中华人民共和国水利行业标准
SL/T31.3—2025替代 SL 320—2005
水利水电工程岩土渗透性原位试验规程
第 3 部分 : 钻孔抽水试验
Codeofpracticeforin situtestofgeotechnicalpermeability
in waterresourcesandhydropowerengineering
—Part3: Boreholepumpingtest
2025 09 29发布 2025 12 29实施
中华人民共和国水利部 发布
中华人民共和国水利部
关于批准发布 《水利水电工程岩土渗透性原位
试验规程 第 1部分 : 钻孔压水试验》
等 9项水利行业标准的公告
2025年第 26号
中华人民共和国水利部批准发布 《水利水电工程岩土渗透性原位试验规程 第 1部分 : 钻孔压水试验》 (SL/T 31.1—2025)等 9项水利行业标准 , 现予以公告 。
水利部
2025年 9 月 29 日
前 言
根据水 利 技 术 标 准 制 修 订 计 划 安 排 , 按 照 SL/T 1—2024 《水利技术标准编写规程》 的要求 , 对 SL 320—2005《水利水电工程钻孔抽水试验规程》 进行修订 。
本标准是 SL/T 31《水 利 水 电 工 程 岩 土 渗 透 性 原 位 试 验 规程》 的第 3部分 。SL/T 31已发布了以下部分 :
— 第 1部分 : 钻孔压水试验 ;
— 第 2部分 : 注水试验 ;
— 第 3部分 : 钻孔抽水试验 。
本标准共 6章和 7个附录 , 主要技术内容有 :
— 钻孔抽水试验基本技术 (试验设计 、单孔与多孔试验 、完整孔与非完整孔试验 、稳定流与非稳定流试验及试验基本技术要求) 和试验设备的具体规定 ;
— 试验现场工作 (钻孔 、设备安装 、试验抽水) 和各类试验标准的具体要求 ;
— 试验资料整理的规定 。
本次修订的主要内容有 :
— 增加了术语和符号的内容 ;
— 补充了试验设计内容 ;
— 增加了安全生产与环境保护 ;
— 修订了过 滤 器 孔 隙 率 、长 度 和 填 砾 过 滤 器 滤 料 规 格 的规定 ;
— 修订了抽水设备选择和测试工具精度的规定 ;
— 增加了空气压缩机的选择和安装规定 ;
— 补充了现场试验中钻孔和设备安装内容 ;
— 修订了试验资料整编内容 ;
— 修订了附录示意图件 。
请注意本标准的某些内容可能涉及专利 。本标准的发布机构不承担识别专利的责任 。
本标准所替代标准的历次版本为 :
—SL 320—2005
—SLJ 1—81
本标准批准部门 : 中华人民共和国水利部
1 总 则
1.0.1 为统一水利水电工程钻孔抽水试验工作程序 、工作方法和技术要求 , 保证试验成果质量 , 制定本标准 。
1.0.2 本标准适用于水利水电工程地质勘察中以确定含水层渗透性参数和了解相关水文地质条件为目的的钻孔抽水试验 。
1.0.3 本标准主要引用下列标准 :
SL 245 水利水电工程地质观测规程SL/T 291 水利水电工程钻探规程
1.0.4 水利水电工程钻孔抽水试验除应符合本标准规定外 , 还应符合国家现行有关标准的规定 。
2 术 语 和 符 号
2.1 术 语
下列术语及其定义适用于本标准 。
2.1.1 钻孔抽水试验 borehole pumping test
从钻孔中抽水并根据其抽水量与降深的关系 , 确定含水层渗透性及了解相关水文地质条件的一种原位试验方法 。
2.1.2 动水位 dynamic water level
抽水过程中随抽水量和时间变化的地下水位 。
2.1.3 抽水孔 pumping hole
抽水试验中用作抽水的钻孔 。
2.1.4 观测孔 observation hole
抽水试验时 , 用作观测动水位的钻孔 。
2.1.5 单孔抽水试验 single hole pumping test
在一个钻孔中抽水 , 并量测其抽水量和动水位等数据的抽水试验 。
2.1.6 多孔抽水试验 multiple hole pumping test
除在一个钻孔中抽水和测量抽水量与动水位外 , 还布置观测孔观测动水位的抽水试验 。
2.1.7 稳定流抽水试验 steady flow pumping test
在抽水过程中 , 抽水量与动水位达到相对稳定 , 并有一定相对稳定延续时间的抽水试验 。
2.1.8 非稳定流抽水试验 unsteady flow pumping test
在抽水过程中 , 保持抽水量固定而观测地下水位随时间的变化 , 或保持水位降深固定而观测抽水量随时间变化的抽水试验 。
2.1.9 完整孔 fully penetrating hole
进水段长度贯穿整个含水层厚度的抽水孔 。
2.1.10 非完整孔 partialpenetrating hole
进水段长度仅为含水层厚度一部分的抽水孔 。
2.1.11 降落漏斗 depression cone
由于抽水孔抽水而在其四周一定范围内形成的呈漏斗状的地下水位分布形态 。对于承压含水层 , 该水位在抽水孔附近形成虚拟的承压水水头降落漏斗 。
2.1.12 影响半径 influence radius
从抽水孔中心到降落漏斗边缘的水平距离 。
2.1.13 水位降深 drawdown
抽水时的地下水位下降值 , 为天然静水位与动水位之差 。
2.1.14 抽水孔结构 pumping hole structure
由孔身结构 、套管 、测压管 、过滤管 、滤料规格及止水位置等构成抽水孔柱状剖面技术要素的总称 。
2.1.15 过滤器 filter
设置于抽水孔或观测孔的试验含水层部位 , 起滤水 、 防止涌砂和护壁作用的反滤装置 。
2.1.16 过滤器骨架管孔隙率 porosity ofskeleton tube in filter
骨架管滤水孔眼的总面积与滤水管段的表面积之比值 , 以百分率表示 。
2.1.17 没入率 mergence rate
空气压缩机气液混合器在抽水孔内动水位以下的没入深度与气液混合器中心线至排液管排出气液混合物的高度之比值 , 以百分率表示 。
2.1.18 导水系数 transmissibility coefficient
表示含水层全部厚度导水能力 、为含水层在单位水力梯度作用下单位时间流过整个厚度含水层的水量的一个参数 。
2.1.19 弹性贮水系数 storativity coefficient
承压含水层中水头上升一个单位高度时 , 单位面积含水层中弹性贮存的水量 。
2.1.20 弹性释水系数 storativity coefficient
承压含水层中水头下降一个单位高度时 , 单位面积含水层中
弹性释放出的水量 。
2.1.21 给水度 specific yield
潜水面下降一个单位时 , 单位面积含水层在重力作用下所释放出的水量 。
2.2 符 号
下列符号适用于本标准 。
a— 压力传导系数或导压系数 ;
B— 越流因数 ;
b— 抽水孔中心至补给边界或隔水边界的水平最短距离 ;
Cu— 含水层砂 、土颗粒级配的不均匀系数 ;
