兩次均小于5cm/min6.2.3水位觀測過程中發(fā)現(xiàn)承壓水時，宜進行承壓水頭觀測和涌水量觀測，觀測工作結(jié)束標準宜符合本規(guī)程第6.2.2條的規(guī)定。6.2.4承壓水頭遠高于孔口時，應將工作管路密閉后進行壓力觀測，觀測應每隔5min進行一次，宜以壓力平均增加小于0.5kPa/min為觀測結(jié)束標準。6.3.2高壓壓水試驗流量觀測的壓力階段結(jié)束時間應符合表6.3.2的規(guī)定，在采用流量讀數(shù)法時還應遵循“流量無持續(xù)增大趨勢，且連續(xù)5次讀數(shù)中最大值與最小值之差小于最后一次讀數(shù)的10%,或最大值與最小值之差小于1L/min。”作為結(jié)束依據(jù)。表6.3.2壓力階段結(jié)束規(guī)定曲線觀測法觀測間隔維持時間流量認定結(jié)束依據(jù)認定中速法最后10min均值6.3.3試驗壓力調(diào)整到下階段的壓力值后，應重新進行流量觀測，并應符合本規(guī)程第6.3.2條的規(guī)定。6.3.4在降壓試驗階段，若出現(xiàn)水由巖體向孔內(nèi)回流的現(xiàn)象，應保持壓力，應繼續(xù)進行壓水直至符合本規(guī)程第6.3.2條的壓力階段結(jié)束規(guī)定。6.3.5在試驗過程中，應記錄或全程采集試驗數(shù)據(jù)，及時分析異常情況，保證試驗結(jié)果的準確性、完整性。7.1資料整理7.1.1試驗資料整理應包括校核原始記錄，繪制壓力流量時間曲線(P-Q-t曲線)、穩(wěn)定階段壓力流量(PQ曲線)和壓力試段透水率曲線(Pq曲線)。試驗表格和曲線繪制格式應符合本規(guī)程附錄B的要求。7.1.2設有觀測孔、觀測平洞時，應繪制試驗壓力與觀測孔、觀測平洞出水量關(guān)系曲線。7.2結(jié)果分析型(沖蝕型)和E型(充填型)。應根據(jù)升壓及降壓階段P-Q曲線的形狀和相互關(guān)系確定試段的PQ曲線類型，P-Q曲線的典型類型及曲線特點應符合表7.2.1。可按照圖7.2.1所示流程進行PQ曲線類型判斷。表7.2.1PQ曲線的典型類型及曲線特點表類型曲線曲線特點壓曲線與升壓曲線降壓曲線與升壓曲環(huán)狀否是圖7.2.1PQ曲線類型判斷流程7.2.2P-Q曲線中同壓力階段在升壓階段和降壓階段的流量差不大于1L/min或相對差不大于5%時，可認為基本重合。7.2.7當需要計算巖體滲透系數(shù)時，宜采用試驗壓力1MPa時對應的本規(guī)程附錄C中的規(guī)定。7.3報告提綱7.3.1試驗報告內(nèi)容宜包括前言、工程地質(zhì)概況、技術(shù)標準及依據(jù)、試驗目的和內(nèi)容、附錄A試驗壓力確定方法1當用安設在試段內(nèi)的壓力傳感器(圖A.0.1-1)測壓時，傳感器測得的壓力與壓P=P-Ph+P?P——孔口至試段中心的水柱壓力，MPa;P?—孔口至壓力計算零線的水柱壓力，MPa。圖A.0.1-1壓力計算零線在孔口以下的鉆孔高壓壓水試驗2當用安設在地面進水管上的壓力表或壓力傳感器(圖A.0.1-1)測壓時，試驗壓P=Pp+Pz-P(A3壓力計算零線在孔口以上時(圖A.0.1-2),應按本規(guī)程式(A.0.1-1)和式(A.0.1-2)計算，試驗壓力時Pz應反號。B.0.1現(xiàn)場讀數(shù)的試驗記錄表宜按表B.0.1的規(guī)定執(zhí)行，壓力和流量采用電子化數(shù)據(jù)采集時應留存原始文檔，文件命名宜包含孔號和試段深度等信息。壓力階段工程鉆孔號 時間壓力異常情況時分間隔壓力表壓力壓力損失壓力B.0.2試段安裝記錄表宜符合表B.0.2的表B.0.2試段安裝記錄表序號工作管組成工作管內(nèi)徑/接頭內(nèi)徑(mm)根數(shù)(根)/接頭數(shù)(副)總長孔深(m)試段中心至孔口距試段長度12345…B.0.3試驗水位觀測記錄表宜符合表B.0.3的規(guī)定。