抽水试验报告深基坑 地下水工程科.docx
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抽水试验报告深基坑地下水工程科
安徽焦炭联产甲醇工程一期
年产万吨甲醇项目标段
抽水试验报告
上海设计集团
上海工程有限公司
二零一一年一月
安徽焦炭联产甲醇工程一期
年产万吨甲醇项目标段
抽水试验报告
编写:
审核:
审定:
上海设计集团
工程有限公司
二零一一年一月二十八日
第一章前言
第一节工程概况
第二节现场抽水试验
第二章场地地质及水文地质条件
第一节场地地质条件
第二节水文地质条件
第三章单井抽水试验
第一节水文地质钻探
第二节抽水试验
第三节抽水试验观测孔动态
第四节抽水试验参数计算
附件
第四章结论及建议
第一节结论
第二节建议
第一章前言
第一节工程概况
安徽化工有限公司入驻二坝开发区拟建年产万吨甲醇项目。
本次拟建为区运煤地槽，基坑周长为，面积约。
本基坑开挖深度为自然地面以下～ｍ，已经挖穿承压含水层。
基坑采用三轴搅拌桩止水帷幕，深度为～米，没有隔断承压含水层。
同时本基坑场区内沟塘纵横，场地东南侧为长江，距离本场区较近。
基坑开挖范围内地基土层多为砂性土，含水量特别丰富，且含水层很厚，而基坑开挖又较深，地下水对基坑开挖影响特别大。
鉴于地下水对转运站基坑开挖时造成的不利影响，为充分观测和掌握承压水抽水引起对含水层地下水位变化特征、求取水文地质参数、以及降水过程中引起的固结沉降影响，为基坑设计、施工组织技术指导文件制定和优化，有必要在泄煤地槽基坑开挖前做一次有针对性的地下水水文勘察及专项抽水试验。
我公司于年月对该工程进行了水文地质试验，并进行该段工程的地质调查、水文地质调查、钻探、抽水试验等。
根据该地区水文地质条件，进行了两组非稳定流的单井抽水试验，共布置了个试验井。
第二节现场抽水试验
一、目的、任务
（一）目的
本次试验分为两部分：
小流量的单井抽水试验，大流量的单井抽水试验。
本次抽水试验主要目的是：
、通过抽水试验和调研，查明承压含水层埋深及试验期间承压水水头高度，提供本场地不需要降承压水的临界开挖深度。
、通过抽水试验，求取含水层水文地质参数（包含渗透系数、导压系数、导水系数等）。
、对抽水孔进行抽水试验确定水位下降与总涌水量等关系，从而预测一定降深下的抽水量或一定开采定额下的水位降深值，同时为确定合理的降压井降水技术指导文件提供依据。
、通过抽水试验，确定减压降水时降压井影响半径及井的插入深度。
、根据抽水试验结果、钻孔地层和地下水位动态等建立基坑降水数值模拟模型，对模型进行识别后，预测基坑降水引起周边地区地下水渗流场变化趋势。
、根据抽水试验和模型模拟预测结果，分析和预测降水引起对基坑周边地面沉降的时空分布和影响程度。
、根据抽水试验，为拟建工程的基坑降水提出合理的降水设计技术指导文件，其中包括考虑今后工程实施的减压井和抽水技术指导文件，并对地墙的插入深度提出合理化建议。
（二）任务
根据水文地质试验目的和试验要求，本次工作主要任务有：
、试验井的设计。
、试验井的施工。
、抽水试验实施和观测。
、含水层水文地质参数的计算。
、基坑降水数值模拟模型的建立、识别和预测。
二、完成工作量及工作方法
（一）完成工作量
、完成井点布置共眼，总进尺。
、完成了安徽年产万吨甲醇项目单井抽水求参试验。
.小流量单井试验。
.大流量单井试验。