D10— 填砾过滤器滤料筛分中 , 过筛砾料的颗粒 , 其累计质
量占总质量 10%时的最大颗粒直径 ;
D50— 填砾过滤器滤料筛分中 , 过筛砾料的颗粒 , 其累计质
量占总质量 50%时的最大颗粒直径 ;
d10— 含水层砂 、土样颗分试验中 , 过筛土粒累计质量占总
质量 10%时的最大颗粒直径 ;
d20— 含水层砂 、土样颗分试验中 , 过筛土粒累计质量占总
质量 20%时的最大颗粒直径 ;
d50— 含水层砂 、土样颗分试验中 , 过筛土粒累计质量占总
质量 50%时的最大颗粒直径 ;
d60— 含水层砂 、土样颗分试验中 , 过筛土粒累计质量占总
质量 60%时的最大颗粒直径 ;
g— 重力加速度 ;
H— 天然情况下潜水含水层的厚度 、空气压缩机气液混合
器没入动水位以下的深度 ;
h— 承压含水层自顶板起算的承压水头高度 、抽水试验进
行时潜水含水层的厚度 、水位恢复时潜水含水层的厚 度 、空气压缩机气液混合上升的高度 ;
h— 潜水含水层 在 天 然 情 况 下 的 厚 度 H 和 抽 水 试 验 时 的
厚度 h 的平均值 ;
Δh2— 潜水含水层 在 天 然 情 况 下 的 厚 度 H 和 抽 水 试 验 时 的' 厚度 h 的平方差 , 即 Δh2 = H2 -h2 ;
K— 含水层的渗透系数 ;
l— 过滤器工作部分的长度 ;
M— 承压含水层的厚度 ;
P— 空气压缩机压缩空气的风压 ;
ΔP— 压缩空气在供风管中的压力损失 ; Q— 抽水流量 ;
R— 影响半径 ;
r— 抽水孔过滤器半径 、钻孔半径 ;
r1— 观测孔 1 至抽水孔间的中心距离 ;
r2— 观测孔 2 至抽水孔间的中心距离 ;
rw — 有效井半径 ;
s— 抽水孔水位降深值 ;
s1— 观测孔 1 的水位降深值 ;
s2— 观测孔 2 的水位降深值 ;
T— 含水层的导水系数 ; t— 时间 ;
V— 空气压缩机抽 1 m3 水需用的空气量 ;
α— 空气压缩机抽水时气液混合器的没入率 ;
λ— 地下水水力坡降 ;
μ— 潜水含水层的给水度 ;
μ* — 承压含水层的弹性贮水 、释水系数 ; ρw — 水的密度 。
3 基 本 规 定
3.1 抽 水 试 验 设 计
3.1.1 抽水试验设计宜根据下列资料进行 :
1 试验区的地下水分布 、流向及埋藏条件 。
2 松 散 含 水 层 结 构 、颗 粒 组 成 、成 层 特 性 及 透 水 性 与 富水性 。
3 层状岩体的含水层与隔水层划分 , 含水裂隙岩体与可溶岩体分布特征 , 裂隙与岩溶发育特征 。
4 含水层或含水岩组的类型及厚度 。
5 必要时可布置专门的钻孔 , 补充相关的地质及水文地质资料 。
3.1.2 抽水试验前应编写抽水试验设计书 , 宜包括下列内容 :
1 试验目的 、试验方法 、试验场地选择及试验时间 。
2 抽水孔 、观测线及观测孔的布置 。
3 抽水孔 、观测孔结构 , 成孔工序 , 过滤器型号规格以及安装要求 ; 若试验区存在观测孔或民井 , 且地层及井结构资料翔实 , 符合试验要求 , 可根据本标准相关章节规定进行试验 。
4 抽水设备与试验测试工具的技术要求 。
5 现场试验技术与试验记录要求 。
6 水文地质参数计算方法与计算公式的选择 。
7 水文地质条件分析要求 。
3.1.3 仅需确定主要含水层渗透性能及其变化规律时 , 可选用单孔稳定流抽水试验 。需要确定含水层多个水文地质参数时 , 可选用多孔非稳定流抽水试验 。
3.2 单孔试验与多孔试验
3.2.1 单孔试验与多孔试验的选择 , 应根据试验区地质结构与
水文地质条件的复杂程度及其对工程的影响大小进行 , 并宜符合下列规定 :
1 单一含水层 , 断裂 、节理和裂隙不发育 , 地表水与地下水无水力联系的场地 , 需查明含水层的渗透性时 , 可选择单孔抽水试验 。
2 地层类型多或交替出现 , 分布两个及以上的含水层 , 断裂 、节理和裂隙发育 , 各含水层之间 、地表水与地下水有水力联系的场地 , 需查明含水层的渗透性和各向异性 、确定渗漏地段和渗漏方向时 , 宜布置多孔抽水试验 。
3.2.2 多孔抽水试验观测孔布置应符合下列规定 :
1 对均质松散含水层 , 可布置一条观测线 , 其方向应垂直地下水流 向 ; 当 含 水 层 中 地 下 水 水 力 坡 降 大 于 0.5%时 , 宜 平行 、垂直地下水流向各布置一条观测线 。用于坝基渗漏评价和建筑物基坑降水设计时 , 平行地下水流向的一条宜布置在抽水孔上游一侧 。
2 对于裂隙含水岩体 、岩溶含水岩体以及粒径变化超过 一级的松散含水层 , 宜平行 、垂直岩性变化大或渗透性强的方向各布置一条观测线 。
3 松散含水层中的多孔试验 , 每条观测线上的观测孔宜为3个 。裂隙岩体和岩溶岩体中 , 每条观测线上的观测孔宜为 2 个~5个 。
4 当抽水孔为完整孔时 , 第一个观测孔与抽水孔的孔距宜为 2 m~ 3 m , 第二个 、第三个观测孔与抽水孔的孔距宜分别为含水层厚度的 1倍 ~ 1.5倍和 2倍 ~ 3倍 。
5 当抽水孔为非完整孔时 , 观测孔与抽水孔的距离应根据抽水孔结构及拟选公式的要求确定 , 最远观测孔水位降深不小于0.1 m。
3.3 完整孔试验与非完整孔试验
3.3.1 多个含水层需要进行分层抽水时 , 抽水孔段的结构类型 ,
应根据各个试验含水层的厚度分别确定 , 并应对试验含水层和相邻含水层间采取止水隔离措施 。
3.3.2 当含水 层 厚 度 小 于 等 于 15 m 时 , 宜 采 用 完 整 孔 抽 水 ;含水层厚度大于 15 m 时 , 可采用非完整孔抽水 。
3.3.3 多层结构含水层 , 当其单层厚度大于等于 3 m 时 , 可采用非完整孔进行分段抽水 , 过滤器置于单层中部 , 长度不宜大于1/3单层厚度且不宜小于 1 m ; 当单层厚度小于 3 m 时 , 不宜进行分段抽水试验 。
3.3.4 钻孔揭穿裂隙密集带 、断层破碎带和岩溶发育带时 , 可采用完整孔抽水 ; 未全部揭穿时 , 应采用非完整孔抽水 。
3.3.5 完整孔抽水 , 过滤器长度 宜 大 于 等 于 含 水 层 厚 度 的 0.9倍 ; 非完整孔抽水 , 过滤器长度和位置 , 应根据拟选用公式的适用条件确定 。
3.3.6 河床下松散含水层的非完整孔抽水 , 过滤器应置于含水层的上半部 , 其顶端至河底的距离不应小于 3 m。
3.4 抽水试验基本技术要求
3.4.1 松散含水层抽水孔过滤器外壁应设置测压管 , 其有眼部分长度宜与抽水孔过滤器一致 。
3.4.2 多孔试验 的 观 测 孔 过 滤 器 长 度 宜 与 抽 水 孔 过 滤 器 相 同 ,并应安置在同一含水层的相应部位 。
3.4.3 多孔试验可在与试验含水层相邻的含水层中布置部分观测分层水位的观测孔 , 其过滤器的长度和深度 , 可根据实际情况确定 。
3.4.4 抽水试验各次降深中 , 抽水吸水管口均应放在同一深度 。从承压含水层中抽水时 , 吸水管口宜放在含水层顶板处 ; 从潜水含水层中抽水时 , 吸水管口宜放在最大降深动水位以下 0.5 m~ 1.0 m 处 。
