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【摘 要】本文简要叙述了单孔抽水试验渗透系数及基坑涌水量的计算，以供参考。
【关键词】含水层；隔水层；渗透系数；基坑涌水量
Calculation of single-hole pumping test permeability and pit discharge
Li Ming-yue, Li Jun-hong
(Southwest China Nonferrous Survey anf Design (Institute) Co. Ltd. Kunming Yunnan 650051)
【Abstract】This article briefly describes the single-hole pumping test of water permeability coefficient and calculation of Pit, for reference.
【Key words】Aquifer; Impermeable layer; Permeability coefficient; Pit discharge
1. 抽水试验
抽水试验的目的通常为查明建筑场地的地层渗透性和富水性，测定有关水文地质参数，为建筑设计提供水文地质资料。抽水试验按不同的分类依据可分多种抽水试验，其中按抽水钻孔与观测孔数量可分为：单孔抽水、多孔抽水及孔群互阻抽水；按试段与含水层关系可分为：分层（段）抽水、混合抽水；按钻孔揭露含水层的情况可分为：完整井抽水、非完整井抽水；按抽水量、水位降深与抽水延续时间的关系可分为：稳定流、非稳定流抽水。
2. 含水层、隔水层
自然界的岩石和土壤大多为多孔介质，它们本身的空隙性有很大差异，有些能含水，有些不含水。饱和带中的岩、土层，根据其给出水的能力，可划分为含水层与隔水层。含水层是指能够给出并透过相当数量水的岩、土体，如砂层、砾石层等。
隔水层是指那些既不能给出又不能透过水的岩、土层，或者它给出或透过的水量都极少。通常可分为二类：一类是致密岩石，其中没有或很少有空隙，很少含水也不能透水，如某些致密的结晶岩石（花岗岩、闪长岩、石英岩等）。另一种是颗粒细小，孔隙度很大，但孔隙直径小，存在的水绝大多数是结合水，在常压下不能排出，也不能透水。
3. 渗透系数（K）
渗透系数是综合反映岩、土体渗透能力的一个指标，其大小不仅取决于岩、土的空隙性，还取决于渗流液体的物理性质，通常可通过试验方法(包括实验室测定法和现场测定法)或经验估算法来确定K值。本文中结合实例针对单孔抽水、承压水、承压～无压条件下对渗透系数进行计算。
4. 基坑涌水量（Q）
抽水试验除查明地层渗透系和富水性之外，还有另外一个更重要的目的是依据各土、岩层水文地质参数计算其基坑涌水量，为建筑施工止水提供重要依据。本文按《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》（GB50307-1999）表8.5.8-2条形基坑出水量计算公式对基坑涌水量进行计算。
5. 工程实例
5.1 工程概况。
某轻轨交通工程第9个车站车，有效站台中心里程为右ⅡCK9+300.000，车站沿南北向布设于城市主干道下方，主体总长度140.1m，标准段外包宽度24.3m，地下三层，基坑深度21.9m，采用明挖法施工。为给基坑降（止）水提供设计参数，进行了单孔抽水试验，抽水孔设计深度30.50m，分一次降深。
5.2 地层条件。
据钻孔揭露，抽水场地0.0～2.5m深段为下水道窨井（应属填土分布段），其下分布地层为：
①层粘土：灰褐色，揭露深度2.5～6.1m，厚3.6m，饱和，可～软塑状，土质均匀，切面光滑，无包含物。
②层粉质粘土：兰灰色，揭露深度6.1～8.6m，厚2.5m，土质较均匀，无包含物，软塑状，饱和，中～高压缩性。
③层圆砾：兰灰色，揭露深度8.6～30.5m，厚21.9m，骨架颗粒约占65%，，粒径0.2～7.0cm，中密状态，砾石成份以玄武岩为主，其次为硅质岩、石英岩，磨圆度好，架间充填以砂、粘土为主。
该孔含水层为③圆砾层，为河流主河相沉积，骨架颗粒成份以玄武岩为主，粒径2～70mm，砾石含量约65%，架间填充物以砂土、粘土为主，厚21.9m（未揭穿）。上部的①层粘土和②层粉质粘土为隔水层。
5.3 抽水施工过程。
抽水孔实际钻探深度30.50m，属单孔抽水，分一次降深。孔径186mm，护壁管172mm，下置深度30.50m，其中8.0m下为花管过滤器，电潜泵下置深度12.0m，含水层为③圆砾（埋深8.6～30.5m）。采用10m3/h电潜泵开始抽水，水位量测用测绳和万用电表，水量用容积法。待抽水孔动水位趋于稳定后，用8小时结束第一次降深（S3）抽水，动水位深度8.65m，降深S3=8.65-4.6=4.05m，涌水量4.10L/S；稳定8小时进行水位水量量测后停泵观测恢复水至静止水位4.6m。整个抽水过程从正式开始起算共历时近16个小时，Q=f(S)曲线为正常曲线。
5.4 抽水试验计算。
5.4.1 计算假定。
地下水类型为微承压水，以层流为特征，含水层为③圆砾，其上①、②粘土、粉质粘土视为顶部隔水层，③圆砾未揭穿，抽水方式为单孔，非完整井。
5.4.2公式选取。
