尼罗河大坝勘察压水试验具体操作中几个问题的经验总结

　　摘要：压水实验在大坝勘察工作中，是一个非常重要的渗透实验。本文从现场实际操作出发，对实验仪器的维护保养以及具体的实验步骤进行了一些经验性的归纳和总结。
　　关键词：压水实验，实验操作。
　　
　　
　　在大坝勘察中，渗透实验是一项重要的实验。而在渗透实验中，压水实验又是一个主要的测定岩石地层渗透性的实验手段。随着科技的进步，计算机和电子数据采集仪器的运用，使实验更加准确可靠，实验向着自动化，智能化的方向发展。然而，在应用这自动化的实验仪器当中，针对这些自动化的实验仪器的维护和保养，以及一些常规操作中存在的问题，仍然不能忽视。
　　华北有色工程勘察院长年在亚洲及非洲多个地区和国家进行水坝的地质勘察工作，积累了不少经验。本文在这些经验的基础上，就实验中存在的一些问题进行了经验总结。
　　一、实验仪器的维护保养
　　1、计算机
　　实验用计算机是笔记本电脑，注意保护计算机操作系统，避免由于计算机损坏而丢失实验数据，建议尽量少的安装其他软件。
　　除了安装压水用程序和打印机程序外，建议不安装其他程序。保证计算机的运行速度和防止计算机病毒入侵。
　　2、数据采集仪器
　　由于实验是在野外恶劣条件下进行，所以应该非常注意采集仪的工作环境对实验的影响。同时，应该注意对仪器的保护。
　　注意避免高温照射，仪器工作环境一般在50°C以下。
　　注意防水，防雨，防潮。避免磕碰。
　　3、传感器
　　压水实验仪器的压力传感，是靠油压活塞实现的。管路里的水压，作用于传压活塞里的栓塞，栓塞再通过液压油传递到压力表和压力传感器。这样就实现了水压的显示和记录。在这个过程中，液压油起到传感压力和润滑活塞的作用。
　　在使用过程中，由于活塞和栓塞之间存在缝隙，栓塞又和水流直接接触。所以经过一段时间的使用后。液压油会有一定量的消耗和流失。再者，如果装入液压油的量不合适，室外温度的昼夜变化会引起液压活塞各部件的热胀冷缩，也会造成液压油一定的流失。因此需要及时更换维护。一般，一个星期更换一次为易。
　　4、管路
　　管路包括橡胶连接管路和流量记录仪器的管路。
　　应该保证管路连接处的密封完好，不能出现漏水、漏压的情况。
　　避免橡胶管路由于弯曲折压，损失压力和出现涡流情况。
　　5、止浆栓塞装置
　　包括外部橡胶膨胀止水部分和内部通水管路。
　　外部橡胶膨胀止水装置，一般承受1—2MPa压力，是实验中一个非常重要的部件，它的止水效果直接影响着实验数据。如果止水效果不好，水会从止浆塞流走，造成测量的流量错误，甚至孔口返水，实验失败。所以对橡胶部分应该注意保护。在现场放置时，避免高温直射。避免重压。
　　6、压力泵
　　在国际实验标准中，压水实验都是要求在不同的恒定压力下测定实验段的单位时间内的流量。因此实验用压力泵必须能够供给实验需要的恒定压力。在实验中，应该选择合适功率的恒压水泵。不能使用脉冲或往复式水泵。同时，应该保证供给水泵的电压稳定。建议水泵的电源不能同其他大功率用电设备共用。或在实验中，避免开关其他用电设备。
　　二、实验操作中的常规问题经验总结
　　1、实验段的选取
　　在渗透实验中，压水实验常与注水实验结合完成。
　　在渗透性大的地层，如卵砾石层、砂层和裂隙比较发育的岩石透水层等，用压水实验方法时，压力达不到，或者流量太大，超出仪器量程，就必须用定水头注水实验完成。
　　在渗透性小的地层，如：黏土、粉土层。压水实验无法封闭实验段，因此必须使用降水头的渗透实验方法。
　　在渗透性不大的完整岩石层中。压水实验可以封闭实验段，而且能够对实验施加恒定的压力，测定其流量。因此用压水实验。
　　实验中，止浆栓塞必须在完整岩石段上，保证其能够完全止水。
　　根据国际通用标准，压水实验的实验段长度一般为5m左右，但不能大于10m，小于1m。而且在水坝勘察孔中，一般需要测定全孔的渗透数据，不能有空白地段。空白实验段应该用注水实验补足。