3.4.5 抽水孔和观测孔中的静水位 、动水位与抽水量均应同步观测 。
3.4.6 试验过程中 , 应对附近可能受到影响的钻孔 、水井 、泉和地表水体等进行水位或流量观测 。
3.4.7 试验时 , 宜在每段抽水开始前和抽水结束前各测一次地下水温和气温 , 同时各取一组水样进行水质分析 。
3.4.8 抽 水 停 止 后 , 应 即 刻 进 行 恢 复 水 位 观 测 , 并 应 在 第1 min、2 min、3 min、4 min、6 min、8 min、10min、15min、 20 min、25 min、 30 min、40 min、 50 min、 60 min、 80 min、 100 min、120 min各 观 测 一 次 , 以 后 可 每 隔 30 min观 测 一 次 ,直至水位恢复稳定 。
3.4.9 在试验影响范围以外 , 应利用已有的地下水长期观测孔资料或设置专门的地下水位观测点 , 每隔 1 h~ 2 h 观测天然水位变化 。 当天然水位变幅大于 抽 水 试 验 最 大 降 深 的 10% 、抽 水降深校正有困难时 , 可暂停试验 。
3.4.10 试验结束后 , 应复测各孔孔 (管) 口高程和孔深 , 并检查孔内沉淀情况 。必要时可取沉淀样品进行颗粒分析 。
3.4.11 每次降深的稳定延续时间不应间断 , 各次降深的转换宜连续进行 。
3.5 安全生产与环境保护
3.5.1 抽水试验仪器在工作状态下 , 不应进行拆卸和检修 。 出现抽水泵卡死 、水位计无法正常读数 、流量计突然大幅度波动等异常情况时 , 应停机检查 。
3.5.2 用于试验的管路 、仪表 、 阀门 、胶管 、连接件的耐压强度 , 均应大于最大试验扬程值的 1.5倍 。
3.5.3 用于洗孔的材料应符合环境保护的要求 。
3.5.4 抽水试验过程中产生的油污和垃圾应及时清理 。试验弃水排放应符合地下水及环境保护要求 。
4 试 验 设 备
4.1 过 滤 器
4.1.1 过滤器类型宜按表 4.1.1选择 。
表 4.1.1 过滤器类型选择
4.1.2 抽水孔过滤器骨架管孔隙率不宜小于 30% ; 观测孔过滤器骨架管孔隙率不宜小于 15% 。
4.1.3 包网 、缠丝过滤器的网眼和缝隙尺寸宜符合表 4.1.3 的规定 。含水层为细砂时 , 过滤器的网眼及缝隙尺寸取小值 , 粗砂取大值 。
表 4.1.3 包网 、缠丝过滤器的网眼和缝隙尺寸
4.1.4 填 砾 过 滤 器 骨 架 管 包 网 、缠 丝 的 网 眼 、缝 隙 尺 寸 可 采用 D10 。
4.1.5 填砾过滤器滤料的 Cu 不宜大于 5, 滤料规格宜遵守下列规定 :
1 砂土类含水层的 Cu<10时 , 滤料规格宜按公式 (4.1.5 1) 计算 :
D50 = (6 ~ 8)d50 (4.1.5 1)
2 碎 石 类 土 含 水 层 的 d20 <2 mm 时 , 滤 料 规 格 宜 按 公 式(4.1.5 2) 计算 :
D50 = (6 ~ 8)d20 (4.1.5 2)
3 碎石土类含水层的 d20≥2 mm 时 , 滤料粒径宜为 10 mm~ 20 mm。
4.1.6 填砾过滤器的滤料厚度不应小于 50 mm。
4.1.7 抽水孔过滤器骨架管的外径宜符合下列规定 :
1 在松散含水层中 , 填砾过滤器骨架管外径宜为 73 mm~ 89 mm; 包网或缠丝过滤器骨架管外径宜为 108 mm~ 127 mm;
2 在基岩含水层中 , 过滤器骨架管外径宜为 108mm~127mm;
3 观测孔过滤器骨架管的外径宜为 73 mm。
4.1.8 抽水孔过滤器下端应设置管底封闭的沉淀管 , 其长度宜为 2 m~ 3 m。
4.1.9 在松散含水层中抽水 , 当过滤器顶端在孔内地下水位以下时 , 过滤器上端的工作管可不接出地面 , 但工作管与上部套管的间隙应采用止砂措施 。
4.2 抽 水 设 备
4.2.1 试验的抽水设备应根据地下水位埋深和钻孔抽水量选择 ,并宜符合下列规定 :
1 地下水位埋深小于 6.5 m 时 , 宜选用地面离心式水泵 。
2 地下水位埋深大于等于 6.5 m 时 , 宜选用深井泵 、潜水泵或空气压缩机 。
4.2.2 当过滤器直径影响抽水量增大时 , 可选用大于进水管公称口径的水泵 , 但不应超过二级 。
4.2.3 空气压缩机抽水孔内设备安装应符合附录 A 的规定 。
4.3 测 试 工 具
4.3.1 观测地下水位应在测压管内进行 , 宜采用电测 自动水位
计 , 观测读数应精确到 0.5 cm。
4.3.2 抽水量宜选择数字式流量计进行量测 。 当采用其他量测方法时 , 应符合下列规定 :
1 抽水量小于 0.001 m3/s时 , 宜选用量杯或量桶 , 容器充满水所需时间不宜少于 15 s, 观测读数应精确到 0.5 s。
2 当抽水量为 0.001 m3/s~ 0.03 m3/s 时 , 宜选用三角堰或水 表 , 堰 水 位 读 数 应 精 确 到 0.1 cm , 水 表 读 数 应 精 确 到0.0001 m3 。
3 当抽水量大于 0.03 m3/s 时 , 宜采用矩形堰 , 堰水位读数应精确到 0.1 cm。
4.3.3 测量气温可采用普通温度计 , 测量水温宜采用缓变温度计 。测量读数应精确到 0.5 ℃ 。
5 现 场 试 验
5.1 钻 孔
5.1.1 抽水孔 、观测孔的孔位 , 应按钻孔抽水试验设计书要求由地质 、钻探人员在现场确定 。
5.1.2 钻孔完成后 , 应及时测量孔口或管 口 的坐标和高程 。孔内所有测深均应从同一固定基点算起 。
5.1.3 多孔抽水试验的钻孔施工程序 , 宜先钻抽水孔 , 后钻观测孔 。
5.1.4 松散含水层的 抽 水 孔 孔 径 不 宜 小 于 200 mm。 基 岩 含 水层的抽水孔孔径不宜小于 130 mm。
5.1.5 抽水孔和观测孔 的 钻 探 方 法 除 应 执 行 SL/T 291 的 有 关规定外 , 还应符合下列规定 :
1 基岩含水层抽水孔应采用清水钻进 。若钻遇裂隙密集带 、断层破碎带或岩溶发育带宜采用跟管钻进 。
2 松散含水层抽水孔应采用跟管钻进 。
3 试验孔段不应使用泥浆和植物胶冲洗液钻进 。
5.1.6 松散含水层每个试验孔段的钻进 中 , 均 宜 取 1 组 ~ 3 组试样进行颗粒分析试验 。
5.1.7 抽水孔和观测孔钻进中 , 应按 SL 245的有关规定进行地下水位和水温观测 。
5.1.8 利用水上钻孔进行抽水试验时 , 应采取措施确保孔口管的止水效果 。
5.1.9 抽水试验完成后 , 应按 SL/T 291的有关规定进行封孔 。
5.2 设 备 安 装
5.2.1 抽水孔和观测孔下过滤器前 , 应采用清水或其他有效的无固相溶液将孔内泥质物冲洗干净 。
5.2.2 过滤器安装应按照试验设计书的要求进行 , 应保持平整完好 , 同时记录过滤器各部分的规格和实际下入深度 , 并应及时绘制抽水孔安装结构图 。设备安装记录宜符合附录 B 的有关规定 。
