五点法压水试验在阁山水库工程固结灌浆工程质量检测中的应用

2019-03-20 10:13马耀辉李向东熊复慧

水利科学与寒区工程 2019年1期

马耀辉，李向东，熊复慧

(黑龙江省水利科学研究院，黑龙江哈尔滨 150080)

1 工程概况

阁山水库位于呼兰河右岸支流诺敏河上，工程总投资38.52亿元，建设总工期46个月。工程主要包括大坝、溢洪道、诺东及诺西灌溉输水洞、电站及鱼道。大坝、溢洪道、灌溉输水洞、电站等主体建筑为2级建筑物，抗震设计烈度为6°，设计洪水标准为100 a一遇；下游消能防冲建筑物防洪标准为50 a一遇。正常蓄水位230.00 m，总库容4.04亿m3，兴利库容2.19亿m3，防洪库容0.81亿m3。

坝址地处高平原区第四系洪积层，坝基上部为低液限黏土，下部为强透水的级配良好细砾层，底部为基岩。松散层渗漏以级配良好细砾层渗漏为主，基层为泥质粉砂岩[1]。

受中国水利水电第四工程局有限公司阁山水库工程一标段项目部的委托，对黑龙江省诺敏河阁山水库工程第一标段闸室固结灌浆工程质量进行检测。

2 检测项目及要求

单点法压水试验和五点法压水试验均是了解岩石透水性的一种方法。单点法是指压水采用单一压力，压水时间20 min，以最终值计算透水率。例如，压力为1.0 MPa,其压水要求达到稳定标准再结束。五点法是指由五个压力过程，比如0.3 MPa、0.6 MPa、1.0 MPa、0.6 MPa、0.3 MPa，五个压力阶段都至少压水20 min并且每级压水都需达到稳定标准才能结束，五点法根据压水成果可以判定其属于层流、紊流、扩张、冲蚀、充填等五种压水试验曲线类型。两种压水具体压力在工程中有不同规定，单点法多用于了解岩石透水性，五点法不仅可以掌握岩石透水性，而且可间接判断岩石的耐压性能及其他物理指标[2]。

根据两种检测方法特性及工程技术要求，采用五点法压水试验进行检测，压水试验最大压力选取为灌浆压力的80%。工程设计透水率指标为不大于10 Lu。按照检测规范要求及灌浆量，在固结灌浆影响区内选取11个点做压水试验。

3 检测方法

(1)洗孔。洗孔采用压水法，洗孔时钻具下到孔底，流量达到水泵最大出力。洗孔洗至回水为清洁时，且不小于15 min。

(2)试段隔离。下栓以前应对压水试验工作管进行检查，不得有破裂、弯曲、堵塞等现象，接头处应采取严格的止水措施。

栓塞应安设在岩石较光整的部位，定位应准确。

(3)水位观测。下栓塞前应首先观测1次孔内水位，试段隔离后，再观测工作管内水位。工作管内水位观测应每隔5 min进行1次，当水位下降速度连续2次均小于5 cm/min时，观测工作即可结束，用最后的观测结果确定压力计算零线。

(4)压力和流量观测。预设5个压力值，P1、P2、P3为升压，P4和P5为降压，且满足P1=P5，P2=P4，P3=80%灌浆压力。

将管内空气排净后关闭排气阀，调节压力至预设压力值并保持稳定。流量观测工作应每隔1～2 min进行1次，当流量无持续增大趋势，且5次流量读数中最大值与最小值之差小于最终值的10%，或最大值与最小值之差小于1 L/min时，本阶段试验即可结束，取最终值作为计算值。

将试段压力调整到新的设定值，重复上述试验过程，直到完成该试段的试验。

4 数据处理

(1)压水试验岩体透水率计算。压水试验共有三级压力五个阶段，一般选用最大压力阶段的流量和压力计算岩体的透水率。岩体透水率的单位为吕荣(Lu)，在1 MPa试验压力时每米试段内每分钟压入的水量为1 L。定义公式如式(1)所示，为了对试验段岩体在不同压力条件下的渗透状态进行对比，按式(1)计算在每阶段时试验段岩体透水率。

q=Q/(L×P)

(1)

式中：q为试段的吕荣值(透水率)，Lu；Q为试验段压入流量，L/min；P为作用于试段内的压力值，MPa；L为试段长度，m。

(2)压水试验P～Q曲线绘制。根据每个试验段压水试验过程中不同压力和对应的流量绘制P～Q曲线，纵轴为压力P(MPa)，横轴为流量Q(L/min)。P～Q曲线在升压阶段用实线连接，降压阶段用虚线连接。当压水试验在最大压力阶段压入流量仍为0 L/min时，不必绘制P～Q曲线，只用岩体的透水率表示。