表B.0.3試驗水位觀測記錄表時間孔口至孔內(nèi)水位(m)水位差(cm)時分B.0.4試驗巖體透水率和滲透系數(shù)計算成果表宜符合表B.0.4的規(guī)定，電子化試驗的結(jié)選用壓力P(MPa)流量Q(L/min)試段長度l(m)計算結(jié)果透水率q(Lu)滲透系數(shù)K(m3/d)B.0.5試驗P-Q-t曲線可采用紙質(zhì)繪制或電子圖形制作，紙質(zhì)繪制時坐標軸比例(圖B.1P軸坐標1mm代表0.1MPa。2Q軸坐標1mm代表1L/min。3t軸坐標1mm代表1min。和1min,主要網(wǎng)格單位10倍于次要網(wǎng)格，可不顯示次要網(wǎng)格。5壓力坐標軸最大值宜為10MPa、流量坐標軸最大值宜為100L/min。當實際壓力6曲線圖上各點應依次用直線相連，升壓階段用實線，降壓階段用虛線，彩色印B.0.6穩(wěn)定階段試驗P-Q曲線可采用紙質(zhì)繪制或電子圖形制作，紙質(zhì)繪制時坐標軸比例1P軸坐標1mm代表0.1MPa。2Q軸坐標1mm代表1L/min。3t軸坐標1mm代表1min。和1min,主要網(wǎng)格單位10倍于次要網(wǎng)格，可以不顯示次要網(wǎng)格。4壓力坐標軸最大值宜為10MPa、流量坐標軸最大值宜為100L/min。5曲線圖上各點應依次用直線相連，升壓階段用實線，降壓階段用虛線，彩色印圖B.0.6P-Q曲線繪制比例B.0.7試驗的P-q曲線繪制可采用紙質(zhì)繪制和電子圖形制作，紙質(zhì)繪制的比例(圖B.0.7)宜符合1-2款規(guī)定，電子圖形制作宜符合第3-5款規(guī)定：1P軸坐標1mm代表0.1MPa。2q軸坐標1mm代表0.1Lu。3P軸和q軸坐標的次要網(wǎng)格的單位長度宜一致，分別代表0.1MPa和0.1Lu,主要網(wǎng)格10倍于次要網(wǎng)格，可不顯示次要網(wǎng)格。4壓力坐標軸最大值宜為10MPa、透水率坐標軸最大值宜為10Lu。當壓力和滲透5曲線圖上各點應依次用直線相連，升壓階段用實線，降壓階段用虛線，彩色印B.0.8鉆孔高壓壓水試驗成果匯總表宜符合表B.0.8的規(guī)定，電子化采集的試驗報告應試段編號曲線類型壓力(MPa)備注深度高程(m)起止起止附錄C巖體滲透系數(shù)計算C.0.1當試段位于地下水位以下，透水率q小于10Lu,穩(wěn)定階段P-Q曲線位層流型(A型)時，可按下式計算巖體滲透系數(shù)：C.0.2當巖體透水率大于10Lu時，宜采用其它水文地質(zhì)試驗方法測定巖體滲透系數(shù)。1為便于在執(zhí)行本規(guī)程條文時區(qū)別對待，對要求嚴格程度不同的用詞說明如下：1)表示很嚴格，非這樣做不可的：2)表示嚴格，在正常情況下均應這樣做的：3)表示允許稍有選擇，在條件許可時首先應這樣做的：正面詞采用“宜”,反面詞采用“不宜”。4)表示有選擇，在一定條件下可以這樣做的，采用“可”。2條文中指明應按其他有關(guān)標準執(zhí)行的寫法為：“應符合…規(guī)定”或“應按….執(zhí)行”。工程巖體分級標準GB/T50218水電工程鉆孔壓水試驗規(guī)程NB/T35113團體標準條文說明制定說明依據(jù)《工程建設標準編寫規(guī)定》(建標[2008]182號)的要求，經(jīng)編寫組廣泛調(diào)查節(jié)、條、款、項等順序編制了本標準的條文說明，對條文規(guī)定的 2術(shù)語和符號 283基本規(guī)定 29 4.1止水栓塞 4.2供水設備 4.3壓力管路 4.4量測設備 6.1試段隔離 6.2水位觀測 6.3壓力和流量觀測 41 417.2結(jié)果分析 43壓力調(diào)整、壓力管路、電子化量測設備要求等內(nèi)容納入規(guī)程，采集情況下試驗壓力計算方法，明確了試驗準備內(nèi)容，這體現(xiàn)了新裝備的進步。