巖土工程師備考資料:抽水試驗的技術要求


一、抽水試驗的技術要求
(1)抽水孔與觀測孔的布置
抽水孔位置應根據試驗的目的,結合場地水文地質條件、地形、地貌條件以及周圍環境,布置在有代表性地段。
觀測孔的布置應圍繞主孔,可布置1~2排,首先應布置在與地下水流向相垂直的方向上,當布置兩排時,另一排應布置在平行地下水流向的方向上。參見有關書籍。觀測孔深度一般要求進入抽水試驗段厚度之中,若為非均質含水層,觀測孔的深度應與抽水孔一致。
(2)對水位降深及延續時間要求
巖土工程勘察中抽水試驗穩定延續時間一般為8~24h。
抽水試驗一般要求進行三個落程,當進行簡易抽水試驗時可進行兩個落程,各個落程的水位降深宜采用下列數值。
S1=1/6H; S2=1/4H; S3=1/3H
或按 S3=Smax ; S2=2/3S3 ; S1=1/3S3
式中 H-潛水水柱高度(由靜水位至孔底)(m);承壓水層隔水頂板以上水柱高度(m);
S1、S2、S3-分別為三個落程的降深值(m)。
(3)滲透系數的計算參見《工程地質手冊》(第三版)。
(3)壓水試驗
在堅硬和半堅硬巖土層中,當地下水距地表很深時,常用壓水試驗測定巖層的透水性,多用于水庫、水壩工程。
1).壓水試驗的方法和類型
(1)按試驗段劃分可分為分段壓水試驗、綜合壓水試驗和全孔壓水試驗。
(2)按壓力點劃分為一點壓水試驗、三點壓水試驗和多點壓水試驗。
(3)按試驗壓力劃分為低壓壓水試驗和高壓壓水試驗。
(4)按加壓的動力源劃分為水柱壓水法、自流式壓水法和機械法壓水試驗。
2).壓水試驗的主要參數
(1)壓入水量
當控制某一設計壓力值呈穩定后,每隔lOmin測讀壓入水量,連續四次讀數,最終壓入水量。 (2)壓力階段和壓力值
壓水試驗的總壓力是指用于試驗段的實際平均壓力。其單位習慣上均以水柱高度m計算,其水柱高度系由地下水位算起。
(3)試驗段長度
試驗段長度可根據地層的單層厚度、裂隙發育程度等因素確定,一般為5~10cm,若巖芯完好,可適當加長試驗段,但不宜大于10m,可利用專門的活動栓塞分段隔離。
3),壓水試驗成果應用及計算 .
(1)單位吸水量w
單位吸水量是指該試驗每分鐘的壓入水量與段長和壓力乘積之比,其計算式:
w=Q/(LP)
式中 w —單位吸水量(L/min·m2);
Q —鉆孔壓水的穩定流量(L/min);
L—試驗段長度(m):
P—該試驗段壓水時所加的總壓力(N/cm2)。
(2)滲透系數k
當試驗段底部距離隔水層的厚度大于試驗段長度時,按下式計算。
k=0.527wlg(0.66L/r)
式中 k—滲透系數(m/d);
L-試驗段長度(m);
r-鉆孔半徑(m);
w-單位吸水量(L/min.m2)。
當試驗段距離隔水層頂板之距離小于試驗段長度時,按下式計算。
k=0.527wlg(1.32L/r)
二,地下水和土對建筑材料和金屬腐蝕的評價方法
《巖土工程勘察規范》(GB50021-2001)第12章給出了地下水和土對建筑材料和金屬腐蝕的評價方法。
三,《巖土工程勘察規范》(GB50021-2001)
4, 地下水
4.1 地下水的勘察要求
4.1.1巖土工程勘察應根據工程要求,通過搜集資料和勘察工作,掌握下列水文地質條件:
1 地下水的類型和賦存狀態;
2 主要含水層的分布規律;
3 區域性氣候資料,如年降水量、蒸發量及其變化和對地下水位的影響;
