关于地热井抽水试验中“井损”的一些探讨——以河北省安国市代表性地热井为例

抽水试验是确定含水层水文地质参数最常用的技术方法,在水文参数计算中必须考虑井损问题。以河北省安国市地热井为例,进行该井为抽水孔进行单孔三降深抽水试验、并带两个观测孔的孔组抽水试验,通过采用不同的稳定流公式对该地热井进行渗透系数的计算对比,并利用三种井损计算公式对该孔的井损值进行计算分析,同时探究了井损的相关影响因素。结果可知：水文地质参数单孔降压试验计算中若不扣除井损值,则求得渗透系数明显偏小。采用单孔三降深实测降深值计算的渗透系数过小。一般经常采用抛物线方程法、三次曲线方程法两种井损计算法。对不同地区、不同热储的代表性地热井进行应用对比可见,单孔三降深试验采用稳定流公式计算时必须要消除井损后再进行参数运算,采用抛物线法计算的渗透系数整体比采用三次曲线方程计算的结果偏大,抛物线法计算的渗透系数更能反应地层真实渗透能力。影响井损的因素主要有一般有井径、成井结构、滤料层的有效粒径、洗井质量(洗井不彻底井损值占比就大)及成井工艺,同时含有较多的随机因素。     

应用电测深成果计算水文地质参数

本文探讨了利用电测深的视电阻率（ρ2）参数及含水层的电阻率（ρ）求取渗透系数（K）等水文地质参数问题。文中介绍了南京东郊水源地,根据抽水试验计算的渗透系数（K）与含水标志层的电阻率进行回归分析,共设计了五种回归模型,回归系数以最小二乘法实现估算。结果表明,K与Ps的相关关系以指数函数的回归模型为最好,其相关系数为0.78。据此,绘制了含水层渗透系数等值分布图,用以评价该地区的水文地质条件,经与勘探抽水试验成果对比,证明这种方法是有实际应用价值。      

巨厚非均质潜水含水层抽水试验及参数计算

渗透系数决定了深基坑工程涌水量的估算及止水帷幕的型式,影响工程安全及造价,对富水地区深基坑工程建设具有重大的意义。对于非均质含水层组,现有的解析公式中,很难找到合适的方法计算水文地质参数,特别是垂直方向的渗透系数。通过在现场施作临时止水帷幕,利用帷幕的绕流阻水作用进行抽水试验,模拟基坑开挖过程中的降水问题,再建立水文地质概念模型和地下水流数学模型,并利用三维有限差分数值模拟软件反演出各层渗透系数,最后通过验证性抽水资料对模型进行了验证,为福州一临江巨厚砂卵石地层地铁车站的围护结构设计中地下水控制提供了设计参数。该试验和数值模拟结果可为类似工程参考。     

南通市南山湖综合楼基坑工程降水数值模拟分析

基坑降水的成功与否,关系到整个基坑的安全。南通市南山湖综合楼基坑开挖过程中虽建立了止水帷幕,但仍需对基坑降水的方案进行安全评估。采用MIDAS/GTS数值分析软件建立三维渗流模型,通过对现场单井抽水试验进行模拟分析,综合地勘报告中室内试验渗透系数和抽水试验的渗透系数,反向推演出符合工程实际的渗流边界函数和渗透系数;然后利用反推得到的计算参数,建立三维渗流模型,模拟群井抽水状态下水位降深与时间的变化关系,对群井降水效果进行分析,验证降水井设计是否合理,指导基坑土方的开挖。     

基于变渗透系数的深基坑单井抽水沉降研究

地下水抽采是造成地表沉降的重要原因。基于弹性多孔隙介质Konzeny-Carman渗透模型,考虑地层在抽水过程中变形导致土层内部物理力学性质的改变,建立了基于土体应变的变渗透系数模型,并引入了渗透影响系数概念。运用有限元多物理场耦合软件COMSOL建立模型,采用Darcy渗流模式与弹性多孔隙介质完全耦合方法,研究了抽水过程中地层沉降量与渗透影响系数以及渗透系数的变化规律,并与实测沉降值进行对比。研究表明,采用考虑土体变形的变渗透系数模型所计算的沉降量与实测沉降变形较好地吻合,该模型能更好地反映抽水过程中沉降动态过程。     

