裂隙粘性土滲透性測定的試驗研究及應(yīng)用

精品文檔-下載后可編輯裂隙粘性土滲透性測定的試驗研究及應(yīng)用【摘要】本文對裂隙粘土滲透特性，結(jié)合具體工程，探討如何在裂隙粘土中進行現(xiàn)場水文地質(zhì)試驗，并對比各類試驗方法，總結(jié)出在裂隙粘土中洛陽鏟成孔常水頭注水試驗的優(yōu)點，并介紹了試驗過程及步驟。

【關(guān)鍵詞】裂隙粘土；滲透特性；注水試驗；洛陽鏟

Experimentresearchandapplicationofsplittinggluesofsoilpermeatingmeasurement

FanPei-jun，ChenJing，WuQing-lin

（YellowriversurveyanddesigninstituteresearchofShandongJinanShandong250011）

【Abstract】Thearticleintroducedgluesoiltopermeatecharacteristictowardssplitting，combiningconcreteengineering，studyhowinthemiddleofsplittingtogluesoilcarryonthespothydrologyageologytoexperiment，andcontrasteachkindofexperimentmethod，tallyupLuoyangspadeinthemiddleofsplittingtogluesoilbecomeborewaterheadadvantagewhichnotewatertoexperimentoften，andontrialprocessandstep.

【Keywords】Crackgluesoil；Permeatingcharacteristic；Notingwaterexperiments；Luoyangspade

在河流沖積作用下，大量泥沙攜帶入洪水中，洪水退卻后，在靜水環(huán)境中，粘粒沉積下來，經(jīng)過一段時間后，粘土中水分蒸發(fā)，土體開始變干，龜裂伴隨發(fā)育，最終形成裂隙，裂隙呈網(wǎng)格狀在粘土中三維空間展布，這種特殊結(jié)構(gòu)決定了其物理力學(xué)特性與一般粘性土有較大區(qū)別，其滲透性表現(xiàn)為較強或極強，在水利工程及堤防工程中作為不良地質(zhì)體，應(yīng)進行處理。

1.工程實例分析

（1）山東省城某水庫，地層主要為內(nèi)陸河與黃河沉積層，在水庫沉沙池鉆探過程中發(fā)現(xiàn)有裂隙粘土分布，地勘報告也有所描述，但未進行進一步的查明，其滲透性也未進行進一步評價。沉沙池蓄水后，在裂隙分布區(qū)域，圍壩背河一側(cè)地面形成一片，壩基裂隙性粘土滲水非常嚴(yán)重。庫區(qū)也出現(xiàn)相同的情況，由于截滲墻沒有把裂隙粘土層有效截斷，水庫蓄水后，滲水滲流量非常大，直接影響水庫的運行效果，增加了水庫的運行成本。

（2）工程實例告訴我們，在平原地區(qū)進行水庫工程建設(shè)，裂隙性粘土作為不良地質(zhì)體，其隱蔽性較強，分布情況不像古河道、軟弱土層那么容易查明，但對工程影響卻十分重要，應(yīng)引起足夠的重視。

2.影響裂隙性粘土滲透的主要因素

（1）裂隙粘土的滲透系數(shù)跟以下因素有關(guān)：裂隙的發(fā)育程度、裂隙的張開度、裂隙的填充情況、裂隙所處的環(huán)境。

（2）如果裂隙發(fā)育，張開度大，無充填物，所處環(huán)境在地下水以上，比較干燥，那么這種裂隙連通性就很好，其透水性極強，滲透系數(shù)大。

（3）當(dāng)裂隙性粘土中的裂隙被下一次洪水中的土顆粒填充，其滲透性主要取決于填充土顆粒的大小，如果是砂性土，滲透性就較強；如果是粘性土，透水性就很弱，該層可以作為較好的天然隔水層。

（4）由于粘性土中的裂隙具有遇水收縮，失水膨脹的特點，所以，一般在地下水位以下的裂隙較地下水位以上的張開度要小，滲透性弱。還有，埋藏深的要比埋藏淺的要小。當(dāng)然，也不盡然，還跟其他一些因素有關(guān)。

