任务四水文地质试验六、压水试验
课程目的掌握压水试验的工作原理、方法、程序、内容及成果内容与表现形式，具有压水试验专业技能
课程任务1、掌握压水试验目的、任务及分类、基本规定
2、掌握压水试验的设备与要求、
3、掌握压水试验的现场工作内容、方法
4、掌握压水试验资料成果整理方法、成果内容与表现形式
课程内容1、压水试验目的、任务及分类
2、压水试验的基本规定
3、压水试验的设备与要求
4、现场试验
5、试验资料的整理
重点、难点
试验资料的整理
（一）钻孔压水试验的目的和任务
目的：测定岩体的透水性，为评价岩体的渗透特性和设计渗控措施提供基本资料。

岩石的渗透特性：透水率大小及其在不同压力下的变化趋势。

任务：测定裂隙岩体的单位吸水量q，并以其换算求出渗透系数K。

2、压水试验的类型
（1）按试验段分：分段压水试验、综合压水试验、全孔
压水试验
（2）按试验压力分：低压压水试验、高压压水试验
（3）按加压的动力来源分：水柱压水法、自流式压水法
和机械压水法试验
（二）压水试验的基本规定
（1）试验方法：钻孔压水试验应随钻孔的加深自上而下地用单栓塞分段隔离进行。

岩石完整、孔壁稳定的孔段或有必须单独进行试验的孔段，可用双栓分段进行。

（2）试验的长度：一般为5m，
（3）压力阶段与压力值
1）压力阶段与各阶段压力的取值
一般按三级压力、五个阶段进行。

即P1、P2、P3、P4（P2）、P5（P1），P1＜P2＜P3，压力值宜分别为0.3MPa、0.6MPa和1.0MPa，
多阶段试验的目的是为了了解试段岩体渗流量随压力的变化关系。

2）试验段压力的确定
试验段压力按下式计算：P = Pp + Pz 单位：MPa
Pp——压力计指示压力；Pz——压力计中心到压力计算零线的水柱压力
3）水柱压力计算零线和水柱压力Pz值
①地下水水位位于试验段以下时，以通过试验段1/2处的水平线作为压力计算零线
②地下水位位于试验段之内时，以通过地下水位以上的试验段1/2处作为压力计算零线
③地下水位于试验段之上时，且试验段在该含层中时，以地下水位线作为压力计算零线。

（4）试验钻孔的基本规定
①孔径，宜为59-91mm
②钻进方法，应采用金钢石或合金钻进，不应使用泥浆等护壁材料
同一地点布置两个以上钻孔（孔距在10m以内）时，应先完成将要作用压水试验的钻孔。

（三）压水试验的设备与要求
（1）止水栓塞：长度不小于试验钻孔孔径的8倍，应优先选用气压式或水压式栓塞。

（2）供水设备：要求压力稳定，出水均匀，在1MPa压力下流量保持100L/min，当岩体透水率大于20Lu时，则需用供水能力更大的水泵。

吸水龙头外应包裹1-2层孔径小于2mm的过滤网，并与水池底保持0.3m以上的距离。

（3）量测设备：
测压工具：压力表或压力传感器。

压力表的量测范围应控制在极限压力值的1/3—3/4之间。

试验期间应更换压力表。

测流量工具：应采用自动记录仪。

地下水位量测工具：采用水位计。

（四）现场试验
现场试验工作包括：洗孔，下置栓塞隔离试验段，水位测量，仪表安装，压力和流量观测等。

（1）洗孔：应采用压水法，洗孔时应将钻具下到孔底，流量应达到水泵的最大出力。

应进行到孔口回水清洁（肉眼观察无岩粉）方可结束；当孔口无回水时，洗孔时间不少于15分钟。

（2）试验隔离：下置栓塞位置要准确，避免漏段。

采用气压式或水压式栓塞，充气（水）压力应比该试验段的最大试验压力P3大0.2—0.3MPa，并在整个试验过程中保持不变。

（3）水位观测：下栓塞前应观测一次孔内水位，试验段隔离后，再观测工作管内的水位。

应每5分钟观测一次，连续两次水位下降小于5cm/min时，观测工作可结
束，以最后的观测结果确定压力计算零线。

当遇高于管口承压水时，应观测压力和涌水量。

（4）压力和流量观测：先调整调节阀，使试验段的压力达到预定值并保持稳定。

流量应每1-2分钟观测一次，当流量无持续增大趋势，且五次流量值中最大值与最小值之差小于最终值的10%，或当最大值与最小值之差小于1L/min时，本压力段试验即可结束，取最终值作为计算值。

