中华人民共和国水利行业标准
SL/T31.2—2025替代 SL 345—2007
水利水电工程岩土渗透性原位试验规程
第 2 部分 : 注水试验
Codeofpractice forin situtestofgeotechnicalpermeability
in waterresourcesandhydropowerengineering
—Part2: Waterinjection test
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 345—2007《水利水电工程注水试验规程》 进行修订 , 并纳入 SL/T 31《水利水电工程岩土渗透性原位试验规程》 系列标准 。
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 2部分 。SL/T 31已经发布了以下部分 :
— 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 8章和 4个附录 , 主要技术内容有 :
— 水利水电工程注水试验的工作程序 、 内容 , 适用条件以及现场试验技术要求等 ;
— 各类现场注水试验工作的内容 ;
— 资料整理与计算的要求 。
本次修订的主要内容有 :
— 对部分术语进行了修订 , 增加了部分术语 ;
— 删除了原标准 2.2 “符号 ”;
— 增加了第 3 章 “基本规定 ”;
— 原标准第 3.3、4.3、5.3、6.3 节 “试验资料整 理 ” 合并为第 8章 “试验资料整理 ”;
— 增加了附录 B “钻 孔 注 水 试 验 前 地 下 水 位 观 测 记 录 表格式 ”;
— 增加了附录 C “钻孔注水试验设备安装记录表格式 ”;
— 对部分附录内容进行了修订 。
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 345—2007
本标准批准部门 : 中华人民共和国水利部
1 总 则
1.0.1 为规范水利水电工程注水试验工作 , 明确工作方法和技术要求 , 保证成果质量 , 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的注水试验 。
1.0.3 本标准主要引用下列标准 :
GB/T 50123 土工试验方法标准
SL/T 291.3 水利水电工程勘探规程 第 3部分 : 坑探SL/T 291 水利水电工程钻探规程
1.0.4 水利水电工程注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
下列术语及其定义适用于本标准 。
2.0.1 试坑注水试验 water injection testin pit
保持固定水头高度向试坑注水 , 量测渗入土层的水量 , 以确定土层渗透系数的一种原位试验方法 。
2.0.2 钻 孔 常 水 头 注 水 试 验 water injection test of constant head in borehole
通过钻孔向试段连续注水 , 并使水头保持一定高度不变 , 根据测得稳 定 注 水 流 量 与 水 头 确 定 岩 土 层 渗 透 系 数 的 原 位 试 验方法 。
2.0.3 钻 孔 降 水 头 注 水 试 验 water injection test of falling head in borehole
通过钻孔向试段注水 , 抬高钻孔水头至一定高度 , 停止向孔内注水 , 根据水头下降与时间关系确定岩土层渗透系数的原位试验方法 。
2.0.4 形状系数 shape factor
反映钻孔注水试验试段边界条件的参数 。
2.0.5 渗入深度 infiltration depth
试坑注水试验水流入渗最深处至坑底的垂直距离 。
3 基 本 规 定
3.0.1 试坑注水试验可分为单环注水试验和双环注水试验 。
3.0.2 注水试验方法选择应符合下列规定 :
1 试坑单环注水试验适用于地下水位以上的砂土 、砂砾石等土层 。
2 试坑双环注水试验适用于地下水位以上的粉土 、黏性土等土层 。
3 钻孔常水头注水试验适用于砂土 、砂砾石等土层或破碎
—完整性差的岩体 。
4 钻孔降水头注水试验适用于地下水位以下的粉土 、黏性土等土层或较完整—完整的岩体 。
3.0.3 钻孔注水试验宜采用 自上而下分段进行 。 同一试验段不应跨越不同渗透性等级的岩土层以及地下水位线 , 试段长度不宜大于 5m。