3.裂隙粘土水文地質(zhì)試驗

確定地下水位以下的裂隙粘土的滲透性有抽水試驗和示蹤劑等方法，而且試驗方法已比較成熟。地下水位以上的裂隙粘土，如何有效來進行試驗，現(xiàn)行規(guī)范中未作特別說明，在實際操作過程中如果按常規(guī)試驗方法，那么難度就比較大，甚至試驗結(jié)果出現(xiàn)偏差。

在進行臨盤水庫裂隙粘土滲透性試驗時，我們首先采用擬定好的探坑坑底及雙環(huán)滲水試驗方法，但發(fā)現(xiàn)該方法適合于土質(zhì)比較均勻的干燥土層，對于地下水位較高，土質(zhì)不均勻，層理發(fā)育的裂隙粘土，此方法不適合。即便上述方法適合，由于地層層理發(fā)育，土質(zhì)不均勻，要想獲得整個裂隙性粘土的滲透性成果，需要在不同深度、不同點作大量的試驗。研究人員建議采用鉆孔常水頭注水試驗，但是如何成孔是關(guān)鍵，如果采用常規(guī)鉆機成孔，在成孔過程中很容易把裂隙結(jié)構(gòu)破壞，裂隙被填埋，嚴(yán)重影響試驗結(jié)果。因此，改用洛陽鏟成孔，洛陽鏟成孔的優(yōu)點在于對裂隙結(jié)構(gòu)的擾動最小，很容易控制孔深及孔經(jīng)，從整個試驗過程來看，試驗是成功的，試驗結(jié)果是合理的。

3.1基本原理。

按照達(dá)西定律原理，在常水頭作用下，通過控制注水量（Q）跟水位降深（s），并保持穩(wěn)定，從而測算出地層的滲透系數(shù)（k）。

根據(jù)水工建筑部門的經(jīng)驗，當(dāng)l/r>4時，按下式計算滲透系數(shù)k。

式中：L──試驗段或過濾器長度（m）；

Q──穩(wěn)定注水量（m3/d）；

s──孔中水頭高度（m）；

r──鉆孔或過濾器半徑（m）。

3.2濾管及濾料的選擇。

PVC管具有強度較高，加工方便，型號多樣的特點，所以濾管選用PVC管加工的濾管。

濾料的選擇非常重要，因為裂隙粘土與一般土層的滲水機理不同，裂隙粘土的透水通道主要是裂隙，而一般土層是在土體顆粒間或細(xì)微的構(gòu)造結(jié)構(gòu)間滲水。如果選擇的濾料的細(xì)顆粒含量過高或濾料過細(xì)就會阻塞裂隙，造成透水不暢，影響試驗結(jié)果，所以，濾

料應(yīng)選擇粒徑級配較為單一的粗沙或級配差的砂礫，具體選擇濾料時還應(yīng)結(jié)合鉆探資料對裂隙的描述。本次試驗選擇了cu

3.3試驗步驟。

試驗過程中還需要水桶、秒表、水表、直尺等工具。主要步驟如下：

①洛陽鏟成孔，使所成鉆孔孔徑自上而下保持一致，鉆口形狀為圓形，孔徑大小根據(jù)所選濾管的直徑有關(guān)。

②把加工好的濾管底放到合適位置，然后，在鉆孔與濾管之間填滿濾料，并輕微敲打濾管，使濾料進一步密實。

③打開水表，向濾管內(nèi)注水，等濾管內(nèi)的水頭上升到合理位置，開始測量水頭高度，記錄水表讀數(shù)。開始5次流量觀測間隔為5min，以后每間隔20min觀測一次。

④注水量跟水頭穩(wěn)定后，控制穩(wěn)定后的延續(xù)時間為8～24小時。穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)：穩(wěn)定時間段內(nèi)，在注水量波動值不超過正常值的5%，水位波動值不超過水位抬升值的1%。

⑤試驗結(jié)束。

4.結(jié)論

在裂隙粘土中，洛陽鏟成孔常水頭注水試驗方法與其它實驗方法比較具有如下優(yōu)點：

①簡便、易于操作，成功率