5.2.3 抽水孔的测压管应固定在过滤器的外壁上 , 与过滤器同步下入孔内设计深度 。
5.2.4 包网 、缠丝或填砾过滤器与孔壁之间应分批投入清洗干净的砾料 , 砾料粒径应大于网眼直径 。每次砾石填入高度不宜大于 0.8 m , 套管靴内保留高度不宜小于 0.2 m , 填砾的最终高度应高出过滤器工作部分顶端 0.5 m~ 1.0 m。
5.2.5 起拔套管时 , 不应带出过滤器和测压管 。套管管靴起拔高度应大于等于过滤器顶端 。
5.2.6 空压机抽水没入率宜为 40% ~ 60% , 混合器在动水位以下的深度不宜小于 10 m , 并宜使其处于过滤器顶端以上 3 m~ 5 m。
5.2.7 量水堰应安置于稳固的基础上并保持水平 , 试验前应准确测定堰前水尺起始读数 。
5.3 洗孔、试验抽水和观测静水位
5.3.1 正式抽水 试 验 前 , 应 对 抽 水 孔 和 观 测 孔 进 行 反 复 清 洗 ,直到水清 、砂净 、无沉淀时止 。洗孔方法根据现场条件可选用抽水 、活塞及联合洗井法 。
5.3.2 洗孔后应 进 行 试 验 抽 水 , 试 验 抽 水 可 与 洗 孔 结 合 进 行 。在松散含水层中的试验抽水降深宜逐渐增大 , 达到最大降深后的延续时间不应少于 2 h。
5.3.3 试验抽水过程中 , 应观测抽水量和抽水孔 、观测孔的水位变化 , 检查抽水设备运行是否正常 , 检查观测孔水位反应是否灵敏 , 并确定稳定流抽水的最大降深 、非稳定流抽水的常抽水量等抽水试验参数 。
5.3.4 试验抽 水 过 程 中 , 应 同 步 观 测 、记 录 抽 水 量 和 动 水 位 ,观测记录应符合附录 C 的规定要求 。
5.3.5 正式抽水前 , 应同步观测抽水孔和观测孔的静水位 。静水位观测应每 30 min观测一次 , 2 h 内变幅不大于 2 cm , 且无连续上升或下降趋势时 , 即可视为稳定水位 。
5.3.6 抽水影响范围内存在地表水体时 , 应设置天然水位观测点 , 定时观测 。 当 天 然 水 位 变 化 幅 度 大 于 抽 水 试 验 最 大 降 深 的10%导致孔内静水位达不到稳定标准时 , 可暂停试验 。
5.4 稳定流抽水试验
5.4.1 稳定流抽水试验降深和稳定延续时间应符合下列规定 :
1 抽水试验应进行三次降深 , 相邻两次降深的差值宜相近 。
2 松散含水层抽水降深宜从小到大 ; 基岩含水层抽水降深宜从大到小 。
3 单孔抽水试验最小降深不宜小于 0.5 m ; 多孔抽水的抽水孔最小降深 , 应以最远或次远观测孔的降深不小于 0.1 m , 或任一相邻观测孔的水位降深差不小于 0.2 m 为准 。
4 潜水含水层抽水孔最大降深不应 大 于 含 水 层 厚 度 的 0.3倍 , 承压含水层的动水位不宜降到含水层顶板以下 。
5 单孔抽水 试 验 , 稳 定 延 续 时 间 不 应 小 于 4 h; 多 孔 抽 水试验的稳定延续时间不宜小于 8 h, 并应以最远观测孔的动水位波动值判定 。
6 透水性弱的含水层抽水试验 , 应延长抽水稳定延续时间 。 5.4.2 抽 水 量 和 动 水 位 采 用 自 动 观 测 时 , 数 据 采 集 间 隔 宜 为1 min; 采用人工 观 测 时 , 宜 在 抽 水 开 始 后 的 第 1 min、 3 min、 5 min、10 min、 15 min、 20 min、 30 min、 40 min、 50 min、 60 min各测一次 , 以后每隔 30 min观测一次 , 直到结束 。
5.4.3 动水位稳定标准应符合下列要求 :
1 采用水泵抽水时 , 抽水孔的水位波动值不应大于 3 cm;观测孔的水位波动值不应大于 1 cm。
2 采 用 空 压 机 抽 水 时 , 抽 水 孔 的 水 位 波 动 值 不 应 大 于10 cm; 观测孔的水位波动值不应大于 1 cm。
3 动水位应无持续上升或下降的趋势 。
5.4.4 在 抽 水 稳 定 延 续 时 间 内 , 抽 水 量 稳 定 标 准 应 符 合 下 列规定 :
1 实测抽水量最大值与最小值之差小于平均抽水量的 5% 。
2 抽水量无持续增大或变小的趋势 。
5.5 非稳定流抽水试验
5.5.1 抽 水 试 验 过 程 中 抽 水 量 宜 保 持 常 量 , 其 稳 定 标 准 按5.4.4条的规定执行 。
5.5.2 非稳定流抽水试验延续时间 , 应根据水位降深与时间关系曲线确定 , 并应符合下列规定 :
1 在承压含水层中抽水时 , 应采用 s—lgt关系曲线 。
2 在潜水含水层中抽水时 , 应采用 Δh2—lgt关系曲线 。
3 s—lgt或 Δh2—lgt关系曲线呈现拐点时 , 延续时间宜延到拐点后的线段趋于水平为止 。 当关系曲线变陡时 , 延续时间宜延伸至拐点以后的线段 , 使其水平投影在 lgt轴上的数值不少于两个对数周期 。
4 s—lgt或 Δh2—lgt关系曲线没有拐点时 , 延续时间宜根据试验目的确定 , 并宜使其水平投影在 lgt轴上的数值不少于两个对数周期 。
5 当有 观 测 孔 时 , 应 采 用 最 远 或 次 远 观 测 孔 的 s—lgt或Δh2—lgt关系曲线 。
5.5.3 抽水量 和 动 水 位 采 用 自 动 观 测 时 , 数 据 采 集 间 隔 宜 为1 min; 采用 人 工 观 测 时 宜 在 抽 水 开 始 后 的 第 1 min、 2 min、 3 min、4 min、 6 min、 8 min、 10 min、 15 min、 20 min、 25 min、30 min、40 min、50 min、60 min、80 min、 100 min、 120 min各观测一次 , 以后每隔 30 min观测一次 , 直到结束 。
5.6 试验现场数据整理
5.6.1 抽水试验过程中 , 应详细记录发生的有关情况 , 随时检
查各种观测记录 , 观测记录应符合附录 C 的有关规定 。
5.6.2 稳定流抽水试验 , 应现场绘制 s—t、Q—t和 s/Q—Q 或Δh2/Q—Q 关系曲线 。
5.6.3 非 稳 定 流 抽 水 试 验 , 应 现 场 绘 制 s—lgt或 Δh2—lgt关
t
系曲线 , 若为多孔抽水 , 还应绘制 s—lgr或 s—lg 2 关系曲线 。 r
5.6.4 当 5.6.3条中关系曲线反常时 , 应现场分析和查明原因并纠正 , 必要时宜重做试验 。
6 试 验 资 料 整 编
6.1 一 般 规 定
6.1.1 试验资料整编应包括水文地质参数计算 、水文地质条件分析 、抽水试验报告编制 。
6.1.2 渗透性参数计算应在基本查明试验区水文地质条件的基础上 , 结合抽水孔结构选择计算公式 。稳定流抽水试验渗透性参数计算公式选择应符合附录 D 的 规 定 , 非 稳 定 流 抽 水 试 验 渗 透性参数计算公式选择应符合附录 E 的规定 。
6.1.3 当根据观测孔资料 , 采用附录 D所列潜水含水层多孔抽水试验公式计算渗透系数时 , 其适用范围应为抽水降落漏斗坡度不大于 25°处 。