3.0.4 试验仪器仪表应检定合格 , 水位及流量宜自动量测 。
3.0.5 试验记录应完整 , 资料分析整理应及时 。
3.0.6 试验结束后可编制试验报告 , 报告内容可包括前言 、工程地质概况 、技术标准及依据 、试验目的和内容 、试验设备和试验方法 、试验资料整理 、试验成果分析 、结论和建议等 。
3.0.7 应根据安全生产及环境保护要求制定相应措施 。 注水试验过程中产生的油污和垃圾应及时清理 。试验用水和弃水排放应符合地下水及环境保护要求 。
4 试坑单环注水试验
4.1 试 验 设 备
4.1.1 试验仪器设备宜包括试环 、供水系统 、流量计 、标尺以及计时器等 。
4.1.2 试环内径宜为 25 cm~ 50 cm , 且不宜小于试验土层最大粒径的 3倍 。高度宜为 20 cm。
4.1.3 供水系统应满足试验用水需要 , 供水容器容积不宜小于1 m3 。
4.1.4 流量计精度不应低于 0.05 L。
4.1.5 标尺精度不应低于 1 mm。
4.1.6 计时器精度不应低于 1 s。
4.2 现 场 试 验
4.2.1 现场试 验 应 按 照 选 定 试 验 场 地 、 开 挖 试 坑 、试 环 安 装 、环外止水 、铺设缓冲层 、注水 、记录时间及量测注水量 、结束注水等步骤进行 。
4.2.2 试验场地应根据试验任务选定 , 尺寸便于试验操作 , 并按预定深度开挖至试验土层 , 在坑底再下挖注水试坑 。开挖作业应符合 SL/T 291.3 的规定 。
4.2.3 注水试坑直径应满足试环安装要求 , 深度宜为 15 cm~ 20 cm , 坑底应平整 , 并保持试验土层的结构不被扰动 。
4.2.4 试验设备安装应符合下列要求 :
1 试环放入注水试坑后 , 环外应采用黏土止水 。
2 应在环内底部铺设粒径 5 mm~ 10 mm 的砾石或碎石缓冲层 , 缓冲层厚度宜为 2 cm~ 3 cm。
4.2.5 应向环内注入清水 。 当环内水深达到 10 cm 时 , 开始记录时间及量测注 水 量 , 宜 采 用 附 录 A 表 A.0.1 1 的 格 式 进 行
记录 。
4.2.6 试验过程中 , 应保持水深为 10 cm , 波动幅 度 不 应 大 于0.5 cm。
4.2.7 量测工作应符合下列规定 :
1 注入水量量测精度应达到 0.1 L。
2 试验开始后应每隔 5 min量测 1 次 , 连续量测 5 次 ; 之后每隔 20 min量测 1 次 , 并至少连续量测 6次 。
3 当连续 2 次量测的注入流量之差不大于最后一次流量的10%时 , 试验即可结束 。应取最后一次注入流量作为计算值 。
5.1 试 验 设 备
5.1.1 试验仪器设备宜包括试环 、供水瓶 、标尺以及计时器等 。
5.1.2 试环内环内径宜为 25 cm , 高宜为 20 cm; 外环内径宜为50 cm , 高宜为 20 cm。
5.1.3 供 水 瓶 容 积 宜 为 5000 mL~ 10000 mL, 分 度 值 为 50 mL, 并装有斜口玻璃管和阀门 。
5.1.4 标尺精度不应低于 1 mm。
5.1.5 计时器精度不应低于 1 s。
5.2 现 场 试 验
5.2.1 现场试 验 应 按 照 选 定 试 验 场 地 、 开 挖 试 坑 、试 环 安 装 、铺设缓冲层 、安装注水设备 、注水 、记录时间及量测注水量 、结束注水 、确定渗入深度等步骤进行 。
5.2.2 试验场地应根据试验任务选定 , 尺寸便于试验操作 , 并按预定深度开挖至试验土层 , 在坑底再下挖注水试坑 。开挖作业应符合 SL/T 291.3 的规定 。
5.2.3 注水试坑直径应满足试环安装要求 , 深度宜为 15 cm~ 20 cm , 坑底应平整 , 并保持试验土层的结构不被扰动 。
5.2.4 试验设备安装宜采用如图 5.2.4 所示的形式 , 并应符合下列规定 :
1 内环和外环应按同心圆状压入注水试坑底 , 压入深度宜为 5 cm~ 8 cm , 并确保试验土层的结构不被扰动 , 试环周边不漏水 。
2 应在内环及内 、外环之间铺设粒径 5 mm~ 10 mm 的砾石或碎石缓冲层 , 缓冲层厚度宜为 2 cm~ 3 cm。
3 应保持支架水平 , 供水瓶内装满清水 , 用带 2 个孔的胶
塞塞住 , 孔中分别插入管端切成斜口的长短不等的进气管和出水管各一根 。供水瓶进气管管口距坑底应为 10 cm , 以保持试验水头不变 。
标引序号说明 :
1—进气管 ; 2—供水瓶 ; 3—瓶架 ; 4—出水管 ; 5—标尺 ;