、基坑稳定性计算，降压井的设计。
（二）工作方法
．试验场地的抽水试验孔采用水文钻机正循环成孔。
．水文地质参数计算，根据试验资料采用非稳定流求参方法应用软件对数据进行水文地质参数的求解，根据各试验场区的补给排泄边界条件、地下水类
型、抽水试验井的性质、布井方式等一系列水文地质条件，结合规范中有关计算公式的适用条件进行含水层水文参数和相应的等效影响半径的计算。
．建立该地块地下水流数值模型，根据有限差原理，利用软件建立该地块地下水的数值模型，通过对模型的识别和验证后，得到该区由于抽水试验引起的地下水流场的变化。
三、抽水试验执行的技术标准
、基坑围护设计的有关资料。
、本项目岩土工程勘察报告。
、《供水水文地质勘察规范》（）。
、《供水管井技术规范（）》。
、《建筑与市政降水工程技术规范》（）。
四、完成成果
根据抽水试验所采集的数据进行分析、运用软件求参和建立数值模拟模型后，编制、提交《安徽年产万吨甲醇项目水文地质、抽水试验报告》。
第二章场地地质及水文地质条件
第一节场地地质条件
本区地层属扬子地层区下扬子地层分区，区域上自太古界至新生界地层均有分布，基岩大部分被第四系覆盖。
区域第四纪地层主要岩性为淤泥质土、粉质粘土、粉砂、中细砂和砂砾层，成因类型以冲积、冲湖积为主。
根据野外钻孔揭露、原位测试资料，勘察所达深度范围内的地层分布情况如下：
①层吹填砂土（）：
厚～。
灰色、松散、稍湿，主要成份为粉细砂，该层为近期吹填整平场地土，本层厚度变化大，性质不均匀。
①层粉质粘土（）：
厚度～，层顶高程～，层顶高程～。
灰色、灰黄色，可塑、饱和，含植物根系，为硬壳层，切面稍有光滑、干强度中等、韧性中等、无摇振反应，上部多为耕土。
局部缺失。
②层淤泥质粉质粘土（）：
厚～，层顶埋深～，层顶高程～。
青灰、灰、灰褐色，间杂灰黑色，呈流塑软塑状态，饱和，含有机质，贝壳等，局部为淤泥及淤泥质粘土，夹少量薄层粉土、粉砂，厚度一般～，呈松散状态，本层分布普遍。
③层粉土夹粉砂（）：
厚～，层顶埋深～，层顶高程～。
青灰色，稍密状态，饱和。
夹薄层粉砂及粉质粘土（部分地段呈互层状，厚薄不均，呈稍密状），无光泽反应、干强度低、韧性低、摇振反应迅速。
本层部分地段缺失，厚度变化较大。
③层粉质粘土夹粉砂（）：
厚～，层顶埋深～，层顶高程～。
青灰色、灰褐色，呈软塑状态局部可塑，饱和，切面稍有光滑、干强度低、韧性低、摇振反应迅速，含贝壳等，夹薄层粉砂，青灰色，松散状态，厚度，最大达。
本层仅部分勘探孔揭露。
④层粉砂（）：
厚，层顶埋深～，层顶高程～。
青灰色，呈稍密状态、局部松散，饱和，含贝壳、腐植物等。
夹薄层粉质粘土、粉土，其厚度不小于。
本层局部缺失，厚度变化较大。
⑤层细砂（）：
厚～，层顶埋深～，层顶高程～
。
青灰色，饱和，呈中密状态局部密实，含贝壳等，孔深左右夹中粗砂（中密密实状），孔深之间夹薄层粉质粘土（灰褐色，可塑状态）。
本层分布普遍。
⑤层细砂夹粉质粘土（）：
厚～。
青灰色，饱和，呈中密状态局部稍密，含贝壳等，夹薄层厚度不大于可塑状粉质粘土、中密状粉土，灰褐色。
本层呈透镜体状分布在⑤层细砂中。
⑥层细砂（）：
最大揭露层厚，层顶埋深～，层顶高程～。
青灰色，饱和，呈中密密实状态，含云母等，夹薄层粉质粘土，灰褐色，可塑状态。
本层分布普遍。
典型地质剖面图见图。
图基坑地质剖面图
第二节水文地质条件
一、地下水类型
．潜水层
