水利水电工程钻孔压水试验规程
SL25—92
条 文 说 明
修 订 说 明
钻孔压水试验是工程地质勘察中最常用的原位渗透试验之一。《水利水电工程钻孔压水试验规程(SDJ16—78)》(以下简称原规程)在试验方法和成果表达方式上与目前国际上通用的方法不完全一致，还不能全面了解在不同压力下岩体渗透特性的变化。为了提高压水试验的技术水平，适应对外开放的需要，便于国际间的工程合作和技术交流，并按国家计委关于积极采用国际标准的精神，水利水电规划设计院以(85)水规勘使字第102号函，指定水利电力部东北勘测设计院对原规程进行修订。
本规程在修订过程中得到了全国各水利水电勘测设计单位的积极支持和配合，修订组调查和总结了国内压水试验工作的经验，进行了野外对比试验和室内试验，参考了国外有关规程，吸取了国外压水试验成果资料。
本规程在修订过程中，水利水电规划设计院召开了两次审查讨论会。
第一次会议是1987年11月在长春召开的初稿讨论会。与会代表认为：本规程提出的压水试验方法，具有大压力、多阶段循环、流量稳定时间短的特点，它适合于我国水利水电建设的特点和需要，也符合国际压水试验方法发展的总趋势。会议对主要技术问题进行了讨论，对一些具体内容提出了补充修改意见。
第二次会议是1988年9月在北京召开的送审稿审查会。会议认为，规程修订工作的基础比较牢靠，本规程与原规程相比，科学性更强，获得的资料更全面，成果的可靠性更高，技术上是可行的，与国际上通用的吕荣压水试验方法也是吻合的。并对试段长度、压力值、压力阶段和水位观测稳定标准等主要技术问题进行了审议。 本规程与原规程的主要不同之处如下表所示：
本规程与原规程主要不同之处表 项 目 原 规 程 本 规 程 成果表达 采用单位吸水量(ω)单位是L/(min·m·m) 采用透水率(q)，单位是吕荣Lu
除单栓塞分段压水方法外，还规定
试验方法 自上而下的用单栓塞分段压水 在满足一定条件下，可用双栓塞分段压水
压力阶段 一个阶段 五个阶段 压 力 值 一级压力(0.3MPa) 三级压力分别为0.3、0.6、1.0MPa试 段
采用压力表读数按公式计算 优先采用试段压力计直接测定
实际压力
洗 孔 采用压水法、抽水法或压水-抽水法 压水法和活塞抽吸洗孔法 水位观测 10min观测一次，连续三次读数变化速度 5min读数一次，连续两次的下降速稳定标准 均小于1cm/min 度均小于5cm/min 流量观测 10min读数一次 1或2min观测一次 本规程共分五章48条，五个附录。本说明是按规程正文的章节条顺序编写的。五个附录未编写说明。
本条文说明由王行本编写。
《水利水电工程钻孔压水试验规程》修订组
1 总 则
1.0.1 在岩体上或岩体内修建水工建筑物时，必须研究建筑物附近及其影响范围内岩体的透水性。测定岩体渗透性的方法有压水试验、注水试验、抽水试验等，其中压水试验是最常用的在钻孔内进行的岩体原位渗透试验。具体做法是在钻进过程中或钻孔结束后，用栓塞将某一长度的孔段与其余孔段隔离开，用不同的压力向试段内送水，测定其相应的流量值，并据此计算岩体的透水率。
压水试验成果主要用于评价岩体的渗透特性(透水率大小及其在不同压力下的变化趋势)，并作为防渗帷幕设计的基本依据。当条件简单时，也可用于渗漏量计算。 1.0.2 本条有两点需要加以说明：
一、本规程采用吕荣试验作为常规性的压水试验方法
吕荣试验方法是1933年吕荣(M.Lugeon)首先提出的，在实践中经过多次修正而臻于完善，目前已为大多数国家所采用。这种试验方法的主要特点是： (1)采用多级压力、多阶段循环的试验方法。 (2)试验压力较大，最大压力通常为1MPa。 (3)每阶段的试验时间较短，一般为10min左右。 (4)用吕荣值(lu)作为岩体透水率的单位。
与水利水电工程钻孔压水试验规程(SDJ16—78)(以下简称原规程)相比，本规程推荐的方法具有如下优点：