6—试验土层 ; 7—缓冲层 。
图 5.2.4 双环注水试验安装示意图
5.2.5 试验过程中 , 两个供水瓶应同时向内环及内 、外环之间注水 , 当内环及内 、外环之间的水深均为 10 cm 时 , 开始进行内环注入流量量测 , 宜采用附录 A表 A.0.2 1 的格式进行记录 。
5.2.6 试验过程中应保持内环及内 、外环之间的水深为 10 cm ,波动幅度不应大于 0.5 cm。
5.2.7 量测工作应符合下列规定 :
1 试验开始后应每隔 5 min量测 1 次 , 连续量测 5 次 ; 之后每隔 15 min量测 1 次 , 连续量测 2 次 ; 以后每隔 30 min量测1 次并至少量测 6次 。
2 当连续 2 次观测的注入流量之差不大于最后一次注入流量的 10%时 , 试 验 即 可 结 束 。 应 取 最 后 一 次 注 入 流 量 作 为 计算值 。
5.2.8 在干燥炎热条件下进行注水试验时 , 应同时测定蒸发量 。
5.2.9 注水试验的渗入深度应选择下列方法确定 :
1 以过注水试坑圆心的直线为边界向下开挖 , 通过对开挖剖面土层观察或测定土层含水率确定注水试验的渗入深度 。含水率测定应符合 GB/T 50123的规定 。
2 试验前在距试坑 3 m~ 5 m 处打一个比坑底深 3 m~ 4 m的钻孔 , 并每隔 20 cm 取 土 样 测 定 其 含 水 率 ; 试 验 结 束 后 , 应立即排出环 内 积 水 , 在 试 坑 中 心 打 一 个 同 样 深 度 的 钻 孔 , 每 隔20 cm 取土样测定其含水率 , 与试验前资料对比 , 以确定注水试验的渗入深度 。
6 钻孔常水头注水试验
6.1 造孔与设备选择
6.1.1 注 水 试 验 钻 孔 造 孔 除 应 符 合 SL/T 291 的 有 关 规 定 外 ,还应符合下列要求 :
1 试段应采用回转钻进 , 并应采用干法钻进或清水钻进 。
2 试段底部沉淀物厚度不应大于 10 cm。
3 应进行井液置换及孔壁清理 。
4 对孔壁稳定性差的试段宜采用花管护壁 。
6.1.2 试验设备应包括供水设备 、止水设备及材料 、水位及流量量测设备等 , 并应符合下列规定 :
1 供水设备宜包括水箱和水泵 。水箱容积不应 小 于 2 m3 ;水泵类型可根据试验段渗透性选择 。
2 止水设备及材料可采用栓塞 、套管以及黏土等 , 应保证止水可靠 。
3 水位观测仪 、 电测水位计的精度不应低于 1 cm。
4 当采用流量计或量桶量测流量时 , 其测量精度不应低于 0.1L。
6.2 现 场 试 验
6.2.1 现场试验应按照观测孔内地下水位 、试段顶部止水 、安装注水设备 、注水 、量测注水量 、结束注水等步骤进行 。
6.2.2 在 注 水 前 , 应 进 行 地 下 水 位 观 测 , 水 位 观 测 间 隔 应 为5 min; 当连续 2 次观测数据变幅小于 10 cm 时 , 水位观测即可结束 , 应用最后一次观测值作为地下水位计算值 。地下水位观测记录宜采用附录 B 的格式 。
6.2.3 试验设备安装应符合下列要求 :
1 注水管应连接供水设备和量测设备 , 控制水位高出地下水位或至孔 口 。
2 应将止水设备或材料安装在试段顶部 。
3 应记录安装设备的规格 、长度和安装深度 , 并绘制安装结构图 。安装结构图可采用如图 6.2.3所示的形式 。设备安装记录宜采用附录 C 的格式 。
标引序号说明 :
1—地面 ; 2—工作管 ; 3—注水管 ; 4—阀门 ; 5—供水设备 ;
6—试验段 ; 7—孔壁或过滤器 ; 8—止水材料 ; 9—孔壁或套管 。
图 6.2.3 钻孔注水试验安装示意图
6.2.4 试段止水可采用栓塞或套管靴加黏土等止水方法 , 应保证止水可靠 。
6.2.5 试段止水后 , 向试验段内注入清水 , 使工作管内水位高出地下水位 。试验过程中应保持水位不变 , 试验记录宜采用附录A表 A.0.3 1 的格式 。
6.2.6 注入流量量测应符合下列规定 :
1 开始每隔 5 min量测 1 次 , 连续量测 5 次 ; 以后每隔 10 min量测 1 次 , 并至少连续量测 6次 。
2 当最后 2 次的注入流量之差不大于最后一次注入流量的10%时 , 试验即可结束 , 应取最后一次注入流量作为计算值 。
6.2.7 当试段渗水量大于供水能力时 , 应记录最大供水流量 。
7.1 造 孔 与 设 备 选 择
7.1.1 试验钻孔应符合 6.1.1条的规定 。
