注水試驗(yàn)是指向鉆孔或試坑內(nèi)注水,通過定時(shí)量測(cè)注水量、時(shí)間、水位等相關(guān)參數(shù),測(cè)定目的層介質(zhì)滲透系數(shù)的試驗(yàn)。注水試驗(yàn)主要適用于松散地層,特別是在地下水水位埋藏較深和干燥的土層中。在透水性較強(qiáng)的喀斯特化巖體和破碎基巖中。也可用于取代鉆孔壓水試驗(yàn)。
1990年中國(guó)有色金屬工業(yè)總公司和冶金工業(yè)部聯(lián)合頒布實(shí)施的YS-89,YBJ-89《注水試驗(yàn)規(guī)程》是中國(guó)采用的該類試驗(yàn)的相關(guān)規(guī)程。
一、試驗(yàn)的目的及意義
SK-500試坑雙環(huán)注水試驗(yàn)裝置是野外測(cè)定包氣帶非飽和松散巖層的滲透系數(shù)的常用的簡(jiǎn)易方法,試驗(yàn)的結(jié)果更接近實(shí)際情況。利用這個(gè)試驗(yàn),主要為研究區(qū)域性水均衡、水庫、灌區(qū)、渠道滲漏量、山前地區(qū)地表水滲入量等進(jìn)行的。
二、試驗(yàn)的適用范圍
SK-500試坑雙環(huán)注水試驗(yàn)裝置對(duì)砂土和粉土,可采用雙環(huán)法或單環(huán)法;對(duì)粘性土應(yīng)采用雙環(huán)法。
三、技術(shù)參數(shù):
1、內(nèi)環(huán):內(nèi)徑25cm,高20cm。
2、外環(huán):內(nèi)徑50cm,高20cm。
3、供水瓶:容量5000ml×2
四、試驗(yàn)的基本原理
在一定的水文地質(zhì)邊界以內(nèi),向地表松散巖層進(jìn)行注水,使?jié)B入的水量達(dá)到穩(wěn)定,即單位時(shí)間的滲入水量近似相等時(shí),再利用達(dá)西定律的原理求出滲透系數(shù)(K)值。
五、試驗(yàn)儀器及制樣工具
滲水雙環(huán)(兩個(gè)高約50cm,直徑分別為0.25m和0.5m的鐵環(huán))、兩套帶有刻度的供水桶、膠帶、橡皮管,止水夾、鐵鍬、尺子、及若干要填在試環(huán)底部的小礫石。
六、試驗(yàn)步驟
(1)確定試點(diǎn),開挖試坑。確定試點(diǎn)有三個(gè)原則:
1)代表性。試點(diǎn)處的包氣帶巖層要能代表試區(qū)相當(dāng)大范圍內(nèi)包氣帶巖層的情況;
2)一致性。試點(diǎn)處包氣帶巖層的選擇應(yīng)與大目標(biāo)一致,如本次實(shí)例是為了選擇人工回灌點(diǎn),所以選擇包氣帶巖層滲透性能較好的部位進(jìn)行試驗(yàn)。
3)選擇試驗(yàn)場(chǎng)地,最好在潛水埋藏深度大于5m的地方為好。如果潛水埋深小于2m時(shí),因滲透路徑太短,測(cè)得的滲透系數(shù)不真實(shí),就不要使用滲水試驗(yàn)。
試坑開挖:
鏟去表土,露出目標(biāo)層,試坑深度應(yīng)大于0.8-1.2m,試坑面積1.3×1.0m左右,以消除包氣帶表層植被根系對(duì)試驗(yàn)的影響。
(2)壓入雙環(huán)、鋪礫、立標(biāo)
將雙環(huán)同心壓入試坑底部中央,原則上壓入0.8-1cm即可,實(shí)際中,將雙環(huán)壓入試層3-8cm。鋪礫的目的是防止注水時(shí)將環(huán)底的沙層沖起,試驗(yàn)中實(shí)際鋪礫3-4cm。
立標(biāo)的目的在于,定水頭注水時(shí),控制環(huán)底水層厚度,一般控制在10cm,需要說明的一點(diǎn)是,此處所言的“水層厚度”是包括環(huán)底鋪礫厚度在內(nèi)的。
(3)水頭注水、觀測(cè)記錄
以環(huán)底水標(biāo)為準(zhǔn),保持標(biāo)頭剛好淹在水中,內(nèi)外環(huán)同時(shí)定水頭注水(隨時(shí)保持內(nèi)外環(huán)的水柱都保持在10cm的同一高度。這樣即可認(rèn)為,內(nèi)外環(huán)之間滲入的水主要消耗在側(cè)向擴(kuò)散上,內(nèi)環(huán)滲入的水主要消耗在垂向滲透上,為準(zhǔn)垂向一維滲流)。
同時(shí)從供水桶觀測(cè)注入水量。記錄的時(shí)間,開始時(shí)因滲入量大,觀測(cè)間隔時(shí)間要短,稍后可按一定時(shí)間間隔比如每10分鐘觀測(cè)一次。
(4)滲入速度穩(wěn)定,完成試驗(yàn)
試驗(yàn)記錄的過程中,繪制出滲速時(shí)間v-t曲線,當(dāng)試驗(yàn)時(shí)間(一般為30分鐘)曲線保持在一個(gè)不大的區(qū)間,再延續(xù)一段時(shí)間,如2-3h,即可結(jié)束試驗(yàn)。
七、試驗(yàn)數(shù)據(jù)
(1)隨時(shí)保持內(nèi)外環(huán)的水柱都保持在0.1m的同一高度。
(2)向供水瓶注水時(shí),做好水量轉(zhuǎn)換的換算
第一組 T(min) 1 2 2 5 10 10
Q(ml) 300 200 100 150 450 450
第二組 T(min) 1 2 2 5 10 10
Q(ml) 250 200 120 190 400 400