济南富水孔隙黏性土地层渗透性试验研究

以济南市轨道交通R1线大杨庄站主体基坑降水工程为例,研究表明发育于济南区域孔隙黏性土地层黏性土内具有独特的空间网状孔隙、孔洞结构。通过4种渗透性试验成果对比分析,室内试验、声纳渗流试验测定的渗透系数均较小,与实际地层渗透能力相差很大;抽水试验与回灌试验测定的渗透系数相近,远远大于一般黏性土的渗透性,渗透系数随着回灌压力的增加而呈线性提高,回灌引起周边地下水位上升较小,影响范围有限,符合济南孔隙黏性土地层的富水性强和渗透性好特性,具有独特性和鲜明的区域特点。相关试验成果可以为相关区域基坑降水与回灌设计、施工和泉水环境保护提供参考。     

气压式振荡试验确定地层渗透系数适宜性

为评价滨海地区海（咸）水入侵区不同类型地层渗透性,提出振荡试验适宜模型选择方法。利用Geoprobe系统对不同平面位置地层实施了气压式振荡试验,部分点位进行了分层测试;利用配线法计算地层渗透系数。结果表明:当试验目标层为承压含水层时,利用Butler模型分析欠阻尼振荡试验,KGS模型分析过阻尼振荡试验,均可获得良好的计算结果;当试验目标层为弱透水层时,KGS模型可用于过阻尼振荡试验的数据分析,但计算结果会受到相邻高渗透性含水层以及钻孔编录不准确的影响。地层渗透性等级未知条件下,需根据地层类型、介质岩性、测试井结构和水位恢复过程曲线特征选择适宜的振荡试验分析模型,以准确获取地层渗透系数值。     

武汉长江Ⅰ级阶地含水层水文地质参数研究及工程应用

武汉地区长江Ⅰ级阶地含水层在水流等沉积动力的分选作用和上覆土层压力的固结作用下,其渗透系数必然存在各向异性。因此,基于含水层渗透系数的各向同性和以单井稳定流抽水试验得到的含水层水文地质参数所完成的基坑降水设计亦必然与工程实际存在差异。通过现场分层抽水试验、群井抽水试验,结合三维数值模拟反演计算,得出了武汉长江Ⅰ级阶地各含水层水文地质参数的基本规律和特性,即：各含水层渗透系数自上而下逐渐增加且表现为各向异性,其水平渗透系数大于垂直渗透系数,其比值介于1.6～2.6之间。工程实例表明,采用各向异性的水文地质参数和三维渗流分析进行的超深基坑降水设计,结果更接近于实际,且有利于降低工程造价和基坑周边环境损伤,亦有利于节约宝贵的地下水资源。     

基于抽水试验的深基坑降水方案优化调整与实施

南京一过江隧道明挖段为超深基坑,有深厚强透水砂层,含水层厚度大、渗透系数大,接受长江水补给,基坑采用悬挂式止水帷幕,涌水量大,在降水井施工过程中,通过洗井试抽发现原降水方案不能满足降水要求,且偏差非常大。为确保基坑安全、顺利施工,现场边施工降水井边开展原位抽水试验,通过对试验数据的分析,并借助三维数值法进行参数反演及降水模拟,及时对开挖深度大的JD1、JD2节段的降水井管径、数量、水泵配置进行了调整。基坑内抽水试验反演的参数远大于原方案参数,实际基坑涌水量高达91000 m³/d,是原降水方案预估值42000 m³/d的2.2倍,由于及时科学地调整了降水方案,在总井数增加不多的情况了,将坑内水位降至基底以下,保证了基坑的顺利实施,充分说明了抽水试验及方案的优化调整在降水实施过程中的重要性。     

黄土地区抽水试验实例与结果分析

结合某地铁站岩土工程勘察抽水试验的实践,介绍了采用抽水试验测定黄土层的渗透系数、影响半径的实例,提出了针对黄土地区综合渗透系数以及水位观测孔布设方法的建议,为黄土地区基坑降水提供借鉴.     