7.1.2 试验设备应符合 6.1.2条的规定 。
7.2 现 场 试 验
7.2.1 现场试验步骤应符合 6.2.1条的规定 。
7.2.2 钻 孔 降 水 头 注 水 试 验 地 下 水 位 观 测 应 符 合 6.2.2 条 的规定 。
7.2.3 钻孔降水头注水试验设备安装应符合 6.2.3条的规定 。
7.2.4 试段止水应符合 6.2.4条的规定 。
7.2.5 试段止水后 , 应向试验段内注入清水 , 使工作管内水位高出地下水位 , 记录此时管内水位作为初始水头值 , 停止供水 ,并记录管内水位随时间变化的情况 。试验记录宜采用 附 录 A 表A.0.4 1 的格式 。
7.2.6 工作管内水位观测应符合下列规定 :
1 开始间隔时间为 1 min, 连续观测 5 次 ; 然后间隔为 10 min, 观测 3 次 ; 后 期 观 测 间 隔 时 间 应 根 据 水 位 下 降 速 度 确 定 ,可按 30 min间隔进行 。
2 当试验水头下降到初始试验水头的 0.3 倍或连续观测点达到 10个以上时 , 即可结束试验 。
7.2.7 应在现场采用附录 A 表 A.0.4 2 的格式绘制水头下降比的对数值与时间 [ln(Ht/H0) —t] 关系曲线 。 当曲线不呈直线时 , 应进行检查并重新试验 。
8 试 验 资 料 整 理
8.1 试坑单环注水试验
8.1.1 应在现场采用附录 A 表 A.0.1 2 的格式绘制注入流量与时间 (Q—t) 关系曲线 。
8.1.2 试验土层的渗透系数应按公式 (8.1.2) 计算 :
K (8.1.2)
式中 K— 试验土层渗透系数 (cm/s) ;
Q— 注入流量 (L/min) ;
F— 试环内底面积 (cm2 ) 。
8.2 试坑双环注水试验
8.2.1 应在现场采用附录 A 表 A.0.2 2 的格式绘制内环注入流量与时间 (Q—t) 关系曲线 。
8.2.2 试验土层的渗透系数应按公式 (8.2.2) 计算 , 其中土层毛管水上升高度宜按表 8.2.2取值 。
K (8.2.2)
式中 F内 — 内环的底面积 (cm2 ) ;
H— 试验水头 (cm) ;
Ha— 试验土层的毛管水上升高度 (cm) ; ≈— 渗入深度 (cm) 。
表 8.2.2 土层毛管水上升高度 Ha 经验值
8.3 钻孔常水头注水试验
8.3.1 应在现场按附录 A 表 A.0.3 2 的格式绘制注入流量与时间 (Q—t) 关系曲线 。
8.3.2 当试段位于地下水位以下时 , 应采用公式 (8.3.2) 计算试验土层 的 渗 透 系 数 。 其 中 , 形 状 系 数 取 值 宜 符 合 附 录 D 的规定 。
K (8.3.2)
式中 A— 形状系数 (cm) 。
8.3.3 当试 段 位 于 地 下 水 位 以 上 , 且 H/r 值 大 于 50 并 小 于200、H 值不大 于 试 段 长 度 l 时 , 可 采 用 公 式 (8.3.3) 计 算 试验岩土层的渗透系数 :
K lg (8.3.3)
式中 r— 钻孔内半径 (cm) ;
l— 试段长度 (cm) 。
8.4 钻孔降水头注水试验
8.4.1 试验岩土层的渗透系数应按公式 (8.4.1) 计算 :
K (8.4.1)
式中 t1 、t2— 注水试验某一时刻的试验时间 (min) ;
H1 、H2— 在试验时间 t1 、t2 时的试验水头 (cm) 。
8.4.2 根 据 ln(Ht/H0)—t关 系 曲 线 求 得 注 水 试 验 特 征 时 间T0 , 可采用公式 (8.4.2) 计算试验岩土层的渗透系数 :
K (8.4.2)
式中 T0— 注水试验的特征时间 (min) 。
曲线t/(0..) ,的t值为, 时ln间(t/时0)的—水t
(cm) , H0 为注水试验的初始水头值 (cm) 。
图 8.4.2 ln(Ht/H0) —t 曲线图
附录 A 注水试验记录表格式
A.0.1 试坑单环注水试验记录格式见表 A.0.1 1, 资 料 整 理记录格式见表 A.0.1 2。
A.0.2 试坑双环注水试验记录格式见表 A.0.2 1, 资 料 整 理记录格式见表 A.0.2 2。
A.0.3 钻孔常水头注水试验记录格式见表 A.0.3 1, 资 料 整理记录格式见表 A.0.3 2。
A.0.4 钻孔降水头注水试验记录格式见表 A.0.4 1, 资 料 整理记录格式见表 A.0.4 2。
表 A.0.1 1 试坑单环注水试验记录表
观测 : 记录 : 校核 :