本規(guī)程是國內(nèi)第一部關(guān)于鉆孔高壓壓水試驗的專門鉆孔高壓壓水試驗有了解巖體在高水壓下的“滲透特征”、體結(jié)構(gòu)面的張開壓力”的三個目的。“滲透特征”在規(guī)程中采用征。“滲透穩(wěn)定性”指巖體內(nèi)松散物質(zhì)抵抗?jié)B透變形的能力中由“臨界壓力”表征，其概念與《水工隧洞設計規(guī)范》(SL279-2016)中提出的“水力劈裂”含義(未釋義，被歸入地應力范疇)接近，本規(guī)程原有框架擬將水力劈裂試驗1.0.2本規(guī)程將試驗壓力1MPa作為區(qū)分常規(guī)壓水試驗和高壓壓水試驗的標準，但包括僅最高試驗壓力大于1MPa、主要采用本規(guī)程規(guī)定進行的鉆孔高壓壓水試驗。2術(shù)語和符號2.1.3透水率的單位呂榮(Lu)定義為在1MPa試驗壓力下單位長度單位時間內(nèi)壓入的水壓水試驗并與行業(yè)習慣用法相適應，本規(guī)程擴展了呂榮的含義 3基本規(guī)定如果試段過短，又會增加壓水試驗的次數(shù)和費用。國內(nèi)外有關(guān)規(guī)程規(guī)定的試段長度在3m～6m之間，多數(shù)為5m。本規(guī)程與上述規(guī)定保持一致。孔壁不完整可能會導致栓塞止水失效或破損，為了保證試塞，當試驗孔段分布有斷層破碎帶、裂隙密集帶、溶蝕帶等強洞穴、孔壁破碎等狀況孔段時，試段長度可根據(jù)具體情況進行調(diào)整。3.0.2鉆孔水文地質(zhì)條件多變情況下，不同試段的試驗結(jié)果可能有較大差異，需要有經(jīng)驗的試驗人員掌控試驗進程，而根據(jù)巖體完整性情況采用數(shù)據(jù)。同時，由于高壓壓水試驗是一種破壞性的原位試驗，一方法。一般而言，應按照巖體完整性和工程運行期巖體受力情壓循環(huán)試驗。比如在完整和較完整巖體中，應分別采用快速法滲透特性和滲透穩(wěn)定性的臨界壓力，可采用多值1.2～1.5,本規(guī)程建議安全系數(shù)取值1.2,可向上取整。但在以下情況時，為了減少不面鉆孔上部試驗時，為了減少試段劈裂情況的發(fā)生，可降低的進行試驗時，為了形成與地面試驗同等程度的水力坡降，可調(diào)高最高試驗壓力。此外，我國深埋引調(diào)水隧洞工程有壓隧洞的工作水頭一般低于1MPa,按照上述“外水”壓力加上安全系數(shù)的最高試驗壓力不超過1.5MPa。以引江補漢工程為例，水文監(jiān)測結(jié)果顯示部分隧洞巖體的承壓水(外水)壓力超過6MPa,高壓力下的承壓水與隧洞交匯有可能導致隧洞圍巖劈裂和襯砌失效，該類工程的資料結(jié)果進行。當試段位于基巖面以下較淺確的了解滲流狀態(tài)或裂隙狀態(tài)的具體情況、合理可靠的確定巖體體的滲透穩(wěn)定性。規(guī)程規(guī)定高壓壓水級差分為5級～10級，一般而言，分級越多試驗成果精度越高，但需要考慮時間和費用因素。鑒于當前最站，其工作水頭一般為500m左右，最高試驗壓力超過5MPa,故在壓力分級5級至10級的情況下，建議壓力階段的級差設定為0.5MPa或者大于10MPa的情況，壓力階段的級差可進行適當調(diào)整。表3.0.4為一些工程高壓壓高壓壓水試驗在斷層、裂隙發(fā)育帶的多循環(huán)試驗后易形成通道，每一循環(huán)最大試驗壓力會減小，分級壓力值可進行適當調(diào)整。3.0.5當試段滲透率低于1Lu時P-Q曲線接近直線，在試段長度為3m～6m的條件下，規(guī)定為各壓力階段的穩(wěn)定流量均小于3L/min時不再進行降壓階段試驗，該規(guī)定保證了各壓力階段的滲透率均低于1Lu。