(1)能了解在不同压力下以及在最大压力前、后同一压力下岩体透水性的变化情况，所得资料更加丰富、全面。
(2)能取得多组数据，可以互相校核，所得资料更为可靠。 (3)每次试验所用的时间与原规程基本相同。
(4)成果表达方式与国际通用标准一致，有利于国际间的工程合作和技术交流。 二、专门性的压水试验方法
近年来，在防渗设计和计算中，更普遍地采用有限元法和其它数学方法，因此对水文地质参数提出了更高的要求，即不再满足于求得单位长度孔段的平均渗透性，还希望了解岩体渗透性的非均质性和方向性。为了达到这个目的，许多研究者针对具体工程的特点和需要，提出并采用了各种非常规的压水试验方法。这些方法可归纳为如下几个方面： (一)使压水试验时的边界条件和渗流状态尽量与理论一致 (1)测定一组裂隙的渗透性
首先根据地质测绘和裂隙统计资料，确定出该场地的主要裂隙组，据此设计钻孔方位，使试段只包含一组裂隙，且与之正交(图1.0.2-1)。
路易斯(C.Louis)和麦尼(Y.N.T.Maini)在法国的大麦森(Grand Maison)坝采用了上述方法。求得各主要裂隙组的方向渗透性，并据此设计坝基的帷幕和排水设施。我国小浪底工程也做过类似的试验。
(2)使试段内的渗流条件为平面流
路易斯设计了一种由2～4个栓塞组成的试验器，这种试验可隔离出2或3个试段，并同时加压充水，其中上、下试段为辅助试段，渗流为三维流，中间试段为正式试段，渗流为平面流(图1.0.2-2)。
(二)采用附加手段以取得更多的资料 (1)多孔压水试验
在压水试验钻孔周围设置一批观测孔，孔内设置双栓塞，以了解压水试验的影响范围、岩体渗透性的非均质性和各向异性。 (2)使用示踪剂
在压入水中加入氯化钠、放射性示踪剂(碘B1、溴83等)、颜料(若丹明、亚甲蓝等)，以测定压水试验时的渗透途径、速度和方向。
图1.0.2-1 测定一组裂隙透水性的钻孔布置示意图
图1.0.2-2 研究平面渗流的栓塞布置示意图
(三)特殊性试验 (1)源-汇试验
此法用于了解某一地质体(例如断层)两侧的水力联系。用三栓塞试验器隔离出两个试段，使所研究的地质体位于两个试段之间(图1.0.2-3)。分别对两个试段进行压水试验，一段附加压力为正(源)，另一段附加压力为负(汇)。然后用上述压力同时进行两个试段的试验，其结果与分别进行的试验成果对比，计算该地质体的渗透性。
图1.0.2-3 研究特殊地质体透水性的栓塞布置示意图
(2)抽水-压水对比试验
布拉辛顿(F．C．Brassington)和瓦特豪尔(S．Waltha11)曾在英国西北部的水文地质勘察中，用双栓塞隔离试段，然后分别进行压水试验和抽水试验，并将成果加以比较。 (3)压气试验
压气试验的用途有两方面：一是在干燥岩石或冻结岩石中，用压气试验代替压水试验。二是适应某些特殊建筑物的需要，评价岩体的透气性，如地下核电站在发生事故时放射性蒸气的泄漏速度，地下水电站密闭式调压室内压缩空气的逸出速度等。
苏联制定了专门的压气试验规范。别亚吉奥(E．Biagio)和迈尔沃尔(F．Myrvoll)也做过这种试验。
(4)自由振荡试验
这种试验方法是艾德尔(K．H．Idel)提出的。方法是用栓塞隔离试段，输入压缩空气迫使地下水位下降一定幅度，然后迅速打开排气阀，使压缩空气排出钻孔，观测水位从振荡到静止的过程，并据此计算岩体的渗透性。
1.0.3 本规程的适用范围是水利水电工程地质勘察中的压水试验工作。帷幕灌浆施工过程中的压水试验工作应按照专门的规定进行。
2 基 本 规 定
2.1 试验方法与试段长度
2.1.1 常用的压水试验方法是用单栓塞隔离试段，随着钻孔的加深自上而下地分段进行。本规程仍推荐此方法作为基本的压水试验方法。同时还规定，在满足一定条件下，也可以采用双栓塞自上而下或自下而上地分段进行试验。 现就双栓塞试验问题作如下说明： 一、双栓塞试验的优缺点 双栓塞试验的优点是：
