安哥拉梅农盖隆格农场砂土渗透性浅析

杨丽娜 戴彦雄 吴学林

【摘 要】安哥拉梅农盖隆格农场地层主要为第四系松散覆盖的砂层，该种砂具有颗粒级配较差、粒径分布均匀，细粒土含量较高的特点。在该地段成井以满足生产生活的需要成为勘察工作中面临的重要工程地质问题。本文通过在该农场勘察过程中所进行的相关抽水试验及土工试验工作，就该种特征砂土地层的渗透性质及利用该种砂土含水层所进行水文凿井可能遇到的一些问题进行了分析。

【关键词】 砂土 抽水试验 渗透性质 需注意的问题

0 引言

安哥拉梅农盖隆格农场位于安哥拉宽多-库班戈省省会梅农盖以东约80km的隆格镇，根据该地段区域地质资料及勘测情况，该地段地层情况主要为上覆砂层及下部基岩的二元结构，该种地段的地层特点主要是上部透水，易汇集地表水及大气降水；下部隔水，易使地下水赋存于上部覆盖层之中。该地段地下水主要靠大气降水与拟建场地侧的隆格河补给。

由于该农场需要进行机井的建设，故在该农场勘测工作过程中，进行了对该种砂土的抽水试验，结合抽水试验及土工试验的相关结果，结合試验过程中所遇到的相关问题，对该种砂土覆盖层的渗透性质及利用该种含水层所进行水文凿井可能遇到的土性问题进行了分析。

1试验地段赋水覆盖层简况

梅农盖农场第四系松散堆积物主要以中细砂～粉细砂层为主，该种砂目前成因还有争论，其特点主要有以下几个方面：（1）矿物成分单一，90%的矿物成分为石英。（2）颗粒级配差，粒径组成单一，该类砂的颗粒粒径主要集中在0.5～0.075mm之间，可以占到总含量的80～90%。（3）砂层分布差异主要取决于细粒土即粒径小于0.075mm的颗粒的含量。故非洲西海岸砂层在水文性质方面如渗透系数等方面显示出相似的特征。

2试验地段的地质及水文气象简况

（1）地质简况

试验点分别位于缓坡丘陵、冲洪积阶地及退化漫滩之上，覆盖层主要以粉细砂～中细砂层为主，根据勘察的结果，试验地段覆盖层较为深厚，厚度大于50m。该地段覆盖砂层砂颗粒主要集中在0.5～0.075mm之间，含量约79%～88%之间，细粒土即粒径小于0.075mm的颗粒的含量约在11%～19%，且具自上而下含量逐步增大的特征。根据前期勘察，地下水赋存于该地段砂层中，区别于试验孔距河流的距离，其水位变化较大，约在2.4m～10.0m之间。

（2）水文气象简况

试验点所在地区属高温半干旱气候，每年4～10月为旱季，11月至次年3月为雨季。年平均最高气温为29.4℃，年均降水量为800mm左右，年雨、旱季降水量极差约205mm。

该区域地下水主要靠大气降水及河水补给，河流表面流速约0.5 m/s，单宽流量约5.5m3/s，且雨旱季差异不大。根据工程地质测绘及勘察工作的结果分析，由于该区域所处地段均为松散砂类土堆积层，为河流提供了相对较好的补给与排泄环境，雨季大气降水量大时，河水通过地下潜流的方式补给地下水，抬升地下水位；旱季大气降水量小时，地下水回流补给河水。故虽有旱季雨季之分，该区域河流却能保证基本不会断流，且水位、流速均能保证相对稳定。