3.0.6已有深孔地應力測試經(jīng)驗顯示(圖1),試段內(nèi)的壓力傳感器讀取壓力(Pp')為試段實際壓力，數(shù)值等于地面水泵施加壓力(Pp)和地面至試段的水柱壓力(Ph)之和減去工作管的損失壓力(Ps)。采用該數(shù)據(jù)進行透水率計算時，還需要減去巖體裂隙水壓力，因此，試段內(nèi)進行壓力數(shù)據(jù)采集時，試驗壓力需要減上地面至壓力計算零線的水柱壓力(Pz),結(jié)果為本規(guī)程的式(A.0.1-1)。(a)地面(井上)壓力和流量采集曲線(b)試段內(nèi)(井下)試驗壓力采集曲線圖1地面(井上)和試段內(nèi)(井下)采集試驗壓力對時間曲線某抽水蓄能電站接近高程同巖層中地面和洞內(nèi)試驗結(jié)果進行對比顯示(圖2),洞內(nèi)試驗時的孔口壓力(Pp)減去試段至壓力計算零線的水柱壓力(P?)曲線(深色曲線)與地面試驗曲線規(guī)律較為一致。分析認為，除非試驗巖形成“地下水空腔”,則平洞內(nèi)試驗時試段至壓力計算零線的水柱壓力(P?)將作為“反形成由孔內(nèi)至鉆孔孔壁巖體的壓力坡降并產(chǎn)生滲透流量。因此，若有試段呈涌水狀態(tài)，所獲得的水位觀測壓力應在試驗壓力中扣除，無觀測資料且鉆孔水位與孔口持平時P?圖2地面與洞內(nèi)高壓壓水P-Q曲線比較壓力分級孔深區(qū)間壓力值(MPa)長度(m)1呼和浩特抽水蓄能電站5分級一北京國電水利電力工程有限公司2地應力對裂隙5分級一中國科學院武漢3績溪抽水蓄能電站9分級中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司4蓄能電站9分級一5長龍山抽水蓄能電站11分級(探洞內(nèi))6電站15階段29分級(探洞內(nèi))中國電建集團中南勘測設計研究院有限公司7電站7階段13分級長江科學院8安徽桐城抽水蓄能電站11分級9蓄能電站7階段13分級(平洞蓄能電站11分級最大測深529m(鉆9分級引江補漢工程11分級(鉆孔底部100m)3.0.7復雜地質(zhì)條件鉆孔中不同試段的地下水壓力有可能存孔中時有發(fā)現(xiàn)，例如：局部有承壓水、套管部位漏水而其它部栓塞座封以后，對工作管進行水位或壓力觀測極為重要，其結(jié)力計算零線，可提升試驗結(jié)果的準確度。在無觀測結(jié)果的情況下，圖3.0.7顯示了采用圖3壓力計算零線確定示意圖應在地面測定每米管路壓力損失，確定方法如下：鉆桿和每副接進行了實測，實測所用每根鉆桿長度為5m,鉆桿外徑50mm,內(nèi)徑38mm,接頭外徑50mm,內(nèi)徑22mm,管路壓力損失測定結(jié)果見表3.0.8。此外，按照計算公式(3.0.8)對上述尺寸鉆桿在不同工況條件下的壓力損失進行了計算，結(jié)果見表2。壓力損失壓力損失不同管長的壓力損失(102MPa)3.0.10用于膨脹栓塞的氣體不應選用氫氣等易燃、易爆能加速設備老化，也不宜適用，推薦使用氮氣4.1止水栓塞其中栓塞長度對栓塞附近巖體的滲流穩(wěn)定性具有較大影響，已長度達到7.5倍鉆孔孔徑時，繞滲量增加速度減緩。該成果與伯利斯(J.C.Bliss)和拉許頓(K.R.Rushton)用數(shù)學模型研究栓塞長度的影響得出的結(jié)論基本一致。水壓致裂法地應力試驗所使用、長度為1m止水栓塞的可靠止水能力大于20MPa,該類栓塞可應用于致栓塞無法縮回解封，會導致試驗無法連續(xù)試驗且有可能造成鉆4.2供水設備4.2.1目前用于高壓壓水的水泵種類多樣，在設備動力、轉(zhuǎn)速、活塞數(shù)量等方面具有較大差異。其中設備動力類型有電動、內(nèi)燃機和液壓，電動水泵轉(zhuǎn)速范圍有750轉(zhuǎn)/分至3應盡量選用高轉(zhuǎn)速、多活塞數(shù)量、水泵的工作壓力大于最大試驗壓力的1.5倍的水泵。