长江漫滩区明挖隧道基坑降承压水优化分析

现阶段,基坑降水设计多通过理论计算结合数值模拟进行,然而,在保证安全的前提下,总抽水量仍具有优化空间。基于此,以江阴靖江长江隧道江北明挖基坑第二承压含水层降水施工为例,采用线性规划与数值模拟相结合的方法,在利用抽水试验反演渗透系数的基础上,通过数值模拟获取了构建线性规划模型的主要参数,求解了总抽水量最小时需开启的井点及对应抽水量,并与实际施工进行了对比。结果表明,在构建线性规划模型时,考虑的井数越多,管井位置越合理,得到的总抽水量和降深通常越小;对于开挖深度渐变的明挖隧道基坑,在挖深大区段抽水效率最高,此时挖深较浅区段的降水需求可能自然得到满足;降水优化可大幅降低开启井数、总抽水量和环境影响。     

基于遗传算法-支持向量机的滑坡渗透系数反演

求解库岸边坡岩土体的渗透系数是研究滑坡渗流场及多场演化的基础,一般通过原位试验和室内试验求得,但试验成本较高且试验位置具有一定的随机性。本文以三峡库区马家沟滑坡为例,提出一种利用地下水位动态观测资料反演滑坡岩土层渗透系数的方法。具体步骤为:（1）依据滑坡的勘察资料和水位观测数据,构建滑坡数值模型;（2）利用SPSS生成不同渗透系数正交试验组合,并将渗透系数代入数值模型中计算监测井的水位,得到不同渗透系数及其对应的模拟水位数据;（3）应用遗传算法优化的支持向量机构建坡体模拟水位与渗透系数的非线性映射关系,再通过代入实际动态监测水位值求得滑坡岩土层的渗透系数;（4）将求得的渗透系数代入数值模型,用计算的模拟水位与实际观测水位进行对比验证。研究结果表明:遗传算法优化的支持向量机具有良好的学习预测效果,能准确预测渗透系数与水位的关系。该反演方法具有高效、准确的优点,反演结果的精度满足实际应用需要。     

扬中金源时代购物中心基坑降水数值模拟分析

基坑降水的成功与否,将对基坑开挖和周边环境产生重要影响,因此有必要对基坑降水方案进行评估。针对扬中金源时代购物中心基坑降水问题,采用MIDAS/GTS对基坑降水效果进行研究。首先,依据地勘报告中提供的土体渗透系数,结合单井、双井抽水试验结果,反演出MIDAS/GTS中需要的土层渗流系数和边界函数;然后利用反演得到的参数,建立了考虑回灌井补水效应的三维基坑降水效果分析模型,模拟基坑内水位降深与时间的变化关系,并对基坑降水效果进行分析和评估,以期指导土方开挖工程的施工。     

管井降水技术在深基坑涌水事故处理中的应用与启示

江苏残疾人康复中心项目基坑涌水事故是因前期降水方案设计和降水施工质量控制不到位而导致,事故处理过程中通过对项目所在地地层资料深入分析,该地区为典型的长江漫滩二元地质结构,主要含水层为巨厚砂层,充分考虑该地区含水层厚、渗透系数大的特点,合理布置降水井数量及深度。对基坑内已施工的不合格降水井作报废处理、严控施工质量和运行管理,成功地解决了基坑涌水事故。本文详述了该项目事故发生和解决过程,为类似工程提供有益经验。     

武汉一级阶地基坑降水引起土层水位变化及压缩变形研究

武汉一级阶地地层具有典型的二元结构特征,从浅层至深层土体渗透性逐渐增加,在基坑工程开挖降水过程中,随着疏干含水层水位的下降,各层土体水位变化特点各不相同,水位的变化影响着土体固结的压缩变形。采用现场群井抽水试验的方法,通过在抽水试验期间对不同深度含水层水位的观测及不同深度土体沉降的监测,结合各层土体性质及相关理论对武汉一级阶地基坑降水引起的土层水位变化及压缩变形规律进行研究。结果表明,武汉一级阶地基坑降水水位变化存在着明显的时空效应,沉降与水位变化密切相关,且沉降过程中土层中出现架空效应。     