(1)试验工作与钻探工作可以部分或全部分离，因而费用较低。 (2)某些操作步骤(如洗孔、水位测量等)可以合并进行，试验时间较短。
(3)可以根据孔内实际情况合理地确定栓塞置放位置和试段长度，试验成果与地质条件之间的相关性较好。 双栓塞试验的缺点是：
(1)双栓塞(特别是下栓塞)的止水可靠性不易检验。 (2)由于钻程较长，岩粉堵塞裂隙的可能性增大。 二、关于双栓塞设备及其止水可靠性
工作可靠的双栓塞设备，是进行双栓塞试验的前提。目前，国际市场上已有多种双栓塞，国内东北勘测设计院等单位进行研究试制，根据生产性试验的资料，其效果比较好，并已通过鉴定。对于双栓塞的工作可靠性及其检验问题，从结构上采取了下列措施： (1)增大栓塞长度。
(2)使下栓塞的工作状态与上栓塞严格同步。 (3)在下栓塞下部设置测压管或传感器。
(4)用水管将下栓塞下部与上栓塞上部连通，若下栓塞漏水，上栓塞上部的水位就将上升。
通过试验，证明双栓塞工作状态良好。据国外的试验资料(例如皮尔逊和莫尼、布拉辛顿和瓦特豪尔)，试验时也均未发现栓塞有漏水现象，说明设备问题是可以解决的。 三、关于双栓塞试验的岩粉堵塞裂隙问题
从八十年代开始，我国在水利水电工程钻探领域全面推广应用金刚石钻进。由于金刚石钻孔的钻进效率高，耗时少，孔径小，破碎岩石的体积小，孔内流速较大，孔壁较平直，钻具与孔壁的间隙小，提动钻具时孔壁受到较大的抽吸作用，因此，与碾砂钻孔相比，金刚石钻孔裂隙被堵塞的可能性大大减少。如果采用更有效的洗孔方法(例如活塞抽吸洗孔法)，无疑将进一步降低裂隙堵塞的可能性。
单、双栓塞对比试验的实际资料，目前有大藤峡、哈泥河和三峡3个工程9个钻孔的58段成果，其中可供对比的有5个钻孔23段试验成果，见表2.1.1。
表2.1.1 单、双栓试验成果对比情况表
项 目 段 数 占总段数(%)
11 48 单、双塞试验成果值相同或接近
2 9 单塞试验成果大于双塞试验成果值
10 43 单塞试验成果小于双塞试验成果值
布拉辛顿和瓦特豪尔曾指出，与单栓塞试验相比，双栓塞试验增加了一次绕栓塞渗流的机会，因此，如无其它因素影响，双栓塞试验成果值一般大于单栓塞试验成果。
从表2.1.1可以看出，单栓塞试验成果值大于双栓塞试验成果(亦即双栓塞试验时裂隙被岩粉堵塞)的比例不大，说明岩粉堵塞对试验成果的影响不太严重。 四、双栓塞试验方法的使用条件
为了确保双栓塞压水试验的资料质量，在规程中规定了采用双栓塞试验方法的一些条件，如采用金刚石钻进，岩石坚硬(软岩岩粉颗粒较细，易于堵塞裂隙)、孔壁完整、连续钻进深度不超过40m等，这些规定的目的都是尽量减少岩粉堵塞裂隙的影响。 2.1.2 本规程规定试验段长度一般为5m，与原规程相同。
试验段是编制渗透剖面图的基本单位。目前的压水试验，求得的透水率是试段的平均值，如试段过长，势必影响成果的精度；如试段过短，又会增加压水试验的次数和费用。国外有关规程中规定的试段长度在3～6m之间，多数为5m，与我国规定基本上一致。
对于地质构造条件特殊(如断层带、裂隙密集带等)的孔段、透水性相差悬殊的孔段，均应根据具体情况确定试段的位置和长度，同时还应考虑下一试段栓塞止水的可靠性。 2.1.3 本条为解释性条文，具体说明不同情况下如何计算试段长度。 2.2 压力阶段与压力值
2.2.1 本条规定压水试验一般按三级压力、五个阶段进行。三级压力值一般分别为0.3MPa、0.6MPa和1.0MPa。 —、多阶段试验的必要性
1933年，法国工程师吕荣首先提出在钻孔内进行压水试验，作为判断坝基是否需要进行帷幕灌浆的依据，当时是采用1MPa的压力进行一阶段试验。经过一段时间的实践，人们逐渐认识到一阶段试验成果有一定的局限性。大量的试验成果表明：
水利水电工程钻孔压水试验规程SL25-92条文说明