一般而言，最大輸出壓力等于10MPa的水泵可基本滿足高壓壓水試驗需求。鉆孔高壓壓水延續(xù)常規(guī)壓水試驗對水泵流量的要求，即總流量應大于但該流量只能測試試段長5m時巖體透水率為20Lu的試段達到1MPa,最大試驗壓力為5MPa時巖體的透水率小于4Lu。因此，滲透率大的地層需要增加水泵數(shù)量或選用更大流量的水泵。基于國內(nèi)鉆孔孔位多數(shù)交通不便、設備運輸不易功率電源的實際情況，本規(guī)程增加了可變通的情況：采用和管路組建等條件易產(chǎn)生壓力波動，在試驗管路中增設空氣儲量波動。以繩索取心鉆桿或者液壓鉆機匹配鉆桿作為工作管大大減小試驗壓力波動，該情況下可不設置穩(wěn)壓罐(筒)。4.3壓力管路兩條管路從鉆孔孔口連接到測試部位，分別對應止水栓塞和試孔段。該方法試驗設備多，操作復雜，一般適用于孔深小于200m的淺鉆孔。單管法適用于深鉆孔測試，孔口連接測試部位的僅有工作管，需要在其止水栓塞和試驗孔段水路的操控。除了上述孔深原因外，工作法。當工作管路為地質(zhì)鉆桿或自備工作管時，一般單管和雙管索取心鉆桿或液壓鉆機配套鉆桿作為工作管進行雙管試鉆桿內(nèi)，該情況下栓塞下放和收回操作均較為繁瑣，不建議采用該方法試驗。驗工作管。目前有小口徑輕型壓水管供選擇，但部分壓水管在大流大。對此，本規(guī)程要求工作管內(nèi)徑不應小于20mm。按照式3.0.8對20mm內(nèi)徑工作管和50鉆桿進行了壓力損失對比計算，結(jié)果見表3,其中λ取值為3×10-4MPa/m。工作管內(nèi)徑為20mm、不同流量和工作管長度下的壓力損失結(jié)果序號為1～12,50型地質(zhì)鉆桿 (50鉆桿內(nèi)徑為38mm,鉆桿接頭內(nèi)徑22mm,單根長5.0m)在不同工況下的計算結(jié)果序號為13～24。結(jié)果顯示，當工作管內(nèi)徑為20mm、長度為100m、流量為50L/min時，長管壓力損因此，更小內(nèi)徑的工作管不應用于高壓壓水，尤其是滲透率大的地層試驗。對比50型地質(zhì)鉆桿壓力損失的計算結(jié)果和實測結(jié)果(表2)顯示，當工作管長度為100m時，流量在50L/min以下時計算值大于實際測定值，在50L/min以上時計算值小于實際測定值，但均小于內(nèi)徑為20mm水管的長管壓力損失計算值。序號工作管內(nèi)徑/mm工作管長管壓力序號內(nèi)徑工作管力損失123456789前者不依賴鉆機設備獨立進行試驗，需要配備軟管和卷揚設備損失。后者為常用形式，采用普通鉆桿時軟管固定在大壓力損失，建議切換閥最小通水截面積大于177mm2,相當于直徑為15mm的通水截4.4量測設備高壓壓水試驗。本規(guī)程推薦使用可將壓力和流量數(shù)據(jù)檢或校準。此外，量測設備經(jīng)過運輸和存放，為了確保設備正常用前應進行校驗，其中壓力數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)可與壓力表讀數(shù)比對壓力宜保持在極限壓力值的1/3～3/4有效范圍內(nèi)。壓力表在運壞，因此要求壓力表指針反應靈敏，卸壓后指針回零。壓力傳感能穩(wěn)定的壓電陶瓷式傳感器。為了保證測試結(jié)4.4.4流量是壓水試驗需要準確量測和記錄的數(shù)據(jù)，常規(guī)鉆孔壓水試驗多采用水表的公稱壓力一般為1.0MPa,若直接用于高壓壓水試驗存在安全隱患，將之串聯(lián)在回水管中，利用水泵出水量推算流量的做法極易造成流量偏差。因此，本規(guī)程禁止采用低壓水表，流量計按照測量原理可分為容積式、壓差式、浮子、渦輪力損失、不易磨損的優(yōu)點。