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 10.6 ｍ,地下水位深度0。
8m,压力表至孔口距离1.2 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
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。
0 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
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
７2.4
３6．2
0。
2
０。
２2９
0．429
1０．38
10.40
2
５３4。
5
6３3。
４
９８.９
4９.4５
0。
3
0．229
０．５29
1０．4２
2
７32.9
99.5
49.75
0.3
０.229
0．529
10。
44
2
832.9
100。
0
50.0
0.3
0.229
0。
5２９
10.46
2
9３3．5
1０0．6
5０。
３
0。
3
0．22９
0．529
１０。
4７
10.49
2
98０。
8
1015．7
70。
９
35．４5
０.2
０。
2２9
0．4２9
１0.５1
2
１1２3.2
７1.５
35.７5
0。
２
0.2２９
0.429
10。
５3
２
1１９5.２
7２.0
36.0
0.２
0．229
0。
429
1０.5５
2
１267.8
72.６
36.3
0。
2
0.2２9
0.４29
10。
6６
10。
58
2
１29６.1
1336。
8
４0。
7
20。
35
0.１
0.2２9
0。
３２9
11.00
2
1３78．0
4１．３
２0。
65
０。
1
0．２２9
0.3２９
1１．02
２
1４２0.0
４1。
9
２0。
95
０.1
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