6.1.4 水文地质条件复杂地段的抽水试验资料整编 , 可采用数值模拟方法进行渗透性参数的计算求解 。
6.2 稳定流渗透性参数计算
6.2.1 根据单孔稳定流抽水资料计算渗透系数时 , 可选用附录D表 D 1 中公式 , 但应符合下列要求 :
1 当 Q—s (或 Q—Δh2 ) 关系曲线呈直线时 , 可以直接选用附录 D表 D 1 中公式 。
2 当 Q—s (或 Q—Δh2 ) 关系曲线呈抛物线型时 , 渗透系数的计算应按下列步骤进行 :
1) 绘制 s/Q—Q 或 Δh2/Q—Q曲线 (图 6.2.1) ;
2) 当三次 下 降 的 s/Q—Q或 Δh2/Q—Q 曲 线 呈 直 线 时 ,可根据直线的斜率和直线在纵轴上的截距 , 计算井损和有效井半径 , 并根据井损值修正降深 ;
3) 井损值应按公式 (6.2.1 1) 计算 :
Δh'=iQ2 (6.2.1 1)
式中 i— 流量和降深关系曲线呈直线时的斜率 ;
0.004
0.003
0.002
0.001
0 500 1000 1500 2000 2500
Q/(m3/d) (a) s/Q Q曲线
0.8
0.6
0.4
0.2
0 500 1000 1500 2000 2500
Q/(m3/d) (b) Ah2/Q Q曲线
注 : 图中 f 为 流 量 和 降 深 关 系 曲 线 呈 直 线 时 在
纵轴上的截距 。
图 6.2.1 s/Q—Q或 Δh2/Q—Q 曲线
4) 有效井半径应按公式 (6.2.1 2) 和公式 (6.2.1 3)计算 :
rw =R/e2πTa (6.2.1 2)
T = Kh (6.2.1 3)
5) 渗透系数的计算公式 应 按 表 D 1 选 用 , 并 应 将 公 式
中的 Q/s 或 Q/(H2 -h2 ) 换 成 1/f, 用 有 效 井 半 径rw 代替井半径 r。
3 当 Q—s (或 Q—Δh2 ) 关系曲线呈任一形式曲线时 , 可采用插值多项式来消除产生曲线的井损影响 , 渗透系数的计算可按下列步骤进行 :
1) Q—s关系曲线可采用一个高次方多项式 (6.2.1 4)表示 :
s=a1Q+ a2Q2 + … + anQn (6.2.1 4)
式中 a1 、a2 、 … 、an — 待定系数 ;
2) 一次项系数 a1 可用公式 (6.2.1 5) 表达 :
aln (6.2.1 5)
3) 以 4 组 Q—s 抽 水 试 验 资 料 为 例 , 公 式 (6.2.1 4)可简化为公式 (6.2.1 6) :
s=a1Q+ a2Q2 + a3Q3 + a4Q4 (6.2.1 6)
4) 采用表 6.2.1求 Q—s多项式及其待定参数 a1 :
s=a11Q+ a22Q(Q-Q1) + a33Q(Q-Q1)(Q-Q2) + a44Q(Q-Q1)(Q-Q2)(Q-Q3)
a1 =a11 - a22Q1 + a33Q1Q2 - a44Q1Q2Q3
(6.2.1 7)
5) 将拟采用公式中的 Q/s或 Q/(H2 -h) 项以 1/a1 代换计算渗透系数 。
6.2.2 多 孔 稳 定 流 抽 水 , 当 观 测 孔 中 的 降 深 s (或 Δh2 ) , 在s—lgr (或 Δh2—1gr) 关系曲 线 上 能 连 成 直 线 时 , 宜 选 用 附 录D表 D 2 中公式计算渗透系数 。
表 6.2.1 插 值 均 差 表
6.3 非稳定流渗透性参数计算
6.3.1 非稳定流完整孔抽水试验渗透性参数计算公式的选择与计算 , 应符 合 附 录 E.0.1 条 ; 非 完 整 孔 抽 水 试 验 渗 透 性 参 数 ,可采用数值法计算 。
6.3.2 非稳定流单孔抽水试验 , 在有越流补给但不考虑弱透水层弹性释水的条 件 下 , 利 用 s—lgt关 系 曲 线 上 拐 点 处 的 斜 率 计算渗透系数时 , 宜采用公式 (6.3.2) 计算 。其中 , 拐点处斜率 、越流因数等参数可按附录 E.0.2条的规定求得 。
K (6.3.2)
式中 mi—s—lgt关系曲线上拐点处的斜率 。
6.3.3 当 利 用 恢 复 水 位 资 料 计 算 渗 透 性 参 数 时 , 应 符 合 下 列规定 :
1 停止抽水前动水位已稳定 , 可选用公式 (6.3.2) 计算 ,式中的 mi 值应为恢复水位 s—lg(1+tK /tT) 关系曲线上拐点处的斜率 。
2 停止抽水前动水位仍呈直线下降时 , 应符合下列规定 :
1) 承压含水层完整孔 , 渗透系数应采用公式 (6.3.3 1)
计算 , 其他参数应按附录 E.0.3条计算 :
K lg (6.3.3 1)
2) 潜水含水层完整孔 , 渗透系数应采用公式 (6.3.3 2)计算 :
K lg (6.3.3 2)
式中 tK — 抽水开始到停止的时间 (min) ;
tT — 抽水停止时算起的恢复时间 (min) 。
6.3.4 若恢复水位曲线直线段的延长线不通过原点时 , 应分析原因 。
6.3.5 各向异性含水层非稳定流完整孔抽水试验 , 渗透性参数应按附录 E.0.4条的方法计算 。
6.4 影 响 半 径 计 算
6.4.1 稳定流多孔抽水试验影响半径应利用观测孔中的水位降深资料 , 并选用附录 F 的公式计算 。
6.4.2 稳 定 流 单 孔 抽 水 试 验 影 响 半 径 可 选 用 附 录 F 的 公 式 计算 , 也可采用经验数据 。
6.5 相关水文地质条件分析
6.5.1 通过多孔抽水试验资料进行相关水文地质条件分析 , 应包括下列内容 :
1 地下水 、地表水以及各含水层间的水力联系 。
2 含水层或含水岩体渗透性的各向异性 。
3 强透水带的分布及其特征 。
4 断层的阻水性或透水性 。
6.5.2 相关水文地质条件分析应在结合场地试验基本技术条件 、地质条件 、水文地质条件的基础上进行 。
6.5.3 相关水文地质条件分析应绘制下列图件 :
1 多孔抽水试验场地内 , 某时刻的地下水等水位线图 (或流网图) 。
2 多孔抽水试验场地典型方向上的降落漏斗剖面图 。
6.5.4 地下水等水位线图宜包括下列内容 :
1 抽水孔 、观测孔 (包括利用的长期观测孔) 的位置 。
2 断层破碎带 、岩溶发育带的分布 。
3 含水层与隔水层的分布 。
4 抽水前地下水静水位等值线 。
5 某一时刻的抽水动水位等值线 。
6 邻近地表水体位置和相同时刻的水体水位 。
6.5.5 降落漏斗剖面图宜包括下列内容 :
1 地形断面 。
2 抽水孔 、观测孔位置及结构剖面 。
3 断层破碎带 、岩溶发育带的位置 。
4 含水层与隔水层的位置 。
5 抽水前地下水静水位线 。
6 抽水时某一时刻的动水位线 。
7 抽水时 , 相邻含水层某一相同时刻的动水位线 。
6.6 抽 水 试 验 报 告
6.6.1 抽水试验报告宜包括文字说明和成果图表两部分内容 。
6.6.2 文字说明宜包括下列内容 :
1 工程概况 。
2 试验目的 。
3 试验地段的地质和水文地质条件 。
4 计算成果和分析成果 。
5 成果质量评价 。