拟建场地浅部土层中的地下水属于潜水类型，潜水的主要补给来源为大气降水，水位埋深随季节变化而变化，主要赋存在②层淤泥质粉质粘土、③层粉土夹粉砂及③层粉质粘土夹粉砂中。
潜水水位高程约为。
．承压水
主要赋存在④层粉砂、⑤层细砂、⑥层细砂中。
勘察期间承压水位高程约。
承压水顶板埋深一般为～。
二、地下水的补给、径流、排泄条件
区内上层滞水及潜水直接接受大气降水及长江侧向补给，④层粉砂、⑤层细砂及⑥层细砂中的承压水主要补给来源为地下水侧向径流和长江的侧向补给。
地下水流向由西北流向南东。
区内地下水主要以蒸发和向河流排泄为主。
第三章单井抽水试验
第一节水文地质钻探
一、井孔布置
根据要求及对岩土工程勘察报告中水文地质条件的分析，抽水试验井及场地尽量选在具有一定水文地质特点的、有施工条件的、不影响未来施工场地部位设置，其次布置在建设场地内，不会对周围建筑产生不良地质作用，最后布置在排水便利范围内，并尽量考虑试验井在后期降承压水时能二次利用。
考虑非完整井非稳定流抽水试验要求、水文地质条件和工程实际情况：
在基坑有相对性地选择布置一组试验井。
各试验井的井身结构见下表（表）。
考虑非完整井非稳定流抽水试验要求、水文地质条件和工程实际情况：
在基坑内有相对性地选择布置眼试验井与眼试验井。
抽水井和观测井的开孔终孔口径一致，均为Φ,一径到底，填砾为＝（～倍），滤
料上部填粘土止水，回填粘性土至地表面。
详见下表井结构参数表：
表试验井设计结构表
编号
井深
井管埋深
滤管埋深
填砾埋深
备注
～
～
～
～
～
～
～
～
～
二、水文地质钻探工作
抽水试验井采用正循环钻机开凿成井，成井后用～水泵进行洗井，洗至水清砂净。
第二节抽水试验
一、试验场情况
试验井位于场地内，抽水井和观测井呈直线形排列（附图），试验场地内排水、用电基本正常，满足试验要求，可以开展试验工作。
三、试验设备
本次小流量抽水试验采用型深井潜水泵，额定流量为，大流量单井抽水试验采用型深井潜水泵，额定流量为，潜水泵在井内深度为井口以下,出水量测量采用自来水表，水位观测采用地下水位自计仪和水位计。
四、试验项目
（一）单孔抽水试验
在单井抽水试验中，以井为抽水井，其余井为观测井，进行抽水试验，抽水时间为小时左右。
利用抽水试验中观测孔资料求取水文地质参数。
（二）试验要求
上述观测过程中，抽水井和观测井的测量频率均满足非稳定流抽水的规范要
求，在主孔抽水开始的同一时间使用地下水位自计仪记录观测孔数据，记录频率为分钟一次，恢复试验的观测频率相同，抽水孔按抽水开始后的、、、、、、、、、、、、、、、分钟进行观测，分钟后每隔小时观测一次。
采用独立水表进行抽水井水量测量。
上述试验均按《供水水文地质勘察规范》进行。
五、抽水试验
本次单井抽水试验的主要任务是观测初始水头高度、计算场地内含水层的渗透系数、导水系数及弹性释水系数等，为工程降水设计提供依据。
抽水试验情况介绍：
本次抽水试验从年月日人员设备进场，月日开始成井～年月日成井工作结束，其中打井眼。
单井抽水从月日开始～月日结束，进行了单井抽水试验和水位恢复试验。
试验分为两组，第一组开启米试验井，第二组开启试验井，同时观测、井。
现场数据收集后转入室内进行资料整理、数据计算和编写报告工作。
第三节抽水试验观测孔动态
一、初始水位量测
抽水试验之前测量含水层的初始水位，详见表：
井号
初始
水位
深度（）
绝对标高（）