3水文试验简况

本次共进行了4组抽水试验，经过勘察，由于该地段砂土覆盖层总体较厚，四个试验点位置均未揭穿覆盖层，故该抽水试验建模时选取了潜水非完整井的水文模型。

（1）抽水试验过程

本次试验对每个试验孔依据泵量的不同进行了两个降深的试验工作，同时进行了抽水、及停泵后的动水位测量工作，同时按照2个小时的间距进行了水温及气温的观测工作。

（2）抽水试验结果

根据对四个抽水试验点的抽水试验结果，四个试验点的抽水试验结果如下：1号试验点，降深0.622m，渗透系数4.267m/d，降深1.214m，渗透系数4.262m/d，渗透系数平均值4.264 m/d；2号试验点，降深0.511m，渗透系数4.613m/d，降深1.028m，渗透系数4.594m/d，渗透系数平均值4.604 m/d；3号试验点，降深4.699m，渗透系数1.829m/d，降深2.882m，渗透系数2.008m/d，渗透系数平均值1.919m/d；四号试验点，降深0.766m，渗透系数3.648m/d，降深1.380m，渗透系数3.613m/d，渗透系数平均值3.631 m/d。场区粉细砂含水层的渗透系数在1.9～4.6m/d。

依据对四个抽水试验点所做的水温及气温观测，四个试验点自早间气温的18度左右升高到中午的极端气温37度左右继而下降到夜间气温的20度左右，水温始终在22度～23度之间徘徊，变化不大。

（3）对抽水试验结果的分析

a）根据现场试验结果对比《工程地质手册》（第四版）中所给出的各类土渗透系数的经验值表，一般的粉质粘土的渗透系数约1.04×10-4～5.18×10-3m/d，粉砂的渗透系数约5.18×10-2～1.04×10-1 m/d，细砂的渗透系数约在1.04×10-1～5.18×10-1 m/d，中砂的渗透系数约0.52～2.07 m/d，粗砂的渗透系数约在2.07～5.18 m/d，砾砂的渗透系数约在5.18～15.55 m/d。可以看出，该场地砂层的渗透系数与常规土类的渗透系数存在差异，普遍偏大，甚至可以达到常规粗砂的渗透系数级别，显示出渗透性更强的特征。

b）根据对其动水位抽水过程及水位恢复过程中的观测，其动水位在停泵恢复时比在开泵抽水时稳定要快。一般在开泵抽水时，动水位需要60分钟左右能够基本保持稳定，完成总体降深的95%；而停泵恢复时动水位仅需要30分钟左右能够基本保持稳定，完成水头恢复的95%。总体上，停泵时比抽水时水头稳定快，显示出该地层涌水量较大，渗透性强的特点。

c）根据对气温与水温的观测结果，该地段地下水水温较为稳定，随气温变化不大，这种地下水温稳定的性质显示出地下水隐藏丰富，补给迅速的特点。

4抽水试验中的问题

1）在抽水试验过程中，会出现井水受砂土中的细粒土渲染，变色的情况，与此同时，会出现淤井的情况。经过分析，主要是该地段松散覆盖砂层由于粒径较细，且粒径级配较为均一，在水的渗透压力的作用下，易产生结构破坏，从而透过砾料进入井管内。

2）在抽水试验过程中，当采用功率即方量较大的泵时，出现上述情况的可能性要比采用功率较小的泵几率高。

5针对抽水试验结果及所遇到的问题对在该地段成井的建议

针对抽水试验所遇到的问题，结合对该种砂土性质的认识，笔者认为在该地段成井需解决好反滤与减小渗透作用影响两方面问题。

1）在成井过程中需采用透水孔较细的井管，同时采用低级配的滤料，包好滤砂网，加强反滤效果。

2）在成井过程中需加厚井管四周滤料的厚度，加强反滤效果。

3）在使用过程中尽量选择小泵量的泵，使用期间保持小降深、多频率，尽量避免渗透力对井管周围土层的扰动。

6结论

安哥拉梅农盖农场上部第四系松散覆盖砂层渗透性质较为特殊，显示出渗透性能强，透水性好，补给迅速的特点，在该地区成井，不能照搬国内的经验，需结合现场试验指标，合理确定渗透参数，并加强反滤与减小渗透力的相关措施。

参 考 文 献

[1] 戴彦雄. 安哥拉Cuando Cubango省Longa水稻农场开发建设项目工程地质勘察报告书. 西安：机械工业勘察设计研究院，2011.12.

[2] 常士骠，张苏民，等. 工程地质手册（第四版）. 北京：中国建筑工业出版社，2007.

[3] 水利水电钻孔抽水试验规程（SL320-2005）. 北京：中国水利水电出版社，2005.