6 对下一孔 (组) 试验的建议 。
6.6.3 成果图表可包括下列内容 , 其格式详见附录 G。
1 试验场地平面图 。
2 抽水孔和观测孔施工技术剖面图 。
3 多孔抽水试验场地内稳定或相对稳定时段的地下水等水位线图 。
4 Q—s或 Q—Δh2 关系曲线和 s—lgt (或 Δh2—lgt) 关系曲线图 。
5 基本数据和计算成果表 。
附录 A 空气压缩机抽水孔内设备安装
A.0.1 空气压缩机主要参数计算应符合下列规定 :
1 气液混合器的没入率不小于 50%时 , 可按公式 (A.0.1 1) 计算 :
(A.0.1 1)
2 空气压缩机风压可按公式 (A.0.1 2) 计算 :
P =ρw H + ΔP (A.0.1 2)
式中 ΔP— 压 缩 空 气 在 供 风 管 中 的 压 力 损 失 , 取 值 不 低 于0.05 MPa。
3 每 抽 1 m3 水 所 需 要 向 钻 孔 中 送 入 的 空 气 量 可 按 公 式(A.0.1 3) 和公式 (A.0.1 4) 计算 :
V = K (A.0.1 3)
K0 = 2.17+ 0.016h (A.0.1 4)
式中 K0— 与气液上升高度有关的系数 。
4 当没入率取 50%时 , 抽 1 m3 水所需用 的 空 气 量 可 按 表A.0.1数值估算 。
表 A.0.1 抽 1 m3 水所需用的空气估算表
A.0.2 用空 气 压 缩 机 抽 水 时 , 孔 内 供 气 管 与 排 液 管 的 安 装 方式 , 应根据气液混合器的类型和抽水孔的孔径确定 , 并应符合下
列规定 :
1 使用直式气液混合器时应采用同心式 , 见图 A.0.2 (a) ;使用钩式气液混合器时可采用并列式 , 见图 A.0.2 (b) 。
2 小 口 径 钻 孔 抽 水 时 , 孔 内 设 备 安 装 方 法 应 采 用 同 心式 , 供 气 管 安 装 在 排 液 管 内 ; 大 口 径 钻 孔 抽 水 时 , 孔 内 设 备安 装 可 选 用 并 列 式 或 含 测 水 管 同 心 式 , 见 图 A.0.2 (b) 或图 A.0.2 (c) 。
3 供气管下 部 的 气 液 混 合 器 工 作 部 分 的 长 度 应 大 于 1 m ,底端应封闭严密 ; 混合器的喷气孔应呈上稀下密径向均匀布置 ,直径宜为 4 mm~ 6 mm , 喷 气 孔 总 面 积 宜 为 供 气 管 截 面 积 的 2倍~4倍 。
(a) 同心怯 (b) 并列怯 (c) 含测水管同心怯
标引序号说明 :
1— 排液管 ; 2— 供气管 ; 3— 测压管 ; 4— 气液混合器 ;
5— 静水位 ; 6— 动水位 。
图 A.0.2 空气压缩机抽水孔内安装
A.0.3 根据预估 涌 水 量 确 定 安 装 方 式 、排 液 管 及 供 气 管 直 径 、井管或钻孔直径 , 孔 、管外径取值宜符合表 A.0.3 的规定 。
表 A.0.3 孔 、管外径取值
A.0.4 抽水孔内设备安装应符合下列规定 :
1 试验过程中 , 气液混合器在各次降深中均应放置同一深度 , 排液管下入深度应比气液混合器深 2 m~ 3 m。
2 排液管上端应安装出水三通 、消能桶或接水桶等气液分离器 。
3 供气管和排液管安装结束后应下入测水管 , 测水管下入深度应大于排液管 。
4 排液管 、供气管 、测水管均应连接严密 、牢固 , 各接 口丝扣应缠棉纱 、麻丝 、涂铅油并拧紧 , 在下管前应对各连接接头进行严格检查 。
附录 B
设备安装记录表样
设备安装基本资料记录表
记录者 : 校核者 : 年 月 日
表 B 2 抽水安装记录表
记录者 : 校核者 : 年 月 日
表 B 3 观测孔安装记录表
记录者 : 校核者 : 年 月 日
附录 C 抽水试验观测记录表样
表 C 1 观测孔水位记录表
孔 段 孔 (管) 口高程 m
记录 : 校核 : 年 月 日
表 C 2 抽水试验孔观测记录表
孔 段 孔 (管) 口高程 m
记录 : 校核 : 年 月 日
续表 D 1
序号 示意图 计算公怯 适用条件
r
l<0.3M
5
l<0.3H
附录 E 非稳定流抽水试验渗透性参数计算
E. 0. 1 非稳定流完整孔抽水试验渗透性参数计算应按表 E. 0. 1 的规定选择。
表 E. 0. 1 非稳定流完整孔抽水试验渗透性参数计算
续表 E. 0. 1
图 E.0.1 lgs=f(lgt) 曲线
E.0.2 有越流补给的水文地质参数应采用拐点法计算 。应符合下列规定 :
1 有越流补给的非稳定流抽水试验观测孔的 s—lgt曲线的斜率 变 化 由 小 到 大 , 又 由 大 变 小 , 出 现 拐 点 可 进 行 有 关 参 数计算 。
2 在单对数坐标纸上绘制 s—lgt曲线 , 用外推法确定最大降深 smax , 见 图 E.0.2, 并 用 公 式 (E.0.2 1) 计 算 拐 点 处 降深 si :
si smax (E.0.2 1)
式中 K虚宗量贝塞尔函数 ;
si— 拐点处降深 ; smax— 最大降深 。
3 根据 si 确定拐点位置 , 并从图 E.0.2上读出拐点出现的时间 ti。
4 作拐点处曲线的切线 , 并从图 E.0.2 上确定拐点处切线
图 E.0.2 s-lgt曲线
的斜率 mi。
5 根据公式 (E.0.2 2) , 求得 :
e (E.0.2 2)
式中 mi— 拐点处切线的斜率 。
6 查表 E.0.2 确定和 e值 。
表 E.0.2 ex , K0 (x) , exK0 (x) , -Ei ( -x)
和 -Ei ( -x) ex 的数值表
(据 Hantush)
续表 E.0.2
续表 E.0.2
续表 E.0.2
续表 E.0.2
续表 E.0.2
续表 E.0.2
续表 E.0.2
续表 E.0.2
7 根据公式 (E.0.2 3) 中 值求得 :
B
B (E.0.2 3)
8 按公式 (E.0.2 4) 和公式 (E.0.2 5) 分别求得 :
T (E.0.2 4)
si (E.0.2 5)式中 ti— 拐点出现的时间 。
E.0.3 抽水试验水位恢复法水文地质参数计算应按表 E.0.3 的规定开展 。
E. 0. 4 各向您性含水层非稳定流抽水试验水文地质参数计算应按表 E. 0 . 4 1 和表 E. 0 . 4 2 的规定选择 。
表 E. 0. 4 1 轴向各向您性含水层非稳定流抽水试验水文地质参数计算
附录 F 抽水试验影响半径计算公式
表 F 抽水试验影响半径计算公式
附录 G 稳定流抽水试验成果图表格怯
表 G 1 孔单孔抽水试验成果表
工程名称
承担任务机组: 观测员: 制表: 校核: 年 月 日:
标 准 用 词 说 明
标准历次版本编写者信息
SLJ 1—81
本标准编制单位 : 长江流域规划办公室
SL 320—2005
本标准主编单位 : 长江水利委员会长江勘测规划设计研究院
本标准参编单位 : 水利部长江勘测技术研究所
本标准主要起草人 : 范中原 夏金悟 马贵生 陈 飞包雄斌 赵成生 郑光中
中华人民共和国水利行业标准
