大坝坝体充填基础帷幕灌浆计算公式及实题.docx
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大坝坝体充填基础帷幕灌浆计算公式及实题
大坝坝体充填、
基础帷幕灌浆计算公式及实题
一、钻孔注水试验渗透系数的计算方法
注水过程中一般用套管隔离非注水段，在试验段进行注水试验，试验采用定水头高度注水试验。
1、试验段长为5m、或试验段长大于5m时，采用下列公式：
K=
Ig
2、试验段长度小于或等于4m时，采用下列公式：
K＝
试中：
K渗透系数（cm／s）、Q稳定注入流量（m3／昼夜）（注入试段内水量）、L试验段长度（m）、S孔中水头高度（m）、r钻孔半径（m）。
实例1：
某工程注水试验参数计算见下表：
某工程压（注）水试验记录表
孔号ZK1孔深5.3m试验段由0.0m至5.3m，共计5.3m,钻孔直径130mm
柱塞位置m，地下水位深度m地下水位深度m，压力表至孔口距离m
日期
压（注）水时间
水表读数（升）
每分钟注入量
（L）
压力（MPa）
月
日
班
开始
（时:
分）
读数
（时:
分）
间隔
（分）
开始
间隔
读数
间隔
注入量
压力表读数
水柱
压力
全压力
9
5
中
10.30
10.35
5
246
502.0
256.0
51.2
10.40
5
756.7
254.7
50.94
10.45
5
1010.0
253.3
50.66
10.50
5
1262.0
252.0
50.4
10.55
5
1514.0
252.0
50.4
0.0265
0.0265
稳定流量的的概念：
在保持水头不变的条件下，每分中注入量最大值与最小值之差小于最终值的10%，即可终止观测，取最终值为计算值。
供水设备应保证出水率100L/min以上，水表最小读数值0.1L。
压力表最小读数值0.01Mpa。
该孔试验段长L=5.3m、稳定注入流量：
Q=50.4（min/L）×60（min）×24（小时）＝72.58（m/昼夜），孔中水头高度：
S=0.0265浆水柱压力换算成水头高度得0.O265×100=2.65m（换算方法：
1MPa＝100m、0.1MPa＝10m、0.01MPa＝1m。
），r钻孔半径：
130mm（130÷2÷1000＝0.065m），将试验数化为米计算。
解：
K=
Ig
＝4.705m/昼夜×100÷86400＝0.005445602、经过换算＝5.45×10－3cm/s。
实例2：
某工程注水试验参数计算见下表：
某工程压（注）水试验记录表
孔号ZK1孔深8.8m试验段由5.1m至8.8m，共计3.7m,钻孔直径130mm
柱塞位置m，地下水位深度m，压力表至孔口距离m
日期
压（注）水时间
水表读数（升）
每分钟注入量
（L）
压力（MPa）
月
日
班
开始
（时:
分）
读数
（时:
分）
间隔
（分）
开始
间隔
读数
间隔
注入量
压力表读数
水柱
压力
全压力
9
5
中
18.04
18.09
5
693
928.5
235.5
47.1
18.14
5
1162.5
234.0
46.8
18.19
5
1395.0
232.5
46.5
18.24
5
1626.0
231.0
46.2
18.29
5
1857.0
231.0
46.2
0.044
0.044
该孔试验段长L=3.7m、稳定注入流量：
Q=46.2（min/L）×60（min）×24（小时）＝66.528（m3/昼夜），S孔中水头高度：
浆水柱压力换算成水头高度得0.044×100=4.44m（换算方法：
1MPa＝100m、0.1MPa＝10m、0.01MPa＝1m。
），r钻孔半径：
130mm（130÷2÷1000＝0.065m），将试验数化为米计算。
解：
K＝
＝32.16m/昼夜×10÷86400＝0.003722、经过换算＝3.72×10－3cm/s。
二、钻孔压水试验透水率的计算方法
透水率的计算须按《水利水电工程钻孔压水试验规程》SL31－2003进行检查，在确认压水试验正确后、才能进行计算，计算时按下列规定进行检查：
1、基本规定
1、试验方法与试段长度
①、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，可采用双栓塞分段进行。
②、试段长度宜为5m。
含断层破碎带、裂隙密集带、岩溶洞穴等的孔段，应根据具体情况确定试段长度。
相邻试段应互相衔接，可少量重叠，但不能漏段。