表.含水层初始水位
二、大流量单孔抽水试验
抽水试验孔成井后，抽井下入型深井潜水泵进行抽水，该泵额定出水量，实际出水量约。
抽水时间为月日：
至月日：
，水位恢复观测时间为月日：
至月日：
。
同时对、观测孔进行地下水位动态观测，抽水试验数据成果见图，获
得了合理的水量－水位变化关系。
图 大流量单井抽水试验观测孔降深时间图
从抽水井和各观测孔历时曲线（图）可看出，抽水时水位明显下降，以后地下水位趋于稳定。
抽水试验单井出水量为，在抽水后水位基本稳定，与井相距米的观测井降深达到米，与井相距米的观测井降深达到米。
在停抽小时后水位基本恢复。
本次抽水试验获得了含水层的水头降深值，并且在一定时间后观测孔和抽水井的水位基本达到稳定，获得了理想的抽水试验资料，完全可以满足计算水文地质参数所需的数据资料。
三、小流量单孔抽水试验
抽水试验孔成井后，抽井下入型深井泵进行抽水，该泵额定出水量，抽水时间为月日：
至月日：
，水位恢复观测时间为月日：
至月日：
。
同时对、观测孔进行地下水位动态观测，抽水试验数据成果见图。
实际出水量约。
获得了合理的水量－水位变化关系。
图 大流量单井抽水试验观测孔降深时间图
从抽水井和各观测孔历时曲线（图）可看出，抽水时水位明显下降，以后地下水位趋于稳定。
抽水试验单井出水量为，在抽水后水位基本稳定，且当出水量控制不变时水位有上升趋势，与井相距米的观测井降深达到米，与井相距米的观测井降深达到米。
在停抽小时后水位基本恢复。
本次抽水试验获得了承压含水层水头降深值，并且在一定时间后观测孔和抽水井的水位基本达到稳定，获得了理想的抽水试验资料，完全可以满足计算水文地质参数所需的数据资料。
第四节抽水试验参数计算
水文地质参数是根据稳定流与非稳定流抽水试验数据计算求得。
含水层渗透系数是根据试验井抽水试验的具体水文地质条件，选择相应方法进行计算对比确定。
影响半径通过观测孔用稳定流计算公式求得。
一、参数计算原则
、利用现场实际观测资料计算水文地质参数。
、参数计算方法符合降水场地的水文地质条件。
、综合考虑多个观测孔的计算结果，取平均值。
二、参数计算内容
、流量与降深关系。
、含水层水文地质参数。
、含水层影响半径。
三、计算理论
本次抽水试验的含水层极厚，布井设计时使用了非完整井，因此水文参数计算应该采用定流量、非完整井、非稳定流的承压含水层方法。
方法假设如下：
、承压含水层，侧向无限延伸。
、抽水影响区域含水层等厚、均质、水平各向同性，井径无限小。
、抽水前承压水水头面水平。
、非完整井、定流量抽水。
数据需求：
、观测井的降深～时间数据。
、抽水井到观测井的有限距离。
、抽水量（恒定）。
、抽水井的尺寸参数。
图公式适用条件示意图
四、软件介绍
根据抽水试验所用的公式，本次应用软件对数据进行水文地
质参数的求解，软件是目前最流行对抽水试验进行图形分析和报告的软件。
软件具有使用灵活、界面友好特点，对于水文地质学家，由水文地质专家设计的软件能提供用来有效处理水文抽水试验结果所需的所有工具，并且对数据分析能选择所有解析法中最常用的一种方法。
有以下功能：
能在位应用环境中运行。
容易使用，界面友好。
能处理在潜水、承压水、渗漏的承压水和裂隙含水层中的试验数据。
规范的报告模块，并且能嵌入用户设计的报告。
解析技术指导文件向导帮助用户选择适当的数据分析方法。
对于同一数据集，容易创建和比较多个分析方法。