水利水电工程岩土渗透性原位试验规程第 3 部分 : 钻孔抽水试验
SL/T31.3—2025
条 文 说 明
修 订 说 明
SL/T 31.3—2025《水 利 水 电 工 程 岩 土 渗 透 性 原 位 试 验 规程 第 3部分 : 钻孔抽水试验》, 经水利部 2025年 9 月 29 日 以第 26号公告批准发布 。
本标准是在 SL 320—2005《水 利 水 电 工 程 钻 孔 抽 水 试 验 规程》 的基础上修订而成的 。根据新阶段水利高质量发展对水利技术标准的要求 , 本标准在修订过程中 , 编制组进行了广泛的调查研究 , 认真总结了实践经验 , 参考了国内有关标准 , 吸取了近年的专利成果 。
为便于广大勘察 、设计 、施工 、科研 、管理等单位有关人员在使用本标准时能正确理解和执行条文规定 , 编制组按章 、节 、条 、款 、项的顺序 编 制 了 本 标 准 的 条 文 说 明 , 对 条 文 规 定 的 目的 、依据以及执行中需要注意的有关事项进行了说明 。本条文说明不具备与标准正文同等的法律效力 , 仅供使用者作为理解和把握标准规定的参考 。
1 总 则
1.0.1 修订 。SL 320—2005《水利水电工程钻孔抽水试验规程》自发布实施以来 , 对规范水利水电工程钻孔抽试验工作发挥了重要的作用 , 产生了很好的社会效益 。
为总结 SL 320—2005发布实施以来的成功经验 , 修正存在的问题 , 适应岩土渗透性原位试验新的要求 , 进一步统一水利水电工程抽试验工作程序 、工作方法和技术要求 , 保证抽水试验成果质量 , 提高岩土渗透性原位试验水平 , 对 SL 320—2005进行修订 。
1.0.2 修订 。抽水试验作为原位测定岩土体渗透性的一种试验方法 , 与压水试验和注水试验互为补充 , 适用范围为水利水电工程地质勘察中的岩土层渗透性测定工作 。
2 术 语 和 符 号
2.1 术 语
2.1.1 ~2.1.21 修订 。本次修订增加了空气压缩机 、钻孔结构以及非稳定流抽水试验可以获取的水文地质参数相关的术语 。增加了影响半径 、抽水孔结构 、过滤器骨架管孔隙率 、没入率 、导水系数 、弹性贮水系数 、 弹性释水系数 、 给水度 ; 对降落漏斗 、过滤器进行了修订 。对于抽水井和抽水孔以前并没有严格区分开来 , 本次修编统一为抽水孔 。
3 基 本 规 定
3.1 抽 水 试 验 设 计
3.1.1、3.1.2 修订 。本次修订把原标准 3.1.1条和 3.1.2条进行了整体调换 , 编者认为抽水试验的设计通常先了解和收集相关资料 , 再进行抽水试验设计书的编写 。钻孔抽水试验是测定含水层渗透性参数的相对准确的方法 , 同时还可以通过资料分析了解相关的水文地质条件 。但试验需要较长的时间和较多经费 , 试验孔和观测孔的地点 、结构 、试验方法都需要进行科学的选择 , 还需要专用的器材设备 , 因此试验前一般先编写抽水试验设计书 。此外 , 还补充了有关地质 、水文地质资料的具体要求 , 这是实验设计的基础 , 是试验成功的保障 。
增加了 3.1.2条 3 款 。如试验区有现存的可以利用的观测孔或民井 , 可以节约成本 。
3.1.3 新增 。在抽水试验设计阶段对抽水试验设计主要任务进行明确 , 可以有效地选择合适的试验方法 。
3.2 单孔试验与多孔试验
3.2.1 修订 。本次修订对原标准中地质与水文地质条件简单和复杂进行了定量化划分 , 并把本条 3 款内容整合到 2 款 。
多孔试验比单孔试验有明显的优越性 , 主要表现在 :
(1) 它可以避开紊流 、三维流的影响 , 也可以避开由于抽水孔过滤器口径小 , 吸水管直径大所产生的 “壅水 ” 的影响 。
(2) 能避开造孔对抽水孔附近含水层扰动的影响 , 使成果能比较真实地反映含水层的透水性 。
(3) 根据观测孔水位降低值计算含水层渗透性参数 , 无需考虑难以确定的 抽 水 影 响 半 径 , 需 要 时 还 能 较 准 确 的 计 算 出 影 响半径 。
(4) 可以根据观测孔降深资料绘制试验过程中任意时刻的等水位线图和降落漏斗剖面图 , 从而可使判断含水层渗透性的各向异性和含水层间的水力联系成为可能 。
实践证明 , 在某些工程的基坑开挖过程中 , 根据实测的最大出水量反求的渗透系数 , 与通过多孔抽水试验所确定的渗透系数相比 , 其相对误差大多数为 5% ~ 10% 。
3.2.2 修订 。本条对原标准 3.2.2条 ~ 3.2.6条进行了归并 。
对于均质松散含 水 层 , 研 究 表 明 , 观 测 线 垂 直 地 下 水 流 向时 , 地下水流向对计算参数没有影响 。专门试验资料也证明 , 在垂直地下水流向方向的三维流场的形态远较平行地下水流向方向的简单得多 。 因此从确定含水层渗透系数的角度出发 , 垂直地下水流向布置一条观测线 , 确定的渗透系数较合理 。
非均质各向异性松散含水层和构造发育与岩溶发育的含水岩体 , 由于岩性 、构造的影响引起的渗透性在不同空间位置及不同方向上的差异 , 远较地下水流向对确定渗透性的影响更为突出 ,所以标准中对此种情况的观测线布置单独做出了规定 。
多孔抽水试验观测孔的数量与试验方法和所采用的渗透性参数计算公式的要求有关 。为了能使用同一资料采用多种方法进行计算 , 因此规定每条观测线上的观测孔数最好不小于 2个 。
条文中观测孔至抽水孔的距离规定 , 主要根据如下三个影响因素确定 :
(1) 裘布依公式 :
K ln (承压水) (1)
K ln (潜水) (2)
以上裘布依公式是基于稳定流在抽水影响范围以内各个断面的流量 Q 都等于抽水孔的涌水量 Q 为依据的 。实际上 , “稳定 ”只是相对的 , 因此 , 各个断面的流量不可能完全相等 , 从这一观点出发 , 观测孔布设距抽水孔越近越好 。 同时 , 为使各观测孔都
要取得较大降深值 , 观测孔也以布设的与抽水孔近一些为好 。
(2) 当含水层渗透性能良好 , 在进行强烈抽水时 , 抽水孔及其附近的一定范围内都会产生紊流 , 而裘布依公式没有考虑地下水产生紊流时造成的水头损失 。 因此 , 利用现有公式计算参数的抽水试验 , 布设观测孔必须考虑避开紊流的影响 。
(3) 裘布依公式也没有考虑钻孔附近的三维流场所造成的水头损失 。根据理论研究成果 , 承压含水层完整孔三维流场的范围约等于含水层 厚 度 的 1.6 倍 ; 潜 水 含 水 层 完 整 孔 三 维 流 场 的 范围 , 据部分专门试验资料分析 , 平行地下水流向方向上达含水层厚 度 4 倍 以 上 , 垂 直 地 下 水 流 向 方 向 上 约 等 于 含 水 层 厚 度 的2倍 。
3.3 完整孔试验与非完整孔试验
3.3.1 分层抽水时对每个试验含水层和相邻含水层间一般进行止水隔离 , 以达到真正分层抽水的 目的 , 才能获得试验含水层可靠的渗 透 性 参 数 , 这 也 是 判 断 相 邻 含 水 层 间 水 力 联 系 的 前 提条件 。