渦輪流量計采用轉(zhuǎn)子(渦輪)感受流體平均流速，用于高壓壓水試驗轉(zhuǎn)子易出現(xiàn)磨損和高壓抱死情況。流量計的測量精度與證較高的測量精度，建議單臺水泵匹配流量傳感器的量程在水泵額定排水量的120%左力量測設備一樣，為了保證測試結(jié)果的準確，對流量計提出了測量精度指標4.4.5數(shù)顯及記錄設備種類多樣，有的直接在壓力傳感器和流量計基礎上做成數(shù)顯式，并不輸出信號，有的可輸出模擬或數(shù)字信號，但無數(shù)成一體的設備，也有分體組裝、利用IPAD和筆記本電腦作為顯示和存儲的設備。推薦采用具備全部功能的設備，類似技術(shù)已在多個單位進行了多年應用，1數(shù)顯及記錄設備至少應具備數(shù)字化顯示功能，這樣可以通過人工讀數(shù)完成試驗，相對于讀水表確定流量的方法，快速法試驗也可以輕松應對。2對于數(shù)據(jù)采集頻率而言，高采集頻率可以詳細記錄壓力和流量變化，但過高的頻率并無太大意義，數(shù)據(jù)采集頻率過低則會丟失部分試驗變化細節(jié)，采集頻率范圍宜為0.1Hz至10Hz。4對于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換位數(shù)的要求在于保證數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換的精度，采用8位的模/數(shù)轉(zhuǎn)換足以滿足試4.4.6當前壓力計算零線主要參考鉆孔穩(wěn)定水位，試段的壓力對滲透率較大巖體部位的試段進行工作管內(nèi)水位觀測，以準確獲得位量測設備有水深測試儀、電阻式雙線鉆孔水位計、鉆孔水文地5試驗準備5.0.1為了保證現(xiàn)場試驗能夠高效、流暢和安全的完成，需要對鉆孔穩(wěn)定性、孔內(nèi)清潔程度、試驗用水、鉆機及附屬設施狀況進行確認，發(fā)現(xiàn)條件不具備時應及早處理。1鉆孔穩(wěn)定和孔壁完整是高壓壓水試驗的基本要求。鉆孔不穩(wěn)定條件下進行高壓壓水試驗有可能導致鉆孔坍塌，進而可能導致試驗設備損失。孔壁不完整可造成止水栓塞繞滲和栓塞破裂，都會導致試驗失敗。2鉆孔沖洗要求把鉆具下到孔底、進行大流量沖洗，直至孔口回水清潔，肉眼觀察無巖粉時方可結(jié)束。當孔口無回水時，洗孔時間不應少于15min。洗孔要考慮大流量沖洗對孔壁穩(wěn)定的影響，當在破碎地層或孔壁不穩(wěn)定的孔段進行鉆孔沖洗時，可視情況減少或增加沖洗時間。3高壓壓水應采用清水進行試驗，現(xiàn)場需要具備充足的清水水源。當水源的泥砂含量較多時、或者含有漂浮物或油料等雜物時，前者需要對試驗用水進行沉淀處理，后者需要事先采取去油污處理，否則會加速設備磨損或者影響試驗結(jié)果準確性。4多數(shù)高壓壓水試驗采用鉆桿作為工作管路，試驗過程中需要使用鉆機和鉆桿，試驗前應確認鉆機和鉆桿的狀況，否則可能影響試驗進程，對鉆桿需要檢查有無破裂、彎曲、堵塞等現(xiàn)象。鉆桿型號多樣，需要確保試驗鉆桿與試驗設備連接螺紋型號統(tǒng)一、連接可靠，否者也會影響試驗進行。5.0.3為了保證現(xiàn)場試驗過程高效且不出差錯，有必要提前確定每個試段的采用試驗方法，應依據(jù)建筑物高程、上庫蓄水水位和試驗段高程確定每個試段的最高試驗壓力、壓力階段和級差。5.0.4高壓壓水試驗設備眾多，歷經(jīng)長途運輸和裝卸，有必要在現(xiàn)場試驗前組裝設備，對高壓水泵、管路、閥門和止水栓塞等進行試運行，以確保設備完備且完好可用。以鉆桿為工作管時，現(xiàn)場試驗前應進行密封性檢驗，不合格時要及時進行密封處理。6現(xiàn)場試驗巖壁上。一般而言，液壓式雙止水栓塞脹塞壓力在地面壓力3MPa～5MPa情況下足以保證栓塞的止水效果。