钻孔高压压水试验专题报告

目录1工程概况..............................................................................-1-2高压压水试验的目的.............................................................-3-3高压压水试验布置.................................................................-3-4高压压水试验方法.................................................................-4-4.1钻孔、试段隔离和钻孔冲洗...................................................-4-4.2钻孔高压压水试验方法...........................................................-4-5试验点地质条件....................................................................-6-6高压压水试验资料整理..........................................................-7-6.1高压压水试验压力损失计算...................................................-7-6.2高压压水试验岩体透水率计算................................................-8-6.3高压压水试验P-Q曲线绘制及类型判断.................................-9-7高压压水试验成果分析..........................................................-9-7.1ZK481钻孔高压压水试验成果分析.........................................-9-7.1.1ZK481钻孔常规压水试验成果分析..................................-10-7.1.2ZK481钻孔高压压水试验成果分析..................................-10-7.2ZK530钻孔高压压水试验成果分析.......................................-12-7.2.1ZK530钻孔常规压水试验成果分析..................................-13-7.2.2ZK530钻孔高压压水试验成果分析..................................-13-7.3ZK532钻孔水力劈裂及高压压水试验成果分析.....................-15-7.3.1水力劈裂试验成果分析...................................................-15-7.3.2常规压水试验成果分析...................................................-16-7.3.3高压压水试验成果分析...................................................-17-8结论..................................................................................-19-糯扎渡水电站可行性研究阶段钻孔高压压水试验专题报告-1-1工程概况糯扎渡水电站枢纽位于云南省澜沧县和思茅市交界的澜沧江上，是澜沧江中下游河流梯级开发二库八级中的第五级。电站初拟装机容量5850MW，最大坝高261.5m，正常蓄水位为812m，总库容约239.54×108m3，为不完全多年调节水库。在澜沧江中下游八座梯级电站中，无论是装机容量、水库容积和发电量均属最大。国家电力公司昆明勘测设计研究院于2000年5月开始进行本电站可行性研究阶段的勘测、设计和研究工作，并在2001年11月完成《云南省澜沧江糯扎渡水电站可行性研究阶段枢纽布置格局与坝型选择报告》，同年12月审查并选定粘土心墙堆石坝方案。坝址区澜沧江流向S40°E，河道略向西南方向凸出，两岸河谷呈不对称的“V”字形。坝基部位的基岩主要为花岗岩，局部有花岗斑岩岩脉，由于受后期岩浆热液侵入和断层构造的作用，花岗岩发生明显的蚀变作用。坝基部位断层发育，主要有两组，①N10°~30°E，NW∠60°~80°；②N10°~40°W，SW∠50°~70°。右岸坝基680m高程以上部位分布有F12、F13断层(见附图1)，上述两断层及其影响带构成的构造岩及构造蚀变岩等组成了宽度为几十米到百余米的构造软弱岩带。在构造软弱岩带内岩体风化深，各级结构面发育，而且多夹泥或附有泥质薄膜；构造软弱带内岩石抗压强度及岩体变形模量较低，尤其在Ⅳ勘线的F12、F13和F14、F5断层交汇部位，岩体性状最差。根据平面地质调查和平硐节理统计，坝区发育的节理按产状主要分两组：①N10°~40°W，SW∠55°~80°，延伸长度一般小于5m，部分达20m~30m，间距20cm~60cm，节理面起伏、粗糙，一般闭合至微张，少数节理面上有泥膜。卸荷带张开宽度1mm~5mm，充填岩屑和泥。②N30°~60°E，NW∠80°~90°，延伸长度一般1m~5m，部分长者数十米，间距20cm~50cm。节理面起伏、粗糙，一般闭合至微张。少数张开节理局部集中发育形成张裂隙带，延伸长度10m~20m，甚至更长，张裂隙多夹有数毫米至数厘米厚度的橙红色软塑状泥。