　　在实验段选取的过程中，钻杆的长度是调节实验段位置的关键。也是实验段选取的影响因素。
　　钻杆的算法：
　　已知下列条件情况下：
　　1）、止桨塞橡胶部分底部到止桨塞顶部距离为L1。
　　2）、钻杆上端放置位置到钻孔顶部的距离为L2。
　　3）、钻杆放置位置到钻杆顶部的长度为：L3。
　　4）、当前实验时的孔深为：H。
　　5）、上一实验时的孔深为：H1
　　6）、根据上一实验段位置确定的钻杆长度L。
　　7）、根据钻杆确定的实验段上端位置H2
　　计算步骤如下：
　　Ⅰ、计算根据上一实验孔深H1确定的钻杆长度L：
　　L=H1+L1±L2+L3
　　Ⅱ、根据现有钻杆配置钻杆长度L′，使L′接近L。
　　Ⅲ、用L′推算实验段上部位置H2。
　　H2=L′+L1±L2+L3
　　Ⅳ、如果H1<H2，则须把钻杆在上部加高H2－H1的距离。如果H1<H2，则考虑实验段底部深度H与H2的距离是否符合实验要求的实验段长度，如果不符合就需要按照上述方法重新配置钻杆。如果H4=H2，则实验段正好为从H1至H。
　　2、水位的确定
　　按照有关实验标准，压水实验用的水位按照如下方法测得：在实验前，对钻空抽水，流量达到稳定后。开始进行水位测量。10分钟和30分钟测量一次水位。水柱压力使用第30分钟测量的结果。
　　在一些地层无变化的地带，可以用以下一些特殊的方法大致确定水位。
　　高程推算法：H1－H2=h。（H1为所在孔的高程，H2为已知水位，h为所在孔的水位深度。）
　　1）在无水位的深度，按无水位的情况计算实验用的水柱压力。
　　2）在水位附近或水位以下，可严格
　　上述方法进行水位的测量。
　　此方法还可以适用于一些孔位相隔不远，且地层无特殊变化而影响水位变化的情况的小区域。使用此方法，需要有一定的勘探经验。还必须参照测量人员的实际数据综合考虑。
　　对于水上孔，可以直接测量压水仪器到水面的距离。得到水柱压力。
　　三、实验过程中的操作步骤。
　　实验中应该严格按照以下步骤进行：
　　1) 洗孔。对钻孔进行清洗。清洗标准，为钻孔中，有清水反出为标准。
　　2) 测量水位。
　　3) 计算得出止浆栓塞放置位置。
　　4) 按照计算结果下止浆栓塞。
　　5) 给止浆栓塞加压。
　　6) 打开管路回流阀门。
　　7) 开启压力泵。
　　8) 接通传感器和记录仪电源
　　9) 打开计算机，开启测试软件进行压力和力量检测。开始实验。
　　实验过程中，应该特别注意以下几个方面：
　　①时刻注意压力情况。防止由于以外情况引起的压力波动。造成实验数据失真，浪费实验时间。
　　②注意供水水箱内水量。防止由于供水水量不足，造成实验中断，实验数据失真。
　　③注意止浆栓塞压力泵的压力，防止由于止浆塞压力不足，引起实验数据失真甚至实验失败。
　　④注意孔口情况，查看孔口是否返水。如果孔口返水，则可能是止浆栓塞密封不严，或者是止浆塞位置在裂隙带上，密封不住实验段。
　　⑤注意周围地带或者其他临近孔位是否返水。如果有此情况，可能是有大裂隙存在。
　　结束实验。包括实验成功和失败后结束实验。实验失败数据，也应该把实验失败的数据进行保存。并做好情况说明。
　　10) 保存数据，关闭计算机。断开传感器和记录仪电源。
　　11) 关闭压力泵。应该在关闭压力泵之前断开传感器和记录仪电源，防止仪器烧坏。
　　12) 释放止浆栓塞压力。释放止浆塞压力前，关闭压力泵。防止止浆塞在没有膨胀压力下，水流压力损坏止浆塞。
　　13) 提出止浆栓塞。在提出止浆塞之前，应该把止浆塞压力释放。
　　14) 结束实验。归整仪器。整理实验数据。交到资料室。
　　四、小结
　　本文通过作者在实际的工作经验出发，就压水实验的现场实际操作及仪器的保养维护做了详细的总结。望能够给从事类似工作的朋友一些参考。
　　参考文献：
　　[1].英国标准BS5930,场地勘察实施规范[S].
　　[2].美国标准ASTM,美国材料协会实验规范[S].