表 A.0.1 2 试坑单环注水试验资料整理记录
记录 : 校核 :
观测 : 记录 : 校核 :
表 A.0.2 2 试坑双环注水试验资料整理记录
记录 : 校核 :
观测 : 记录 : 校核 :
表 A.0.3 2 钻孔常水头注水试验资料整理记录
记录 : 校核 :
观测 : 记录 : 校核 :
表 A.0.4 2 钻孔降水头注水试验资料整理记录
记录 : 校核 :
附录 B 钻孔注水试验前地下水位观测记录表格式
表 B 钻孔注水试验前地下水位观测记录表
观测 : 记录 : 校核 :
附录 C 钻孔注水试验设备安装记录表格式
表 C 钻孔注水试验设备安装记录表
安装 : 记录 : 校核 :
附录 D 钻孔注水试验形状系数取值规定
表 D 钻孔注水试验形状系数取值规定
标 准 用 词 说 明
标准历次版本编写者信息
SL 345—2007
本标准主编单位 : 水利部水利水电规划设计总院
本标准主要起草人 : 鞠占斌 冯 宏 申 林 高义军刘金韬 李占军 任向宇 严福章来 光 陈中和
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 2 部分 : 注水试验
SL/T31.2-2025
条 文 说 明
修 订 说 明
SL/T 31.2—2025《水利水电工程岩土渗透性原位试验规程
第 2部分 : 注水试 验》, 经 水 利 部 2025年 09月 30 日 以 第 26号公告批准发布 。
本标准在修订过程中 , 编制组根据新阶段水利高质量发展对水利技术标准的要求 , 总结了我国水利水电工程注水试验中存在的主要问题和实践经验 , 对本标准进行了全面修订 。
为便于设计 、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 , 《水利水电工程岩土渗透性原位试验 规 程 第 2 部 分 : 注 水 试 验》 编 制 组 按 照 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 345—2007《水利水电工程注水试验规程》 发布实施年以来 , 对规范水利水电工程注水试验的技术行为 , 提高技术水平 , 强化工作质量 , 发挥了良好的作用 , 产生了很好的社会效益 。
为总结 SL 345—2007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注水试验的工作程序 、工作内容和技术要求 , 保证注水试验质量 , 提高岩土渗透性原位试验水平 , 对 SL 345—2007进行修订 。
1.0.2 修订 。注水试验作为原位测定岩土体渗透性的一种试验方法 , 与压水试验和抽水试验互为补充 , 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 。
1.0.3 修订 。2020年 5 月 7 日 , 水利部发布 《关于废止 <水电新农村电气化规划编制规程> 等 87项水利行业标准的公告》, 决定废止 《土工试验规程》 等水利行业标准 , 自公告发布之日起停止执行 。本标准取消了对 《土工试验规程》 的引用 , 增加引用现行国家标 准 GB/T 50123—2019《土 工 试 验 方 法 标 准》 的 相 关内容 。
2 术 语
修订 。本次修订将原标准 2.1.2条和 2.1.5 条删除 , 原条文对注水试验进行了定义 , 但未对常水头注水试验和钻孔降水头注水试验进行定义 。本次修订增加了 2.1.2条和 2.1.3条术语 , 分别对常水头注水试验和钻孔降水头注水试验进行定义 , 并对其他术语编号顺延 , 故将原标准 2.1.2 删除 。原标准 2.1.5 条严格来讲是对特征时间的说明 , 不是定义 , 故删除原标准 2.1.5 条 。
3 基 本 规 定
3本章为新增章节 。将原标准中原则性 、总体性和重要性的多个 技 术 内 容 合 并 、 修 订 或 调 整 到 本 章 节 中 , 并 新 增 了 部 分3.0.1条 、3.0.3条和 3.0.7条相关内容 。
3.0.1 新增 。本条对试坑注水试验的类别做了规定 , 包括单环注水试验和双环注水试验 。
3.0.2 修订 。本条将原标准中 3.1节 、4.1节 、5.1节和 6.1节中对注水试验的适用条件的规定进行了合并修改 。
试坑单环注水试验适用于砂土 、砂砾石等土层 , 渗流为三维流 , 它测得的是土层的综合渗透系数 。对毛细力较大的黏性土 ,使用单环注水试验测得的渗透系数误差较大 。