但對于深鉆孔或孔壁極為光滑的情況，脹塞用氣體膨脹氣壓式栓塞止水栓塞時，由于氣體壓縮比大，應試何種止水栓塞，若巖體變形影響止水效果，也要選擇較高的脹塞壓力。壓力可從前期的地應力試驗資料中獲取。止水栓塞回路在施加密封水(氣)后在整個試驗期間應保持密閉狀態(tài)，但試驗過程中其壓力有明顯降低時，應補液(氣)以保證栓塞在下塞前后觀測的地下水位是一樣的。當存在多個含水層時，下塞可能不同。對鉆孔高壓壓水試驗來說，起作用的是試段的地下工作管路充分排氣后進行試段壓力觀測，依據(jù)觀測結(jié)果計算種方式：一種是調(diào)節(jié)壓力使之穩(wěn)定不變，觀測流量隨時間變化情使之穩(wěn)定不變，觀測壓力隨時間的變化情況。本規(guī)程根據(jù)水電工程習慣推薦第一種。因此共有兩種流量觀測方式：人工觀測記錄方式和電子記錄方式。第一種是傳統(tǒng)方法，現(xiàn)場讀數(shù)、現(xiàn)場記錄數(shù)據(jù)并及時做出試段結(jié)束的決定。第二種(1)觀測方法。對于直讀式流量計來說，及時了解試驗流量變化并無困難，但采用水表測流量方式每分鐘觀測一次則過于緊張，故本規(guī)程如其它規(guī)程規(guī)定一致，每隔1分鐘觀測一次，視現(xiàn)場的具體情況而定。采用電子化記錄方示流量變化情況。一般情況下，壓力穩(wěn)定后流量也可以很快穩(wěn)線保持平直無變化5分鐘就可以判定試段結(jié)束。(2)觀測結(jié)束標準和取值。理論上，流量在向穩(wěn)定值趨近的進程中其變化值是隨這樣試驗雖未達到真正穩(wěn)定，但至少已進人緩變段，因而可以圍之內(nèi)。參考國外資料，規(guī)定流量穩(wěn)定后，連續(xù)5次流量讀數(shù)最大值和最小值的相對差不大于最后一次讀數(shù)的10%即可結(jié)束階段試驗。上述判定標準較為嚴謹，但高壓壓水流量計原理多樣，在高壓、流量基本穩(wěn)定、高頻次采集的情況下，有時流量數(shù)據(jù)在某些壓力下(多是高壓時)跳動增大，但平均流對差指標作為觀測結(jié)束判定標準(原有標準規(guī)定以不大于1L/min為另一判斷依據(jù)),用電子化采集數(shù)據(jù)提交階段流量時，宜采用最后一段時間的平(3)流量變化問題。理論上，當壓力保持不變時，不會出現(xiàn)流量隨時間變化的現(xiàn)象。因此，當出現(xiàn)這種情況時，需要查明原因。塞、高壓下發(fā)電機供電電壓(功率)降低和穩(wěn)壓筒穩(wěn)壓能力不足等。壓力，因而使水自巖體返流。這個過程一般持續(xù)數(shù)分鐘至十余逐漸下降，回流量逐漸降至為零，當巖體內(nèi)水壓力繼續(xù)調(diào)整至并趨于穩(wěn)定。需要注意的是，不可把流量從負經(jīng)零到7試驗資料整理7.1.1高壓壓水試驗應以時間t為橫軸、以試驗壓力P和壓入流量Q為縱軸繪制P-Q-t關(guān)系曲線。該曲線既是高壓壓水試驗最原始的記錄，又是判別試驗成果可靠性并繪制P-Q關(guān)系曲線的重要依據(jù)。圖4(a)給出了某抽水蓄能電站工程高壓岔管區(qū)一鉆孔試段采用快速法的P-Q-t關(guān)系曲線。與常規(guī)壓水試驗不同，當巖體較為破碎或試驗壓力高于巖體的臨界壓力時，試驗壓力可能難以穩(wěn)定而發(fā)生衰減，這種情止需要符合規(guī)程6.3.2條的規(guī)定，還要再一次對該壓力階段進行試驗。若試驗壓力不能維持穩(wěn)定，則本階段壓力下高壓壓水試驗成果的可靠性差根據(jù)各級壓力下穩(wěn)定階段的流量和壓力值繪制4(b)所示。與常規(guī)壓水試驗類似，該曲線可用于確定P-Q關(guān)系曲線的類型，并判斷巖體的滲透穩(wěn)定性。根據(jù)各級壓力下滲透率的計算成果，可繪制穩(wěn)壓階段P-q關(guān)系曲線，如圖4(c)所示。