残留岩芯可计入试段长度之内。
2、压力阶段与压力值
①、压水试验应按三级压力、五个阶段[即
P1-P2-P3-P4（=P2）-P5（=P1），P1＜P2＜P3]进行。
P1、P2、P3三级压力宜分别为0.3MPa、0.6MPa和1MPa。
当试段埋深较浅时，宜适当降低试段压力。
②、试段压力的确定应遵守下列规定：
当用安设在与试段连通的测压管上的压力计测压时，试段：
压力按下公式计算：
P=Pp+Pz
式中：
P：
试段压力（MPa）；Pp：
压力计指示压力（MPa）；Pz：
压力计中心至压力计算零线的水柱压力（MPa）。
当用安设在进水管上的压力计测压时，试段压力按下：
P=Pp+Pz-Ps
式中：
Ps：
管路压力损失（MPa）；其余符号同前式。
3、压力计算零线的确定应遵守下列规定：
①、当地下水位在试段以下时，压力计算零线为通过试段中点
的水平线；
②、当地下水位在试段以内时，压力计算零线为通过地下水位
以上试段中点的水平线；
③、当地下水位在试段以上时，压力计算零线为地下水位线。
4、试验设备
①、栓塞长度不小于8倍钻孔直径；
②、止水可靠、操作方便。
③、试验用的水泵应工作可靠，压力稳定，出水均匀；在1MPa压力下，流量能保持100L/min。
在无法采用静水头供水的条件下，水泵出口应安装容积大于5L的稳压空气室。
吸水龙头外应有1～2层孔径小于2mm的过滤网。
吸水龙头至水池底部的距离不小于0.3m。
供水调节阀门应灵活可靠，不漏水，且不宜与钻进共用。
④测量压力的压力表和压力传感器应反应灵敏，卸压后指针回零，量测范围应控制在极限压力值的1/3～3/4之间；压力传感器的压力范围应大于试验压力。
⑤流量计应能在1.5MPa压力下正常工作，量测范围应与水泵
的出力相匹配，并能测定正向和反向流量。
⑥采用万用电表水位计应灵敏可靠，不受孔壁附着水或孔内滴水的影响。
水位计的导线应经常检测。
5、现场试验
①、现场试验工作应包括洗孔、下置栓塞隔离试段、水位测量、
仪表安装、压力和流量观测等步骤。
试验开始时，应对各种设备、仪表的性能和工作状态进行检查，发现问题立即处理。
②、洗孔应采用压水法，洗孔时钻具应下到孔底，流量应达到
水泵的最大出力，至孔口回水清洁，肉眼观察无岩粉时方可结束。
当孔口无回水时，洗孔时间不得少于15min。
③下栓塞前应对压水试验工作管进行检查，不得有破裂、弯
曲、堵塞等现象。
接头处应采取严格的止水措施。
④栓塞应安设在岩石较完整的部位，定位应准确。
当栓塞隔离无效时，应分析原因，采取移动栓塞、更换栓塞等措施。
移动栓塞时只能向上移，其范围不应超过上一次试验的塞位。
6、水位观测
下栓塞前应首先观测一次孔内水位，试段隔离后，再观测工作管内水位。
工作管内水位观测应每隔5min进行一次。
当水位下降速度连续两次均小于5cm/min时，观测工作即可结束，用最后的观测结果确定压力计算零线。
在工作管内水位观测过程中如发现承压水时，应观测承压水位。
当承压水位高出管口时，应进行压力和涌水量观测。
7、压力和流量观测
①、在向试段送水前，应打开排气阀，待排气阀连续出水后，
再将其关闭。
流量观测前应调整调节阀，使试段压力达到预定值并保持稳定。
②、流量观测工作应每隔1～2min进行一次。
当流量无持续增
大趋势，且五次流量读数中最大值与最小值之差小于最终值的
10%，或最大值与最小值之差小于1L/min时，本阶段试验即可结
束，取最终值作为计算值。
③、将试段压力调整到新的预定值，重复上述试验过程，直到
完成该试段的试验。
在压水试验结束前，应检查原始记录是否齐全、正确，发现问题必须及时纠正。
8、试验资料整理
试验资料整理应包括校核原始记录，当第4压力点与第2压力点、第5压力点与第1压力点的流量值绝对差不大于1L/min或相对差不大于5%时，可认为基本重合。
试段透水率采用第三阶段的压力值（P3）和流量值（Q3）按下计算公式：
q＝
式中：
q：
试段的透水率（Lu）、L：
试段长度（m）、Q3：
第三阶段的计算流量（L/min）、P3：
第三阶段的试段压力（MPa）。
实例1：
某工程压水试验参数计算见下表：
地下水位在试段以上。
孔号ZK5孔深15.7m试验段由10.6m至15.7m，共计5.1m,钻孔直径110mm
柱塞位置10.6m，地下水位深度0.8m，压力表至孔口距离1.2m
日期
压（注）水时间
水表读数（升）
每分钟注入量
（L）
压力（MPa）
月
日
班
开始
（时:
分）
读数
（时:
分）