（五）试验资料的整理
试验资料整理包括：校核原始记录，绘制P—Q曲线，确定P—Q曲线类型，计算试验段的透水率，判断岩体的透水性等。

（1）绘制P—Q曲线
要求：纵坐标（P轴）1mm代表0.01MPa，横坐标（Q轴）1mm代表1L/min。

曲线图上各点应标明序号，并依次用直线相连，升压阶段用实线，降压阶段用虚线。

（2）确定P—Q曲线类型
①A(层流)型：P—Q曲线中，升压曲线为通过坐标原点的直线，降压曲线与升压曲线基本重合。

该曲线揭示渗流状态为层流，在整个试验期间，裂隙状态基本无变化。

②B（紊流）型：P—Q曲线中，升压曲线为凸向Q轴的曲线，降压曲线与升压曲线基本重合。

其揭示渗流状态为非线性流，整个试验期间，裂隙状态基本无变化。

③C（扩张）型：升压曲线为凸向P轴，降压曲线与升压曲线基本重合。

其最大特征是：在某一压力之后，流量显著增大，降压后流量回到原来值。

其揭示，在试验压力作用下，裂隙状态产生变形，岩体渗透性增大，但这种变化是暂时性的，可逆的。

④D（冲蚀）型：P—Q曲线中，升压曲线为凸向P轴的曲线，降压曲线与升压曲线不重合，位于升压曲线的右侧。

其揭示，在试验压力作用下裂隙的状态产生了变化，岩体渗透性增大，这种变化是永久性的，不可逆的。

⑤E（充填）型：P—Q曲线中，升压曲线为凸向Q轴的曲线，降压曲线与升压曲线不重合，位于升压曲线的左侧。

该曲线提示，试验期间裂隙状态发生了变化，岩体渗透性减小。

这种减小大多是由于裂隙部分被堵塞造成。

（3）试验段透水率的计算
取第三阶段的压力和流量（P3、Q3），按下式计算试验段的透水率
q = Q3/(L.P3) 单位：Lu（读作吕荣）
试段长度一般规定为5m，当岩心完整，岩石透水性很小时（单位吸水量小于0.001Lu）时，或适当加长度段长度，但不能大于10m。

当进行水库坝基岩石的单位吸水量大于0.01—0.05Lu时，需进行防渗处理。

（4）试验成果表
注意：在一个工程或一个地段内，如果P—Q曲线为C型或D型的试验段比例较大，作业一种地质现象应引起足够重视，找出流量显著增大的地质原因，并在工程地
质报告中加以说明。

必要时，在勘探或灌浆试验进行专门性试验，确定岩体的临界压力。

（5）岩体渗透系数K的确定
经验用1Lu≈1.0*10-7 m/s把透水率转化成渗透系数。

当岩石透水性较大时，应采用其他水文地质试验测定其参透系数K值。

岩石透水性较小q＜10Lu，P—Q曲线为层流型时，岩体渗透系数K值可按下式计算：
（1）当试段底距下伏隔水层厚度大于试段长度时，按下试近似计算渗透系数：K=0.525qlg(0.66L/r)
L——度段长度(m) r——钻孔半径 q——单位吸水量（透水率）
（2）当试段底距下伏隔水层厚度小于试段长度时，按下试近似计算渗透系数：K=0.525qlg(1.32L/r)
6、对岩体的透水性进行分类
根据岩土的透水率或渗透系数对岩土的透水性进行分级，见下表。