试坑双环注水 试 验 适 用 于 毛 细 力 较 大 的 粉 土 、黏 性 土 等 土层 , 在内 、外环之间和内环同时注水 , 内 、外环之间为三维流 ,内环近似为平行流 , 求得的渗透系数基本上反映了土层的垂直渗透性 。
钻孔常水头注水试验的适用条件是砂土 、砂砾石等土层或破碎—完整性差的岩体 , 目前在坝基 、堤防 、输水渠道 、病险水库勘察等工程中应用较广 。
对于地下水位以下粉土 、黏性土等土层或较完整—完整的岩体 , 采用钻孔常水头注水试验 , 试验时间较长 , 采用降水头注水试验能够缩短试验时间 。
3.0.3 修订 。本条规定了对钻孔注水试验试段选择的原则 。 规定钻孔注水试验原则上自上而下进行 , 是基于实际情况考虑的 ,自上而下试验容易保证注水试验成果的质量 。若在钻孔造孔完成后自下而上进 行 试 验 , 其 试 验 段 的 止 水 和 底 部 填 料 质 量 不 易 控制 , 从而影响成果的准确性 , 因此 , 自下而上试验特别需要注意试验段的止水质量和试验段下部的回填 。
在进行渗透性试验之前 , 尚不清楚岩土体的渗透系数 , 但根据工程经验对岩土层渗透系数以定性判别 , 避免同一试段跨越不同渗透性等级的岩土层 , 影响试验效果 。本次修订将 “渗透性相差悬殊 ” 这一模糊说法替换为 “不同渗透性等级 ”进行描述 , 渗透性分级在现行国家标准 GB 50487—2008《水利水电工程地质勘察规范》 (2022版) 附录 F 中给出 。
3.0.4 修订 。新增试验仪器仪表的功能影响试验成果的准确性和精度要求 。
3.0.6 新增 。编制 试 验 报 告 能 够 更 好 地 体 现 试 验 全 过 程 记 录 ,方便查阅 , 其成果也能为类似工程提供借鉴作用 。
3.0.7 新增 。开展现场注水试验工作需高度重视安全生产和环境保护 , 针对冲洗液及试验过程中产生的油污和垃圾可能对环境的影响 , 提出现 场 注 水 试 验 工 作 需 高 度 重 视 地 下 水 及 环 境 保 护要求 。
4 试坑单环注水试验
4.1 试 验 设 备
4.1 修 订 。 本 节 条 文 调 整 了 原 标 准 3.1.2 条 的 内 容 , 将 表3.1.2 内容拆分为 6条 , 对试环 、供水系统 、流量计 、标尺以及计时器等试验设备规格进行规定 。
4.2 现 场 试 验
4.2.1 新增 。本条规定了现场试验的主要步骤 。
4.2.2 修订 。本条规定了试坑开挖的有关技术要求 , 特别是对试坑开挖和试验过程中人员安全的要求 。
4.2.3 修订 。本条规定了注水试坑的大小和深度 , 主要考虑了试环安装的方便和注水深度 。
4.2.5 修订 。本条在原标准 3.2.3 条基础上 , 补充了向试环内注清水 的 要 求 , 因 为 浑 水 可 能 会 影 响 试 验 观 测 和 岩 土 体 的 渗透性 。
4.2.6 修订 。本条规定了试验水头和水头的波动幅度值 , 既考虑注水试验所能达到的精度 , 又考虑现场操作的可能 。
4.2.7 本条规定了注水试验注入流量观测的要求 。
对注水试验流量观测时间 , 主要从两方面考虑 : 一是试验的基本时间 , 计 算 表 明 , 对 于 渗 透 系 数 大 于 1 m/d的 试 验 土 层 ,在基本试验时间内完成试验是可以满足要求的 ; 二是试验虽然没有达到流量完全稳定 , 但是 注 入 流 量 与 时 间 (Q—t) 曲 线 达 到缓变段 , 也就是流量变幅所产生的误差不影响试验成果的使用 。
5.1 试 验 设 备
5.1修订 。 本 节 条 文 调 整 了 原 标 准 4.1.2 条 的 内 容 , 将 表4.1.2 内容拆分为 5 条 , 对试环 、供水瓶 、计时器以及标尺的规格做了规定 。
5.2 现 场 试 验
5.2.1 新增 。本条规定了现场试验的主要步骤 。
5.2.2 修订 。本条规定了试坑开挖的有关技术要求 , 特别是对试坑开挖和试验过程中人员安全的要求 。
5.2.4 修订 。本条规定了双环注水试验安装的具体要求 。 双环注水试验是 通 过 内 、外 环 间 注 水 , 使 内 环 水 流 为 平 行 流 。 因 此内 、外环需按同心圆状安装 。
5.2.7 修订 。黏性土层渗透系数小 , 加上毛细作用的影响 , 为了保证水流渗入一定深度 , 试验所需时间较长 , 在此时间内 , 流量未达到规定的标准时 , 继续进行试验 。本条规定了试验的基本时间 。