4 地下水的補給排泄條件、地表水與地下水的補排關系及其對地下水位的影響;
5 勘察時的地下水位、歷史最高地下水位、近3~5年最高地下水位、水位變化趨勢和主要影響因素;
6 是否存在對地下水和地表水的污染源及其可能的污染程度。
4.1.2 對缺乏常年地下水位監測資料的地區,在高層建筑或重大工程的初步勘察時,宜設置長期觀測孔,對有關層位的地下水進行長期觀測。
4.1.3 對高層建筑或重大工程,當水文地質條件對地基評價、基礎抗浮和工程降水有重大影響時,宜進行專門的水文地質勘察。
4.1.4 專門的水文地質勘察應符合下列要求:
1 查明含水層和隔水層的埋藏條件,地下水類型、流向、水位及其變化幅度,當場地有多層對工程有影響的地下水時,應分層量測地下水位,并查明互相之間的補給關系;
2 查明場地地質條件對地下水賦存和滲流狀態的影響;必要時應設置觀測孔,或在不同深度處埋設孔隙水壓力計,量測壓力水頭隨深度的變化;
3 通過現場試驗,測定地層滲透系數等水文地質參數。
4.1.5 水試樣的采取和試驗應符合下列規定:
1 水試樣應能代表天然條件下的水質情況;
2 水試樣的采取和試驗應符合本規范第12章的規定;
3 水試樣應及時試驗,清潔水放置時間不宜超過72小時,稍受污染的水不宜超過48小時,受污染的水不宜超過12小時。
4.3 地下水作用的評價
4.3.1 巖土工程勘察應評價地下水的作用和影響,并提出預防措施的建議。
4.3.2 地下水力學作用的評價包括:
1 對基礎、地下結構物和擋土墻,應考慮在最不利組合情況下,地下水對結構物的上浮作用,原則上應按設計水位計算浮力;對節理不發育的巖石和粘土且有地方經驗或實測數據時,可根據經驗確定;
有滲流時,地下水的水頭和作用宜通過滲流計算進行分析評價;
2 驗算邊坡穩定時,應考慮地下水及其動水壓力對邊鞋穩定的不利影響;
3 在地下水位下降的影響范圍內,應考慮地面沉降及其對工程的影響;當地下水位回升時,應考慮可能引起的回彈和附加的浮托力;
4 當墻背填土為粉砂、粉土或粘性土,驗算支擋結構物的穩定時,應根據不同排水條件評價靜水壓力、動水壓力對支擋結構物的作用;
5 在有水頭壓差的粉細砂、粉土地層中,應評價產生潛蝕、流砂、涌土、管涌的可能性;
6 在地下水位下開挖基坑或地下工程時,應根據巖土的滲透性、地下水補給條件,分析評價降水或隔水措施的可行性及其對基坑穩定和鄰近工程的影響。
4.3.3 地下水的物理、化學作用的評價應包括下列內容:
l 對地下水位以下的工程結構,應評價地下水對混凝土、金屬材料的腐蝕牲,評價方法按本規范第12章執行;
2 對軟質巖石、強風化巖石、殘積土、濕陷性土、膨脹巖土和鹽漬巖土,應評價地下水的聚集和散失所產生的軟化、崩解、濕陷、脹縮和潛蝕等有害作用;
3 在凍土地區,應評價地下水對土的凍脹和融陷的影響。
4.3.4 對地下水采取降低水位措施時,應符合下列規定:
1 施工中地下水位應保持在基坑底面以下0.5—1.5m;
2 降水過程中應采取有效措施,防止土顆粒的流失;
3 防止深層承壓水引起的突涌,必要時應采取措施降低基坑下的承壓水頭。
4.3.5 當需要進行工程降水時,應根據含水層滲透性和降深要求,選用適當的降低水位方法。當幾種方法有互補性時,亦可組合使用。
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