磁共振探测估算含水层渗透系数的原位试验研究

通过一个完整的磁共振探测（MRS）、钻探、抽水试验过程,开展了MRS估算含水层渗透系数的原位试验研究。在分析MRS估算渗透系数准确性的基础上,系统剖析了引起准确性差异的主要因素,并对进一步提高估算效果提出了建议。结果显示：（1）采用现阶段常用的参数设置,与抽水试验计算值相比,MRS估算渗透系数的差值为抽水试验计算值的17.59%。（2）MRS推断的含水层顶板、底板埋深与钻孔揭示的信息相比,差值分别为4.11m、1.03m,表明其对估算渗透系数准确性的影响较小。（3）CP值是影响估算准确性的重要因素,其值为10-9数量级符合大多数地层的特点。另外,通过在已知渗透系数的钻孔附近进行MRS,从而获取CP参考值,应用该值估算的渗透系数准确性高于常用的参数设置。（4）指数a、b设置方面,应用Seevers公式（a=1、b=2）的估算效果优于Kenyon公式（a=4、b=2）。本成果有助于提高MRS估算渗透系数方法在野外条件下的适用性。     

解析法与数值法在水电站防渗墙效果评价中的运用

四川省大渡河上某水电站目前正处于施工阶段,大坝基坑防渗墙已基本完成施工,但基坑涌水量较大,为评价防渗墙的防渗效果,在两防渗墙间开展了2组抽水试验.根据研究区边界条件,利用综合井函数法初步求取了基坑砂砾层的水文地质参数,并在此基础上采用数值法(groundwater modeling system, GMS)建立水流模型,进行参数的识别、验证,研究表明综合井函数法得到的砂砾含水层渗透系数为19.13~32.24 m/d,GMS拟合得到的渗透系数为26.00 m/d.此外,数值模拟拟合得到的主、副防渗墙渗透系数较小(0.01~0.02 m/d),说明两防渗墙防渗效果较好.      

三峡库区泄滩滑坡非饱和渗流分析及渗透系数反演

泄滩滑坡的水文地质结构比较复杂,滑体、滑带及滑动影响带为多孔连续介质,透水层基岩为裂隙介质。采用等效连续介质模型模拟裂隙岩体,建立了泄滩滑坡饱和－非饱和渗流的有限元计算模型。然后采用BP网络对非饱和有限元渗流计算进行了模拟,并根据蓄水期水库水位及滑坡体地下水位监测资料,采用遗传算法对泄滩滑坡各地层渗透系数进行了反演。反演的滑体饱和渗透系数为4.89?10?2 cm/s,与现场原位试验值1.78?10?2 3.2?10?2 cm/s相当;反演的滑带饱和渗透系数为4.66?10?5 cm/s,远比室内试验值2.74?10?7 5.73?10?7 cm/s大。这种差异在一定程度上反映了土体参数的尺度效应。     

水力层析法刻画非均质含水层K与S采样时间优化设计

水力层析法(hydraulic tomography,简称HT)是一种高精度刻画含水层非均质性的抽水试验新技术,通过在不同地点及深度进行多组抽水试验并收集含水层水位变化资料,进行地下水流数值反演,对水文地质参数的空间分布做详细的识别。由于观测水位数据随着时间变化与渗透系数K、储水系数S的相关性不断变化,因此运用不同时刻水位数据反演参数K与S精度不一样。基于水力层析理论,采用剖面二维承压含水层数值模型研究了时间采样对估计参数K与S精度的影响。研究结果表明,随着采样时间的增大,渗透系数K的估计逐渐变好,最后趋于一个稳定值;在K已知条件下,采样时间t0(t0定义为JACOB直线图解法中s-lgt曲线直线段的延长部分与lgt轴的交点所对应的时间)时刻之前,储水系数S的估计随着采样时间的增加而变好,t0之后随着采样时间的增加反演效果变差。     

多功能孔压静力触探在基坑工程降水设计中的应用分析

针对南京长江四桥漫滩沉积土,分别进行了室内试验和多功能地震波孔压静力触探（SCPTU）原位测试,从SCPTU应用于场地复杂地层 的精细划分、长江漫滩沉积黏性土透水性能的评价和预测渗透系数kh 3个方面进行了详细分析,试验结果表明：综合利用 多功能SCPTU测试qt、fs、u2 3个参数可以对具有高度分层性和不均匀性的长江漫滩沉积土进行精确分层,对不同性质土 层界面、同一土层内透水或不透水夹层进行精确探测;利用SCPTU钻进过程中的孔压消散试验功能,可以对复杂的混合土层的透水性能进行评价;基于SCPTU的渗透系数kh预测值均具有一定的离散性,一般比室内试验结果高1～2个数量级,Burns & Mayne方法预测值可以作为工程初设阶段的参考值;SCPTU的应用为基坑工程降水设计提供了一种简便、快捷的新型技术手段。