水利水电工程中钻孔压水试验管路压力损失实用性分析

谢世林

摘   要：在水利水电工程建设中需要通过钻孔压水试验对工程区域岩层的渗透性进行评价，但是在试验过程中可能会产生一定的管路压力损失，其损失是否会对现场试验结果以及评价结果产生影响是一个需要考虑的问题。因此本文采用了不同的分析方法在不同岩层特点以及不同吕荣值条件下的管路压力损失进行研究。

关键词：水利水电工程;钻孔压水试验;管路压力损失

目前国内外虽然对钻孔压水试验中是否需要考虑管路压力损失问题已有所规定，但是如简单的直接根据现行规定对管路压力损失进行笼统的分析会对现场试验操作產生一定的影响，因此需要结合实际情况采用不同的分析方法，对管路压力损失对现场试验数据以及岩层渗透性的评价结果进行对比分析，以准确把握在不同情况下管路压力损失的具体影响程度，从而为钻孔压水试验的有效有序开展奠定良好的基础。

一、采用经验公式计算分析管路压力损失

（一）设定计算参数

在计算时根据相关试验规范要求，应将工作管路设定为材质及直径均一致，且对管路连接位置所产生的压力损失应采取忽略不计的处理方法[1]。为了便于计算分析，按照相关规范要求以及水利工程建设经验，将钻孔压水试验中0到20m试验段的压力值设定为0.6MPa，而当试验段达到20m以上时，则应1MPa作为压力值。在对管路压力损失进行计算时岩层透水性分别设定为从中等到极微透水的4个不同级别，并通过固定透水率方式进行计算分析，对从5m到100m之间的管路分别进行计算，计算间隔为5m。根据设定的工作管路直径以及试验段长度等可以对流体在不同透水率条件下在工作管路内的流速进行计算，而在计算管路压力损失时则应以透水系数、钻孔深度等参数为基础。

（二）分析计算结果

在透水率在5Lu以下时，工作管路长度即使超过100m所产生的压力损失也仅为0.0072MPa，与1m水头相比明显较小，因此可以对其做忽略不计处理。在透水率达到10Lu时，如果管路长度在25m以内，其压力损失应明显比1m水头小，仍可做忽略不计处理。而方管路长度超过25m后，应按照每30m增加1m水头的处理方式计算管路压力损失。而当透水率达到10-15Lu以及15-20Lu时，其代表值应分别去13Lu及18Lu，并按照每增加10m工作管路长度增加1m水头的方式计算管路压力损失。

二、通过现场实测分析管路压力损失

（一）现场试验

通过现场实测能够对钻孔压水试验过程中对产生的管路压力损失是否会对试验数据以及岩层渗透性的评价结果产生影响进行更加准确的研究。在本次测试中设定水利水电工程岩层为微透水以及极微透水，试验中设置有压力表2个，其中一个压力表按照试验钻孔压水规范要求被设置与进水管上，以记录测试压力数据;而另一个压力表被设置连接在试验段上，以便对压力值分别进行测压。同时在试验中使用40m长的压力管。

在试验过程中首先将试验设备连接就位，然后通过气囊式栓塞充气以实现对试验孔段的模拟。试验人员应对试验设备进行检查试压，以防止试验设备有漏水情况的存在[2]。压水试验应将压力设定为0.5MPa级，在试验过程中应首先稳定压力1min，然后按照每10S一次的频率分别读取两个压力表所显示的数值，且应保证有效读数达到6组以上。自后应将压力级升高至1MPa，继续进行试验检测。同样应按照每10S读取一次的频率对两个压力表显示的数值同时进行读取，且有效读数应达到6组以上，以提高试验数据的准确性。

（二）分析试验数据

通过对试验数据的分析方向，当钻孔压水试验时的压力为0.5MPa级时，两个压力表的读数平均值分别为0.507MPa以及0.508MPa，差值仅为0.001MPa，是压力设置值的0.2%。由于压力表按照相关规定达到0.05MPa即可，而0.001MPa明显小于0.05MPa的量程范围，因此该差值无法被有效测量，说明无法有效记取该状态下的管路压力损失[3]。而当钻孔压水试验的压力升高值1MPa时，设置于进水管上的压力表读数的平均值为0.963MPa，而与试验段相连的压力表读数的平均值为0.991MPa，两个压力表读数均值差为0.028，是压力设置值的2.8%，同样属于较小的差值。而且必须注意造成两个压力表读数差异的原因还包括试验仪器精度以及水体流动的滞后效应等因素，其对试验数据所产生的影响比管路压力损失更为明显。

通过对现场实测试验的综合分析发现，当压力管长度为40m时，无论将其连接于试验段测压管上或者连接于进水管上所产生是压力变化均不明显，且其对试验数据的影响程度甚至小于水体流动所产生的压力滞后因素以及测试仪器精度因素。当吕荣值在5Lu以下时，对100m长的管线所产生的压力损失也可以采取忽略不计的处理方法。因此虽然在相关规范中要求及时在微透水以及极微透水状态下仍需计算管路压力损失值，但其实这种处理方式在实践操作中并不具备实用性。根据以上试验分析可知，在水利水电工程现场开展野外钻孔压水试验时，在已知试验段岩层渗透性为微透水以及极微透水条件下，可以不对管路压力损失进行计算，而直接将压力测量值作为计算渗透系数的取值。

三、总结

钻孔压水试验是评价水利水电工程岩层渗透性的重要试验方法，通过现场实测以及经验公式计算分析数据对比分析发现，如仅有略微差异并不会对岩层渗透性的评价结果以及施工产生明显影响，因此为了便于开展现场试验操作、保证试验数据以及评价结果的客观性和准确性，应根据不同的吕荣值以及具体的岩层渗透性特点对管路压力损失采取不同的处理方式。

参考文献：

[1]杨光，胡宁，刘时琦，贾桢.水利水电工程中钻孔压水试验管路压力损失实用性分析[J].水利水电工程设计，2019，38（4）：45-47.

[2]许凯凯.水电水利工程钻孔压水试验国内规程与国际标准对比分析[J].勘察科学技术，2019（4）：7-13.

[3]刘清波.碾压混凝土坝钻孔取芯压水试验及成果分析[J].水利水电快报，2020， v.41;No.825（9）：95-97+106.

3639501908290