能以文件插入井位置和图形。
支持和*图像的位置图。
支持剪贴板的剪切和粘贴数据和直接向工程报告中输出图形。
以图形文件（）导出分析图形;
无数的快捷键来加快程序定位。
单位转换。
对于抽水试验，能提供以下解决方法：
（）;
（）;
（）;
—（）;
（）;
（）;
（）;
（）;
（）;
（）;
;
;
;
标准曲线是根据轴上的和轴上的降深绘制曲线，通过实测数据绘制的降深曲线与标准曲线相匹配能完成数据分析。
本次抽水试验观测井的实测曲线与标准曲线运用软件拟合后结果见附件。
五、水文地质参数计算
、流量与降深关系
距离抽水井不同距离的降深与流量的关系是设计降水技术指导文件的重要依据。
本次抽水试验的降深与流量关系见表：
表距离抽水井不同距离的降深与流量关系
项目
抽水井
井点编号
与抽水井的距离（）
降深（）
大流量抽水
小流量抽水
、水文地质参数
根据方法计算含水层水文地质参数平均值见表。
表含水层水文地质参数
试验
类型
井号
渗透系数
∕
渗透系数
∕
贮水率
导水系数
导压系数
小流量
大流量
平均值
、影响半径
理论上在无限延伸的无越流补给的承压含水层中是不存在“影响半径”的，但是习惯上引入稳定流的影响半径概念，本工程布置了两个以上的观测孔，计算影响半径时采用以下公式:
其中：
：
影响半径（）
、两个观测孔距离抽水井间距（）
、对应两个观测孔处的水位降深（）
根据计算影响半径为。
附件
附件：
大流量曲线拟合图
图观测孔曲线拟合图
图观测孔曲线拟合图
附件：
小流量曲线拟合图
图观测孔曲线拟合图
图观测孔曲线拟合图
第四章结论及建议
第一节结论
通过本次详细水文地质调查及单井抽水试验成果，查明了本地区内各含水层的水文地质参数、地下水类型等，详见表
．本场区与工程降水施工有关的含水层为：
粉砂层。
.试验期间本地区静止地下水位埋深：
含水层地下水头埋深为～。
．根据抽水试验求参结果：
承压含水层平均渗透系数为，贮水率（）。
．根据抽水试验结果计算得到了承压含水层抽水试验井的影响半径范围为，可作为基坑工程降水设计的依据。
．根据试验成果坑内降压井深度在内能够满足本基坑工程降水的要求。
坑外降压井深度在能够满足本基坑工程降水的要求。
表单井抽水试验成果表
主要含水层
第⑦层
地下水位埋深（）
～
渗透系数（）
贮水率（）
流量（）
（小）（大）
影响半径（）
第二节建议
由于本基坑开挖较深，局部深坑深达米，承压水顶板埋藏较浅，最浅处埋深约米，因此基坑降压时承压水头下降幅度较大，降承压水时影响范围较大，因而建议围护设计单位在围护设计时适当加深止水帷幕的深度，以减小基坑降水对周围环境的影响。
1.通过稳定性计算，本基坑需降水头较深，建议降水技术指导文件设计时应适当增加降压井数量，在基坑开挖时需将承压水头降至基坑开挖面以下，以满足基坑
需要。
同时考虑到本基坑风险较大，特别是本基坑临近长江边，受江水汛期影响较大，在降压井设置时应考虑到汛期对本基坑的不利影响，因而应布置一定数量的备用井。
.根据现场抽水试验的结果，该地区承压含水层富水性较强，单井出水量较大，渗透性较强，水位反弹较快，降水施工时现场应有备用电源，防止突发停电、水位反弹造成坑底突涌。
同时做好开挖中井管的安全防护工作，防止开挖破坏井管结构，影响降水质量。
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