间隔
（分）
开始
间隔
读数
间隔
注入量
压力表读数
水柱
压力
全压力
9
4
中
9.10
9.12
2
703
720.5
17.5
8.75
0.1
0.02
0.12
9.14
2
738.6
18.1
9.05
0.1
0.02
0.12
9.16
2
757.2
18.6
9.03
0.1
0.02
0.12
9.18
2
776
19.2
9.6
0.1
0.02
0.12
9.19
9.21
2
786.0
817.3
31.3
15.65
0.2
0.02
0.22
9.23
2
849.2
31.9
15.95
0.2
0.02
0.22
9.25
2
881.6
32.4
16.2
0.2
0.02
0.22
9.27
2
914.6
33.0
16.5
0.2
0.02
0.22
9.28
9.30
2
931.1
974.3
43.2
21.6
0.3
0.02
0.32
9.32
2
1018.1
43.8
21.9
0.3
0.02
0.32
9.34
2
1062.5
44.4
22.2
0.3
0.02
0.32
9.36
2
1107.5
45.0
22.5
0.3
0.02
0.32
9.37
9.39
2
1130.0
1161.5
31.5
15.75
0.2
0.02
0.22
9.41
2
1193.6
32.1
16.05
0.2
0.02
0.22
9.43
2
1226.2
32.6
16.3
0.2
0.02
0.22
9.45
2
1259.4
33.2
16.6
0.2
0.02
0.22
9.46
9.48
2
1276.0
1293.7
17.7
8.85
0.1
0.02
0.12
9.50
2
1312.0
18.3
9.15
0.1
0.02
0.12
9.52
2
1330.8
18.8
9.40
0.1
0.02
0.12
9.54
2
135.02
19.4
9.70
0.1
0.02
0.12
记录:
值班技术员:
ZK5试段安装及P－Q曲线
工程名称:
×××水库
类别
顶压式
试
段
描
述
岩性
钙质泥岩
栓
塞
止水长度（m）
0.8
构造
厚层状
支承管长度（m）
5.1
岩心完整程度
柱状
测压计深度（m）
P1
0.12
工作管
内径（mm）
20
P2
0.22
根数（m）
4
P3
0.32
总长（m）
16.6
Q1
9.6
管口高出地面（m）
0.9
Q2
16.5
压力表高出地面（m）
1.2
Q3
22.5
试段
孔径（mm）
110
Q4
16.6
孔深（m）
15.7
Q5
9.7
试段长度（m）
5.1
试段长度（m）
5.1
残留岩芯（m）
0
计算公式
q＝Q3／L.P3
止水效果
良
透水率（Lu）
现场技术负责人
×××
曲线类型
（B）
ZK5号孔-试段安装记录
透水率的计算按《水利水电工程钻孔压水试验规程》SL31－2003规定，采用第三阶段的压力值（P3）和流量值（Q3）。
代入下列公式：
q＝
该孔压水试验段在地下水位之下（见ZK5试段安装及P－Q曲线），压力计算零线为地下水位线。
全压力P：
0.8m（0.002MPa）（地下水位深度）＋1.2m（0.012MPa）（压力表至孔口距离）＋0.3MPa（压力表读数）＝0.32MPa，米化为兆帕计算：
解：
试验段长5.1m、Q3第三阶段流量22.5（L/min），代入公式计算：
q＝
＝13.8Lu
计算实例2：
某工程压水试验参数见下表：
（地下水位在试段以下）
孔号ZK1孔深39.5m试验段由34.5m至39.5m，共计5.2m,钻孔直径110mm
柱塞位置34.5m，地下水位深度42.5m，压力表至孔口距离0.9m
日期
压（注）水时间
水表读数（升）
每分钟注入量
（L）
压力（MPa）
月
日
班
开始
（时:
分）
读数
（时:
分）
间隔
（分）
开始
间隔
读数
间隔
注入量
压力表读数
水柱
压力
全压力
9
9
中
10.32
10.34
2
732
747.9
24.9
12.45
0.1
0.383
0.483
10.36
2
773.4
25.5
12.75
0.1
0.383
0.483
10.38
2
799.6
26.2
13.1
0.1
0.383
0.483
10.40
2
826.2
26.6
13.3
0.1
0.383
0.483
10.41
10.43
2
841.5
874.6
33.1
16.55
0.2
0.383