5.2.8 通常空气相对湿度低于 30%时可以视为干燥 、气温达到30℃时炎热条件 。在干燥 、炎热的条件下 , 水面蒸发量较大 , 不计入蒸发损失 , 可能对试验成果产生误差 , 因此作出本条规定 。
5.2.9 修订 。计算岩土层的渗透系数需要注水试验的渗入深度 ,规程列出了两种常用的确定方法 。挖坑法相对简单 , 适用于渗入深度较浅的 情 况 。 钻 孔 法 比 较 费 时 费 力 , 适 用 于 渗 透 比 较 深 的情况 。
6 钻孔常水头注水试验
6.1 造孔与设备选择
6.1.1 新增 。试验钻孔除满足 SL/T 291《水利水电工程钻探规程》 的规定外 , 本条规定采用干法或清水钻进 , 这是因为使用泥浆等护壁材料钻进 , 会影响土层的渗透性 。孔底沉淀物厚度超过允许值时 , 会影响试段长度 , 因此要求进行清孔 。规定试验前要进行井液置换及孔壁清理 , 是为保证试验的精度 。对孔壁稳定性差的试段 , 及时下入护壁花管以避免塌孔保障试验顺利进行 。
6.1.2 修 订 。 本 节 条 文 调 整 了 原 标 准 5.1.2 条 的 内 容 , 将 表5.1.2 改为 4款 , 分别对供水设备 、止水设备及材料 、过滤器和水位及流量量测设备的规格做了规定 。
6.2 现 场 试 验
6.2.1 新增 。本条规定了现场试验的主要步骤 。
6.2.2 修订 。进行地下水位观测的 目 的是确定注水试验水头的计算零点 。地下水位观测的稳定标准 , 主要是考虑试验所能达到精度确定的 。参照压水试验标准 , 考虑注水试验水头较低 , 因此建议注水试验时采用水位变幅 2 cm/min的标准 , 较压水试验水位变幅 5 cm/min的稳定标准要求高 。本次修订还新增了地下水位观测记录格式要求 。
6.2.3 修订 。对控制水位高出地下水位或至孔 口 的规定 , 主要是为确保水源能够顺利进入注水管 ; 对于单一黏性土钻孔一般采用压入孔口套管止水 ; 对于渗透性相差悬殊的上部黏性土下部砂性土的二元结构钻孔 , 一般考虑在黏性土底部压入套管 、变径后钻入砂性土试验段进行试验 。本次修订新增了钻孔注水试验记录要求和设备安装图示 。
6.2.4 目前试段止水的常用两种方法 。一般在土层中 , 采用套
管脚黏土止 水 是 比 较 可 靠 的 。 在 基 岩 中 常 用 栓 塞 止 水 , 其 中 气压 、水压栓塞的止水效果优于顶压式栓塞 。
6.2.5 注水试验规定使用清水 , 利于保证岩土体的原状性 , 利于准确获得试验成果 。 当泥沙含量较多时 , 可能会影响试验成果质量 , 因此要求釆取沉淀措施 。在实际试验操作中 , 固定水头根据试验段岩土体渗透性确定 , 一般情况下 , 控制水位至孔 口 , 操作较孔内观测水位方便 。
6.2.6 关于钻孔注水试验的试验时间 , 主要从两方面考虑 : 地下水位以下试验段土体不存在饱和问题 , 需要的试验时间相对较短 ;地下水位以上试验段土体存在饱和问题 , 需要的试验时间相对较长 。据一些单位钻孔注水试验时间统计 , 大部分试验在 1 h 内完成 。本次修订在确保试验精度的基础上 , 适当优化了试验时间 。
6.2.7 当试段漏水量大于供水能力时 , 无法测得试验水头和计算渗透系数 。但是通过记录注入的最大流量 , 对了解岩土体的渗透性是有参考价值的 。
漳卫新河达标治理工程位于华北平原东部的滨海冲积 、海积平原上 , 堤防地 基 主 要 为 第 四 系 粉 砂 层 , 为 查 明 堤 基 土 体 渗 透性 , 勘察过程中利用钻孔进行了常水头注水试验 。试验钻孔采用清水钻进 , 试验记录表及试验资料整理记录见表 1、表 2。
表 1 漳卫新河达标治理工程钻孔常水头
注水试验记录表
续表 1
表 2 漳卫新河达标治理工程钻孔常水头注水
试验资料整理记录
续表 2
7 钻孔降水头注水试验
7.2 现 场 试 验
7.2.1 新增 。本条规定了现场试验的主要步骤 。
7 2 6
1 开始时 , 水 位 下 降 幅 度 较 快 , 因 此 要 求 观 测 间 隔 较 短 ,随着时间的延续 , 水位下降幅度减缓 , 观测时间间隔相应延长是合适的 。
2 为保证试验成果的准确性 , 对试验观测时间和数据观测次数做出了规定 。对渗透性比较强的土层采用试验水头降低值控制 ; 对渗透性较弱的土层 , 为了减少试验时间 , 一般用观测次数控制 。
7.2.7 理论上 , 水头下降比的对数值与时间为直线关系 , 通过现场绘制 ln(Ht/H0)—t 曲 线 , 可 以 现 场 判 断 试 验 数 据 的 可 靠性 。试验数据不符合直线关系时 , 常从止水可靠性检查 、水位观测误差等方面考虑产生原因 , 并重新试验 。
