摘要：壓水實(shí)驗(yàn)在大壩勘察工作中，是一個(gè)非常重要的滲透實(shí)驗(yàn)。本文從現(xiàn)場實(shí)際操作出發(fā)，對(duì)實(shí)驗(yàn)儀器的維護(hù)保養(yǎng)以及具體的實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行了一些經(jīng)驗(yàn)性的歸納和總結(jié)。
　　關(guān)鍵詞：壓水實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)操作。
　　
　　
　　在大壩勘察中，滲透實(shí)驗(yàn)是一項(xiàng)重要的實(shí)驗(yàn)。而在滲透實(shí)驗(yàn)中，壓水實(shí)驗(yàn)又是一個(gè)主要的測定巖石地層滲透性的實(shí)驗(yàn)手段。隨著科技的進(jìn)步，計(jì)算機(jī)和電子數(shù)據(jù)采集儀器的運(yùn)用，使實(shí)驗(yàn)更加準(zhǔn)確可靠，實(shí)驗(yàn)向著自動(dòng)化，智能化的方向發(fā)展。然而，在應(yīng)用這自動(dòng)化的實(shí)驗(yàn)儀器當(dāng)中，針對(duì)這些自動(dòng)化的實(shí)驗(yàn)儀器的維護(hù)和保養(yǎng)，以及一些常規(guī)操作中存在的問題，仍然不能忽視。
　　華北有色工程勘察院長年在亞洲及非洲多個(gè)地區(qū)和國家進(jìn)行水壩的地質(zhì)勘察工作，積累了不少經(jīng)驗(yàn)。本文在這些經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，就實(shí)驗(yàn)中存在的一些問題進(jìn)行了經(jīng)驗(yàn)總結(jié)。
　　一、實(shí)驗(yàn)儀器的維護(hù)保養(yǎng)
　　1、計(jì)算機(jī)
　　實(shí)驗(yàn)用計(jì)算機(jī)是筆記本電腦，注意保護(hù)計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，避免由于計(jì)算機(jī)損壞而丟失實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，建議盡量少的安裝其他軟件。
　　除了安裝壓水用程序和打印機(jī)程序外，建議不安裝其他程序。保證計(jì)算機(jī)的運(yùn)行速度和防止計(jì)算機(jī)病毒入侵。
　　2、數(shù)據(jù)采集儀器
　　由于實(shí)驗(yàn)是在野外惡劣條件下進(jìn)行，所以應(yīng)該非常注意采集儀的工作環(huán)境對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。同時(shí)，應(yīng)該注意對(duì)儀器的保護(hù)。
　　注意避免高溫照射，儀器工作環(huán)境一般在50°C以下。
　　注意防水，防雨，防潮。避免磕碰。
　　3、傳感器
　　壓水實(shí)驗(yàn)儀器的壓力傳感，是靠油壓活塞實(shí)現(xiàn)的。管路里的水壓，作用于傳壓活塞里的栓塞，栓塞再通過液壓油傳遞到壓力表和壓力傳感器。這樣就實(shí)現(xiàn)了水壓的顯示和記錄。在這個(gè)過程中，液壓油起到傳感壓力和潤滑活塞的作用。
　　在使用過程中，由于活塞和栓塞之間存在縫隙，栓塞又和水流直接接觸。所以經(jīng)過一段時(shí)間的使用后。液壓油會(huì)有一定量的消耗和流失。再者，如果裝入液壓油的量不合適，室外溫度的晝夜變化會(huì)引起液壓活塞各部件的熱脹冷縮，也會(huì)造成液壓油一定的流失。因此需要及時(shí)更換維護(hù)。一般，一個(gè)星期更換一次為易。
　　4、管路
　　管路包括橡膠連接管路和流量記錄儀器的管路。
　　應(yīng)該保證管路連接處的密封完好，不能出現(xiàn)漏水、漏壓的情況。
　　避免橡膠管路由于彎曲折壓，損失壓力和出現(xiàn)渦流情況。
　　5、止?jié){栓塞裝置
　　包括外部橡膠膨脹止水部分和內(nèi)部通水管路。
　　外部橡膠膨脹止水裝置，一般承受1—2MPa壓力，是實(shí)驗(yàn)中一個(gè)非常重要的部件，它的止水效果直接影響著實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。如果止水效果不好，水會(huì)從止?jié){塞流走，造成測量的流量錯(cuò)誤，甚至孔口返水，實(shí)驗(yàn)失敗。所以對(duì)橡膠部分應(yīng)該注意保護(hù)。在現(xiàn)場放置時(shí)，避免高溫直射。避免重壓。