0.583
10.45
2
908.3
33.7
16.85
0.2
0.383
0.583
10.47
2
942.5
34.2
17.1
0.2
0.383
0.583
10.49
2
977.3
34.8
17.4
0.2
0.383
0.583
10.50
10.52
2
995.7
1035.0
39.3
19.65
0.3
0.383
0.683
10.54
2
1074.9
39.9
19.95
0.3
0.383
0.683
10.56
2
1115.4
40.5
20.25
0.3
0.383
0.683
10.58
2
1156.6
41.2
20.6
0.3
0.383
0.683
9
4
中
10.59
11.01
2
1175.2
1208.5
33.3.5
16.65
0.2
0.383
0.583
11.03
2
1242.4
33.9
16.95
0.2
0.383
0.583
11.05
2
1276.8
34.4
17.2
0.2
0.383
0.583
11.07
2
1311.8
35.0
17.5
0.2
0.383
0.583
11.08
11.10
2
1326.3
1351.4
25.1
12.55
0.1
0.383
0.483
11.12
2
1377.1
25.7
12.85
0.1
0.383
0.483
11.14
2
1403.5
26.4
13.2
0.1
0.383
0.483
11.16
2
1430.3
26.8
13.4
0.1
0.383
0.483
记录:
值班技术员:
采用第三阶段的压力值（P3）和流量值（Q3）代入下列公式：
q＝
该孔压水试验段在地下水位之上（见ZK1试段安装及P－Q曲线），地下水位在试段以下，压力计算零线为通过试段中点的水平线。
计算全压力P：
34.5m×0.01=（0.345MPa）（栓塞位置）＋（5.2÷2×0.01=0.026）（试段的1/2长度）＋1.2m（0.012MPa）（压力表至孔口距离）＋0.3MPa（压力表读数）＝0.683MPa，化为兆帕计算;
解：
试验段长5.2m、Q3第三阶段流量20.6（L/min）值，代入公式计算：
q＝
＝5.8Lu
ZK1试段安装及P－Q曲线
工程名称:
×××水库
类别
顶压式
试
段
描
述
岩性
钙质泥岩
栓
塞
止水长度（m）
0.8
构造
厚层状
支承管长度（m）
5.2
岩心完整程度
柱状
测压计深度（m）
P1
0.483
工作管
内径（mm）
20
P2
0.583
根数（m）
10
P3
0.683
总长（m）
40.4
Q1
13.3
管口高出地面（m）
0.9
Q2
17.4
压力表高出地面（m）
1.2
Q3
20.6
试段
孔径（mm）
110
Q4
17.5
孔深（m）
39.5
Q5
13.4
试段长度（m）
5.2
试段长度（m）
5.2
残留岩芯（m）
0
计算公式
q＝Q3／L.P3
止水效果
良
透水率（Lu）
现场技术负责人
×××
曲线类型
（B）
ZK1号孔-试段安装记录
计算实例3：
某工程压水试验参数见下表：
（地下水位在试段以内）
孔号ZK4孔深25.7m试验段由20.6m至25.7m，共计5.1m,钻孔直径110mm
柱塞位置20.6m，地下水位深度23.15m，压力表至孔口距离1.0m
日期
压（注）水时间
水表读数（升）
每分钟注入量
（L）
压力（MPa）
月
日
班
开始
（时:
分）
读数
（时:
分）
间隔
（分）
开始
间隔
读数
间隔
注入量
压力表读数
水柱
压力
全压力
9
9
中
10.20
10.22
2
10.5
51.2
40.7
20.35
0.1
0.229
0.329
10.24
2
92.5
41.3
20.65
0.1
0.229
0.329
10.26
2
134.3
41.8
20.9
0.1
0.229
0.329
10.28
2
176.7
42.4
21.2
0.1
0.229
0.329
10.29
10.31
2
204.9
275.6
70.7
35.35
0.2
0.229
0.429
10.33
2
346.9
71.3
35.65
0.2
0.229
0.429
10.35
2
418.9
72.0
36.0
0.2
0.229
0.429
10.37
2
491.3
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