8 试 验 资 料 整 理
8.1 试坑单环注水试验
8.1.1 规定在现 场 绘 制 Q—t曲 线 , 主 要 是 了 解 注 水 试 验 注 入流量随时间的变化情况 , 保证试验结束时 , 注入流量已达到基本稳定 。
8.1.2 公式 (8.1.2) 中的系数 , 是为了便于计算 , 把流量单位由 L/min换算成 cm3/s得来的 。
8.3 钻孔常水头注水试验
8.3.2 修订 。本条为原标准 5.3.2 条内容 。本次修订删除了前文中已经出现的符号解释 , 并将形状系数的取值要求从符号说明调整至条文中 。
8.3.3 对于地下水位以上土层进行注水试验 , 由于受土层毛细力影响 , 渗流并不符合达西定律 , 如果按达西定律确定的公式进行计算 , 求得的渗透系数将存在一定的误差 。
《水利水电工程地质》 和 《工程地质手册》 都推荐采用纳斯别尔格公式计算干燥岩土层的渗透系数 , 条件是试验段高出地下水位较多 , 介质均 匀 , 且 50
式中 K— 岩土体的渗透系数 (cm/s) ;
Q— 稳定注水量 (cm3/s) ;
h— 试验水头 (cm) ;
l— 试段长度 (cm) ;
r— 钻孔或过滤器半径 (cm) 。
上述公式 , 目前在水利水电系统应用较广 , 积累了一定的经
验 , 采用此公式计算的渗透系 数 误 差 在 10%以 内 , 满 足 注 水 试
验的精度要求 。条文中公式流量 Q 的单位为 L/min, 公 式 (1)
中流 量 Q 的 单 位 为 cm3/s, 1 L/min= 1000 cm3/60 s≈ 16.67
为 L/min, 为便于现场工作人员计算和使用 , 将条文中公式的系
数在公式 (1) 原有系数的基础上进行了换算 。
8.4 钻孔降水头注水试验
8.4.2 公式 (8.4.2) 是公式 (8.4.1) 在 ln(H0/Ht) = 1 或者
H0/t.0 2t钻1简, 。带的饱
和度和孔隙度 有 关 , 目 前 水 利 水 电 工 程 勘 察 中 缺 少 资 料 进 行 对
比 , 本次修订参考了饱和带注水试验公式和中国有色金属工业协
会颁布的行业标准 YS 5214—2000《注水试验规程》 及美国双栓
塞注水 试 验 推 荐 的 公 式 计 算 渗 透 系 数 , 为 下 次 规 程 修 订 积 累
资料 。
YS5214—2000考虑了包气带的饱和度和孔隙度 , 试验安装如图 1所示 , 采用公式 (2) 计算渗透系数 :
式中 K— 试验岩土层的平均有效渗透系数 (cm/min) ;
r— 注水管内半径 (cm) ;
t1 、t2— 观测时间 (min) ;
H1— 当 t=t1 时的管内水柱高度 (从孔底算起) (cm) ;
H2— 当 t=t2 时的管内水柱高度 (从孔底算起) (cm) ;
n— 试验土层的孔隙度 。
美国 《地下水手册》 推荐采用双栓塞隔离试段 , 试验安装如
图 1 试验安装示意图
图 2 试验安装示意图
图 2所示 , 试段的渗透系数采用修正的 Jarvis公式 (3) 计算渗透系数 :
K (3)式中 K— 试段的平均渗透系数 (cm/min) ;
l— 试段的长度 (cm) ;
r1— 工作管内半径 (cm) ;
re— 试段的有效半径 (cm) ;
Δt— 时间间隔 (t1 -t0 , t2 -t1) (min) ;
H— 试段底部到工作管中水面的水柱高度 (在测量时间t0 、t1 、t2 时分别为 H0 、H1 、H2) (cm) 。
附录 C 钻孔注水试验设备安装
记录表格式
地距是指套管管口至地面的高程差 , 上余是指套管管口至工作管顶部的高程差 。
附录 D 钻孔注水试验形状
系数取值规定
本附录所列形状系数常见于国内外有关规范和文献中 , 实际上不同学者推导的公式均有一定的差异 , 考虑对渗透系数计算的影响不大 , 故未做修改 。
沉积层中常出现微层理现象 , 如砂层中的粉土或黏土薄层 ,这些薄层的存在会导致显著的渗透性各向异性 。在勘察过程中需注意对此现象的调查 , 并据此估算水平渗透系数与垂直渗透系数比值的差异 。
第一 、第二个图中的形状系数未考虑渗透性的各向异性 , 计算所得为平均渗透系数 ; 第三 、第四个图中形状系数考虑了渗透性各向异性 , 计算所得为综合渗透系数 。
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