3.3.2 抽水孔采用完整孔 , 还是非完整孔 , 主要取决于含水层厚度和含水层在垂直方向上的均一性 。一般情况 , 如果含水层比较均一 , 而且厚度又不很大时 (本标准根据水利水电工程地质勘察的实际情况 , 厚度大 、小分界的标准定为 15 m) , 采用完整孔抽水较适合 。众所周知 , 求参数的完整孔公式较完善 , 并且对于那种无明显规律的不均一含水层 , 能够确定出平均渗透系数 。但是厚度过大的含水层 , 采用完整孔抽水则有较多困难 , 最主要的是 , 过长的过滤器起拔困难 ; 抽水孔涌水量与过滤器长度 , 在一定范围内成正比关系 , 过滤器越长 , 抽水孔涌水量越大 , 水位可能降不下去 , 以致无法进行试验 。
3.3.3 非均质层状含水层 , 在水利水电工程地质勘察中 , 经常进行分别测定每一个单层的渗透系数 。 以往有些工程为解决此问题 , 采用将过滤器置于哪层 , 计算所得渗透系数就认为是某一层
的 , 这显然存在一定问题 。标准提出的要求可以部分地改善以往存在的问题 。原因是 , 目前 , 对于非完整孔的参数计算 , 多采用巴布什金和吉林斯基的公式 :
式中该, 是.3流.6,) ;限.(压)。力
分布函数求解而得来的 。实际上 , 真正的无限厚的含水层是不存在的 , 巴布什金和吉林斯基是把含水层厚度相当于过滤器长度 3倍以上的情况 , 视为无限厚含水层来考虑的 。本条规定为求得某一单层 (段) 的渗透系数 , 可将过滤器置于单层中部其长度不大于 1/3单层厚度的内容 , 即是为满足巴布什金和吉林斯基公式条件而提出的 。实际上公式 (3) 的推导 , 直接得出的渗透系数表达式为
显而易见 , 公式 (4) 的运算是不方便的 , 但当过滤器长度较钻孔半径大 得 多 时 , arsh ln 即 公 式 (4)可改写成公式 (5) :
根据现行抽水试验多采用 108 m~ 146 mm 直径过滤器的实际情况 , 可见在 l取值不小于 1 m 的情况下 , 即非均质层状含水层单层厚度在不小于 3 m 的 情 况 下 , 采 用 非 完 整 孔 进 行 分 段 抽水不仅是可行的 , 而且精度上也能得到保证 。 当单层厚度在小于3 m 的情况下 , 为满足过滤器长度不大于 1/3单层厚度的条件 ,即 l<1 m , l≥10 r 的条件不易满足 , 用公式 (5) 的计算精度得不到保证 , 因此本标准规定 , “当单层厚度小于 3 m 时 , 不宜进行分段抽水试验 ”。
3.3.4 新增 。裂隙岩体 、断层破碎带和岩溶发育带 , 既有各项
异性问题 , 含水层的划分和厚度的确定也比较困难 , 因此采用抽水试验测定其渗透性参数是很复杂的 。
3.4 抽水试验基本技术要求
删除原标准 3.4.8条 、3.4.10条 。原标准 3.4.7条和 3.4.8条内容重复 , 进行了合并 ; 原标准 3.4.10条止水措施在本标准5.1.8条中已有规定 , 环境问题在新增 3.5 节中进行了规定 。
3.4.1 严格的数学解虽然证明了抽水孔内水位符合裘布依公式 ,但 “严格解 ” 的内边界条件却存在着明显的问题 , 例如将孔内水位以下的任一点的势都视为常数 ; 自 由渗出段上任一点的势都等 于自由水面线 与 抽 水 孔 壁 交 点 的 纵 坐 标 值 (抽 水 孔 中 心 线 为 纵轴 , 横轴为含水层底板线) 等不符合实际情况 。此外 “严格解 ”也没有考虑抽水孔内及其附近产生紊流的影响 。 因此实际上 , 抽水孔内降深和裘布依公式降深不一致 , 前者大 , 后者小 。标准中 再次强调 在 抽 水 孔 过 滤 器 外 壁 设 置 测 压 管 就 是 从 上 述 考 虑 出 发的 。
3.4.2 测压管和观测孔过滤器的安装深度和长度的问题 , 无论是承压含水层 完 整 孔 或 潜 水 含 水 层 完 整 孔 , 理 论 和 实 践 均 证 明了 , 在距抽水孔的一定范围内都存在着三维流场 。三维流场内不同深度 , 水头值不同 , 尤其是在抽水孔附近更为突出 。抽水孔附近不同深 度 的 水 头 变 化 与 抽 水 孔 内 吸 水 管 深 度 的 关 系 也 极 其密切 :
对承压含水层完整孔 , 当吸水管位于含水层顶板以上时 , 在
过滤器壁上的 Z/M=0.6处和含水层内的 Z/M= 0.5 处 (M 为
头) 符合裘布依公式条件 。
对潜水含水层完整孔 , 由于潜水孔存在一个自由水面 , 而这个自由水面又是含水层的边界之一 , 因此地下水向潜水孔运动中不仅水头不断发生变化 , 而且还不断地改变着过水断面 , 情况远较承压完整孔复杂 。部分专门试验资料表明 , 当吸水管位于含水
层上部时 , 过滤器壁上不同深度水头值变化不很大 ; 当吸水管位于含水层中部时 , 吸水管上 、下部的水头差值则很大 , 经分析比较认为 : 上部水头值 (降深) 较符合裘布依公式条件 。潜水含水层中钻孔抽水三维流场的水头分布和承压含水层中的情形相反 ,中 、上部的水 头 值 比 较 接 近 , 下 部 的 水 头 值 显 著 低 于 中 、上 部的 , 其相差数值还与地下水的流向密切相关 。
鉴于上述情况 , 无论是过滤器壁上的测压管或观测孔的过滤器 , 只要深入到动水位以下就可以了 。但是考虑到自然界真正均质含水层很少 , 且室内 、室外的试验证明 , 综合管 (与抽水孔过滤器等深等齐的观测管) 的水头和含水层中 、上部的水头基本相等的事实 , 所以标准中仍规定测压管和观测孔过滤器长度应与抽水孔过滤器相等 。
3.4.3 在多孔试验的分层抽水中 , 通过如此布置的观测孔段动水位同步观测资 料 来 判 断 试 验 含 水 层 与 其 相 邻 含 水 层 间 的 水 力联系 。
3.4.4 一项专门试验研究资料表明 , 抽水孔中吸水管放置的位置 , 对涌水量和降深的关系有较明显的影响 , 同时还影响吸水管上部和下部的水头分布 。一般情况 , 随着吸水管深度的增加其上部和下部的水头差值越来越大 。
3.4.5 强调了观测孔和抽水孔在抽水前 , 抽水中和抽水孔 、观测孔中动水位和抽水中的抽水量都应同步观测 , 目的是能完整地获得抽水孔抽水量与抽水孔及各观测孔动水位之间的相互关系 。
3.4.6 ~3.4.8 修订 。按照一般试验顺序对条编 号 调 整 进 行 了调整 , 对应原标准 3.4.7条 、3.4.9条以及 3.4.6条 。
恢复水位观测的时间隔 , 最初的 10 min 内 , 本标准的规定是间隔 1 min的测 4次 , 间隔 2 min的测 3 次 , 这是根据目前地下水测试工具的现状做出的最低标准的要求 , 今后随着测试工具的改进与普及可将最初的时间间隔缩短至 10 s~ 30 s, 以使其更能反映出恢复水位在最初时间里的真实变化情况 。3.4.7 条对水温 、气温和水样的数据分析 , 有助于了解和掌握抽水试验所在地
的水文气象和水文地质条件 。 当现场水温 、气温和水质的发生突变时 , 要做好详细记录 , 并及时查明原因 。
3.4.9 修订 。对天然水位变幅进行了定量化规定 。
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