　　6、壓力泵
　　在國際實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)中，壓水實(shí)驗(yàn)都是要求在不同的恒定壓力下測定實(shí)驗(yàn)段的單位時(shí)間內(nèi)的流量。因此實(shí)驗(yàn)用壓力泵必須能夠供給實(shí)驗(yàn)需要的恒定壓力。在實(shí)驗(yàn)中，應(yīng)該選擇合適功率的恒壓水泵。不能使用脈沖或往復(fù)式水泵。同時(shí)，應(yīng)該保證供給水泵的電壓穩(wěn)定。建議水泵的電源不能同其他大功率用電設(shè)備共用。或在實(shí)驗(yàn)中，避免開關(guān)其他用電設(shè)備。
　　二、實(shí)驗(yàn)操作中的常規(guī)問題經(jīng)驗(yàn)總結(jié)
　　1、實(shí)驗(yàn)段的選取
　　在滲透實(shí)驗(yàn)中，壓水實(shí)驗(yàn)常與注水實(shí)驗(yàn)結(jié)合完成。
　　在滲透性大的地層，如卵礫石層、砂層和裂隙比較發(fā)育的巖石透水層等，用壓水實(shí)驗(yàn)方法時(shí)，壓力達(dá)不到，或者流量太大，超出儀器量程，就必須用定水頭注水實(shí)驗(yàn)完成。
　　在滲透性小的地層，如：黏土、粉土層。壓水實(shí)驗(yàn)無法封閉實(shí)驗(yàn)段，因此必須使用降水頭的滲透實(shí)驗(yàn)方法。
　　在滲透性不大的完整巖石層中。壓水實(shí)驗(yàn)可以封閉實(shí)驗(yàn)段，而且能夠?qū)��?shí)驗(yàn)施加恒定的壓力，測定其流量。因此用壓水實(shí)驗(yàn)。
　　實(shí)驗(yàn)中，止?jié){栓塞必須在完整巖石段上，保證其能夠完全止水。
　　根據(jù)國際通用標(biāo)準(zhǔn)，壓水實(shí)驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)段長度一般為5m左右，但不能大于10m，小于1m。而且在水壩勘察孔中，一般需要測定全孔的滲透數(shù)據(jù)，不能有空白地段。空白實(shí)驗(yàn)段應(yīng)該用注水實(shí)驗(yàn)補(bǔ)足。
　　在實(shí)驗(yàn)段選取的過程中，鉆桿的長度是調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)段位置的關(guān)鍵。也是實(shí)驗(yàn)段選取的影響因素。
　　鉆桿的算法：
　　已知下列條件情況下：
　　1）、止槳塞橡膠部分底部到止槳塞頂部距離為L1。
　　2）、鉆桿上端放置位置到鉆孔頂部的距離為L2。
　　3）、鉆桿放置位置到鉆桿頂部的長度為：L3。
　　4）、當(dāng)前實(shí)驗(yàn)時(shí)的孔深為：H。
　　5）、上一實(shí)驗(yàn)時(shí)的孔深為：H1
　　6）、根據(jù)上一實(shí)驗(yàn)段位置確定的鉆桿長度L。
　　7）、根據(jù)鉆桿確定的實(shí)驗(yàn)段上端位置H2
　　計(jì)算步驟如下：
　　Ⅰ、計(jì)算根據(jù)上一實(shí)驗(yàn)孔深H1確定的鉆桿長度L：
　　L=H1+L1±L2+L3
　　Ⅱ、根據(jù)現(xiàn)有鉆桿配置鉆桿長度L′，使L′接近L。
　　Ⅲ、用L′推算實(shí)驗(yàn)段上部位置H2。
　　H2=L′+L1±L2+L3
　　Ⅳ、如果H1<H2，則須把鉆桿在上部加高H2－H1的距離。如果H1<H2，則考慮實(shí)驗(yàn)段底部深度H與H2的距離是否符合實(shí)驗(yàn)要求的實(shí)驗(yàn)段長度，如果不符合就需要按照上述方法重新配置鉆桿。如果H4=H2，則實(shí)驗(yàn)段正好為從H1至H。
　　2、水位的確定
　　按照有關(guān)實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，壓水實(shí)驗(yàn)用的水位按照如下方法測得：在實(shí)驗(yàn)前，對(duì)鉆空抽水，流量達(dá)到穩(wěn)定后。開始進(jìn)行水位測量。10分鐘和30分鐘測量一次水位。水柱壓力使用第30分鐘測量的結(jié)果。