除以上两组陡倾角节理外，还有以下两组中等倾角节理在一些部位（如Ⅱ糯扎渡水电站可行性研究阶段钻孔高压压水试验专题报告-2-勘线PD203、PD204）较发育。①N10°~50°W，SW或NE∠30°~55°，延伸1m~6m，间距20cm~60cm，节理面多起伏、粗糙，闭合至微张，有少量节理张开夹泥。②N10°~50°E，NW或SE∠30°~55°，延伸长度2m~4m，间距10cm划~80cm，节面多起伏、粗糙，闭合至微张，一般无充填，偶见夹泥现象。坝址区花岗岩岩体风化复杂。主要表现在：⑴不同部位的风化差异。左岸及河床风化均一而且较浅，右岸风化复杂且深。⑵囊状风化。囊状风化带多沿断层交汇带、节理密集带及岩性变化部位发育。以坝址右岸多见。⑶槽状风化。受构造影响，岩体中的强风化和弱风化上部、弱风化上部与弱风化下部岩体常相间出现，在剖面上表现为槽状风化。槽状风化在坝址右岸很发育。坝址两岸岩体的卸荷深度差异较大，左岸较浅，一般深度为10m~30m，右岸较复杂，大致以高程680m为界，以上部位卸荷强烈，深度大，可达20m~70m；以下部位卸荷浅，一般深度15m~40m。坝址区水文地质条件简单，澜沧江为本区最低排泄基准点。虽然坝址区左右两岸都有冲沟发育，但只有左岸的勘界河和右岸的火烧寨沟为常年流水，其余均为季节性的流水。在澜沧江两岸未发现泉水出露，表明地下水位埋深较大。根据坝址区各种岩体特征和地下水的运移条件，将坝址区地下水介质分为散体结构、孔隙-裂隙结构、裂隙网络结构和脉状结构四种类型，各类型介质中地下水的活动特征可参阅相关报告。大气降雨及外围地下水为坝址区地下水的补给源。大气降雨通过地表入渗到地下，经过赋存和运移后以基岩裂隙水或孔隙水的形式排向澜沧江。大气降水为坝址区地下水的主要补给源，对地下水动态影响最大，地下水位升降与降雨同步。地下水位线与地形线基本一致，在接近澜沧江部位水位平缓，中部较陡，到山顶部位地下水位又变平缓。坝址区岩体的透水性与岩性和岩石的风化程度、岩体结构类型有关。粉砂岩及泥岩等透水性较弱，花岗岩的透水性较强。而同一岩石中如果风化强烈，岩体破碎的，岩体透水强烈，一般为强透水或中等透水；在风化微弱，岩石完糯扎渡水电站可行性研究阶段钻孔高压压水试验专题报告-3-整的岩体中其透水能力微弱，一般为微透水或弱透水。坝址区地下水及地表水化学成分中阴离子以HCO3-为主，其次为SO42-离子，Cl-离子的毫克当量百分比一般不超过10%。阳离子以Ca2+为主，K++Na+和Mg2+的含量相差不大，形成地下水中主要的离子群。坝址区地表水及地下水其水质类型多属重碳酸钙型水，部分为重碳酸钙镁型水或重碳酸钙钾钠型水。根据混凝土环境水侵蚀性鉴定标准，坝址区地下水和地表水对混凝土均无侵蚀性。2高压压水试验的目的糯扎渡水电站坝前水位高达212m，坝基岩体承受的水压力巨大。由此需对河床坝基和坝址右岸构造软弱岩带的岩体进行钻孔高压压水试验，以了解岩体在高水头压力下产生劈裂的临界水压力、岩体裂隙对高压水流长时间冲蚀作用的抗御能力等；对左岸压力管道部位的岩体进行钻孔高压压水试验，了解岩体在不同的高压水流下的透水性变化情况、岩体在高水头压力作用下的变形方式，以及岩体裂隙对高压水流长时间冲蚀作用的抵御能力等，为压力管道的设计提供可靠的资料。3高压压水试验布置本次钻孔高压压水试验在3个钻孔中完成。研究河床坝基岩体的钻孔布置在坝址Ⅱ勘线左岸思澜公路内侧，高程625.01m，钻孔编号ZK530，深度151.58m；研究坝址右岸构造软弱岩带岩体的钻孔布置在坝址Ⅱ勘线右岸下游侧，高程724.05m，钻孔编号ZK481，深度152.90m；研究左岸地下厂房压力管道部位岩体的钻孔在左岸山顶平台上，高程852.53m，编号ZK532，深度300.30m。高压压水试验钻孔表编号孔深(m)钻孔位置座标(m)XYHZK481152.90坝址Ⅱ线右岸下游侧2508131.3717649814.92724.05ZK530151.58坝址Ⅱ线左岸上游2508327.6217650035.11625.01ZK532300.30地下洞室1#钢管道2508550.5817650265.33852.53钻孔高压压水试验钻孔布置见附图1。糯扎渡水电站可行性研究阶段钻孔高压压水试验专题报告-4-4高压压水试验方法4.1钻孔、试段隔离和钻孔冲洗高压压水试验钻孔的开孔，用φ110mm的合金钻具钻穿地表松散堆积层及全风化或强风化岩石，并下入φ108mm套管保护孔壁。然后采用φ91mm及φ75mm金刚石钻具造孔，一般在进尺5m左右后停止钻进，取出钻具进行钻孔压水试验。钻孔压水试验必需将试验段和上部已经试验的孔段隔离开来，按照国内已有的工程经验，止水栓塞长度大于8倍钻孔直径时，可以有效地减小栓塞漏水，并且继续增加栓塞长度对于降低绕栓塞渗漏意义不大。根据上述经验并且结合本工程的实际，我们采用特制的橡胶栓塞，在φ91mm钻孔中用8个栓塞中间加有钢质垫片作为止水栓塞，在φ75mm钻孔中用6个栓塞中间加有钢质垫片作为止水栓塞，通过在试验过程中从工作管外测量孔内地下水变化情况，表明止水效果良好，可有效地将试验段与上部已经试验的孔段隔离。在ZK530钻孔中，由于上部部分试验段成果不好或者试验过程中受到其他因素影响，在下部试验完成后，对上部部分试验段采用双栓塞及水压双栓塞止水隔离试验段，重新进行压水试验，从试验中的情况来看，栓塞止水效果较好。由于压水试验采用钻杆作为工作管，钻杆接手在车制加工时很难绝对吻合，在长期使用过程中变形较大，可能成为试验用水渗漏的一个途径。在现场试验过程中，首先在钻杆接手部位缠绕棉线，并且抹上黄油，然后再扭紧钻杆，经过检查，这种方法能有效地解决试验用水从钻杆接手部位的渗漏。由于采用金刚石钻进，孔壁一般较光滑，孔内岩粉不多；同时钻进过程中大流量的冲洗液以及钻具升降过程中形成的脉冲水流都对钻孔冲洗有利。当到达压水试验位置后，只需下入压水试验工作管，先不加压力或采用较小的压力，放水冲洗30min左右，即可达到钻孔压水