完整、較完整試段巖體被完全劈裂后(超過臨界壓力),試驗流量和透水率數(shù)據(jù)迅速增加，該情況下的流量和透水率增加來自于巖體裂透水率的增加，因此，本規(guī)程建議在巖體透水率分析中將巖體劈裂本規(guī)程推薦采用全過程電子化采集記錄的試驗技術(shù)，錄數(shù)據(jù)快速生成，且包含試驗細節(jié)，體現(xiàn)了技術(shù)進步。依據(jù)該技術(shù)獲得的P-Q-t試驗曲線和穩(wěn)壓階段P-Q曲線分別見圖5(a)和圖5(b)。流量a/*流量a/*mn(a)電子化采集P-Q-t曲線(b)電子成圖的P-Q曲線和P-q曲線圖5電子化采集及成圖曲線計算機成圖與傳統(tǒng)的手工格子紙繪圖不同，未統(tǒng)一規(guī)定容易導致成圖扭曲，影響成圖質(zhì)量。7.1.2設有觀測孔、觀測平洞時，通常是針對斷層、節(jié)理密集帶等不良地質(zhì)體進行滲透試驗，試驗加壓的鉆孔通常被稱為主動孔，觀測孔被稱為被動孔，通過在主動孔進行的高壓壓水試驗，在被動孔(洞)觀察滲透情況，在試驗過程中要時刻關(guān)注觀測孔、結(jié)構(gòu)面及洞壁等變化情況，判斷主動孔加壓到什么壓力值時，不良地質(zhì)體發(fā)生滲漏，是否有析出物等現(xiàn)象，通過對比分析主動孔和觀測孔(洞)的P-Q關(guān)系曲線可以判斷不良地質(zhì)體的滲透特定和滲透穩(wěn)定性，并通過主動孔和被動孔的總流量與試驗總注水量的對比分析，判斷不良地質(zhì)體的影響范圍。7.2結(jié)果分析7.2.1通過調(diào)研國內(nèi)外壓水試驗的研究成果顯示，目前針對高壓壓水P-Q曲線類型的判斷標準尚不全面和統(tǒng)一。表7.2.1中所顯示典型曲線類型參考了鉆孔常規(guī)試驗方法的分類，采用的豪斯比和庫茲納爾的分類法，五種典型類型分別為：A型(層流型)、B型(紊流型)、C型(擴張型)、D型(沖蝕型)和E型(充填型)。具體判斷方法為：根據(jù)升壓階段P-Q曲線的形狀和降壓階段P-Q曲線與升壓階段P-Q曲線之間的關(guān)系確定試段的曲線類型。大量的高壓壓水試驗表明，隨著試驗壓力的增大，P-Q曲線的非線性將逐步增強，紊流型往往占據(jù)主導地位。對于非循環(huán)試驗，曲線類型的確定方法對照典型曲線即可。對于循環(huán)試驗，由于循環(huán)試驗法往往用于破碎或較破碎巖體，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，不良地質(zhì)體滲透特性會發(fā)生變化，即每一循環(huán)的曲線類型可能存在差別，此時曲線類型宜(1)層流型(A)型解釋：滲流狀態(tài)為層流。在整個試驗期間，裂隙狀態(tài)沒(2)紊流型(B)型曲線特征：P-Q曲線升壓曲線為凸向Q軸的曲線，降壓曲線與升壓曲線基本重合。(3)擴張型(C)本重合。C型曲線關(guān)鍵之處在于：在某壓力之后流量顯著增大，以7壓力階段試驗為例(下同，略),且第2點與第13點(倒數(shù)第2點),第3點與第11點(倒數(shù)第3點),以此類推，第6點與第8點(倒數(shù)第6點)基本重合，至于第1和第7兩點之間，可以是通過坐標原點的直線，也可以是凸向Q軸的曲線。解釋：在試驗壓力作用下裂隙狀態(tài)產(chǎn)生變化(原有裂隙加寬，隱裂隙劈裂),巖體滲透性增大，但這種變化是暫時的、可逆的，隨著試驗壓力下(4)沖蝕型(D型)某一壓力之后，流量顯著增大，具有Q?>Q13,Q?>Q12,.….,Q?>Q8特征。曲線中的其解釋：在試驗壓力作用下裂隙狀態(tài)產(chǎn)生變化，巖體滲透性增大沖蝕型P-Q曲線中的升壓曲線和降壓曲線都會出現(xiàn)一些不同的變化。如升壓曲線中的第1至7點與原點之間可能為直線，也可能為凸