　　在一些地層無變化的地帶，可以用以下一些特殊的方法大致確定水位。
　　高程推算法：H1－H2=h。（H1為所在孔的高程，H2為已知水位，h為所在孔的水位深度。）
　　1）在無水位的深度，按無水位的情況計(jì)算實(shí)驗(yàn)用的水柱壓力。
　　2）在水位附近或水位以下，可嚴(yán)格
　　上述方法進(jìn)行水位的測量。
　　此方法還可以適用于一些孔位相隔不遠(yuǎn)，且地層無特殊變化而影響水位變化的情況的小區(qū)域。使用此方法，需要有一定的勘探經(jīng)驗(yàn)。還必須參照測量人員的實(shí)際數(shù)據(jù)綜合考慮。
　　對(duì)于水上孔，可以直接測量壓水儀器到水面的距離。得到水柱壓力。
　　三、實(shí)驗(yàn)過程中的操作步驟。
　　實(shí)驗(yàn)中應(yīng)該嚴(yán)格按照以下步驟進(jìn)行：
　　1) 洗孔。對(duì)鉆孔進(jìn)行清洗。清洗標(biāo)準(zhǔn)，為鉆孔中，有清水反出為標(biāo)準(zhǔn)。
　　2) 測量水位。
　　3) 計(jì)算得出止?jié){栓塞放置位置。
　　4) 按照計(jì)算結(jié)果下止?jié){栓塞。
　　5) 給止?jié){栓塞加壓。
　　6) 打開管路回流閥門。
　　7) 開啟壓力泵。
　　8) 接通傳感器和記錄儀電源
　　9) 打開計(jì)算機(jī)，開啟測試軟件進(jìn)行壓力和力量檢測。開始實(shí)驗(yàn)。
　　實(shí)驗(yàn)過程中，應(yīng)該特別注意以下幾個(gè)方面：
　　①時(shí)刻注意壓力情況。防止由于以外情況引起的壓力波動(dòng)。造成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)失真，浪費(fèi)實(shí)驗(yàn)時(shí)間。
　　②注意供水水箱內(nèi)水量。防止由于供水水量不足，造成實(shí)驗(yàn)中斷，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)失真。
　　③注意止?jié){栓塞壓力泵的壓力，防止由于止?jié){塞壓力不足，引起實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)失真甚至實(shí)驗(yàn)失敗。
　　④注意孔口情況，查看孔口是否返水。如果孔口返水，則可能是止?jié){栓塞密封不嚴(yán)，或者是止?jié){塞位置在裂隙帶上，密封不住實(shí)驗(yàn)段。
　　⑤注意周圍地帶或者其他臨近孔位是否返水。如果有此情況，可能是有大裂隙存在。
　　結(jié)束實(shí)驗(yàn)。包括實(shí)驗(yàn)成功和失敗后結(jié)束實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)失敗數(shù)據(jù)，也應(yīng)該把實(shí)驗(yàn)失敗的數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。并做好情況說明。
　　10) 保存數(shù)據(jù)，關(guān)閉計(jì)算機(jī)。斷開傳感器和記錄儀電源。
　　11) 關(guān)閉壓力泵。應(yīng)該在關(guān)閉壓力泵之前斷開傳感器和記錄儀電源，防止儀器燒壞。
　　12) 釋放止?jié){栓塞壓力。釋放止?jié){塞壓力前，關(guān)閉壓力泵。防止止?jié){塞在沒有膨脹壓力下，水流壓力損壞止?jié){塞。
　　13) 提出止?jié){栓塞。在提出止?jié){塞之前，應(yīng)該把止?jié){塞壓力釋放。
　　14) 結(jié)束實(shí)驗(yàn)。歸整儀器。整理實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。交到資料室。
　　四、小結(jié)
　　本文通過作者在實(shí)際的工作經(jīng)驗(yàn)出發(fā)，就壓水實(shí)驗(yàn)的現(xiàn)場實(shí)際操作及儀器的保養(yǎng)維護(hù)做了詳細(xì)的總結(jié)。望能夠給從事類似工作的朋友一些參考。
　　參考文獻(xiàn)：
　　[1].英國標(biāo)準(zhǔn)BS5930,場地勘察實(shí)施規(guī)范[S].
　　[2].美國標(biāo)準(zhǔn)ASTM,美國材料協(xié)會(huì)實(shí)驗(yàn)規(guī)范[S].