根据抽水孔边界条件及降深是否穿过上部隔水层，分别选用裘布依完整井承压～潜水运动方程乘以不完整井的校正系数和札马林承压水公式乘以不完整井系数：K= 0.732Q(lgR-lgr)(2Ha-Ma)Ma-h2aMal4Ma2Ma-l（用于第一次降深S3）
式中：
K——渗透系数（m/d）； Q——钻孔涌水量（m3/d）；R——抽水孔影响半径（m）；
r——过滤器半径（m）； S——水位降深（m）； l——过滤器工作部分长度（m）；
Ha——含水层有效带厚度（m）； Ma——影响带下界至含水层顶板距离（m）；
ha——动水位至影响带下界距离（m）。
5.4.3 参数计算。
抽水试验进行了一次降深，现分别将计算过程列出。
K=0.732Q(lgR-lgr)(2Ha-Ma)Ma-h2aMal4Ma2Ma-l （用于第一次降深S3）
S3=4.05 Q3=354.24 r=0.086 l=30.5-4.6-4.05=21.85
r1＝S S+1 r2由r1查表取值
r1＝S S+1= 4.05 4.05+21.85 =0.156查表 r2=1.21
Ha= r2（S+l ）
Ha ＝1.21×（4.05+21.85）＝31.34m
ha＝31.34-4.05＝27.29m
Ma＝31.34-8.60+4.60＝27.34m
K= 0.732×354.24×(lgR-lg0.086)(2×31.34-27.34)×27.34-27.29227.3421.85427.342×27.34-21.85
=1.251× (lgR-lg0.086)
R＝2S HaK，用“K”公式与“R”公式对算
结果：R＝8.1 31.34× 3.77＝88.05m
K＝1.251×（lg88.05-lg0.086）＝3.77m/d；
5.4.5 基坑涌水量计算。
该站建设拟开挖基坑长（a）约142.0m，宽（b）25.0m，深21.9m，地下水微承压、降水后转无压，现采用“大井” 法分别选用有关规范规程及手册相应计算公式对基坑涌水量进行估算：
按《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》（GB50307-1999）表8.5.8-2条形基坑出水量计算公式：
a)公式：Q=K［(2H-M)M-h2］· LR+1.366lg2RB
式中：L——条形基坑长度（m）； B——条形基坑宽度（m）；
其余符号意义及取值同前；
b)参数选取及计算
K=4；H=38.97； M=34.97； h=21.17；
R=444.47；L=142；B=25；
c)计算结果
将以上参数代入得
Q=4［(2×38.97-34.97)×34.97-21.172］· 142444.47+1.366lg2×444.4725
Q=4217.97×1.20
Q≈5062m3/d5.4.6 基坑降（止）水参数建议。
（1）依据抽水试验获取的各项参数，在计算假定的前提下，选择相应计算公式，渗透系数K值为K=3.77 m/d。
（2）综合抽水过程及计算参数并结合经验，建议该场地③圆砾层的渗透系数数值K取值4.0m/d。
（3）按《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》相应的计算公式进行基坑涌水量计算，值分别为5062m3/d,建议取值5000 m3/d。
6. 结束语
6.1 基坑设计前应探明其地层组成，分析各地层赋水性、渗透性。
6.2 抽水试验应严格按规范操作，单次抽水水位稳定时间不小于8小时。
6.3 判别抽水孔地下水类型，选择正确的渗透系数计算方法，并提供合理的渗透系数。
6.4 应采用多种方法对基坑涌水量进行计算，综合评估多种方法计算的基坑涌水量，提供正确的基坑止水参数，合理建议其止水方案。
【关键词】含水层；隔水层；渗透系数；基坑涌水量
Calculation of single-hole pumping test permeability and pit discharge
Li Ming-yue, Li Jun-hong
(Southwest China Nonferrous Survey anf Design (Institute) Co. Ltd. Kunming Yunnan 650051)
【Abstract】This article briefly describes the single-hole pumping test of water permeability coefficient and calculation of Pit, for reference.
【Key words】Aquifer; Impermeable layer; Permeability coefficient; Pit discharge
1. 抽水试验
抽水试验的目的通常为查明建筑场地的地层渗透性和富水性，测定有关水文地质参数，为建筑设计提供水文地质资料。抽水试验按不同的分类依据可分多种抽水试验，其中按抽水钻孔与观测孔数量可分为：单孔抽水、多孔抽水及孔群互阻抽水；按试段与含水层关系可分为：分层（段）抽水、混合抽水；按钻孔揭露含水层的情况可分为：完整井抽水、非完整井抽水；按抽水量、水位降深与抽水延续时间的关系可分为：稳定流、非稳定流抽水。
2. 含水层、隔水层
自然界的岩石和土壤大多为多孔介质，它们本身的空隙性有很大差异，有些能含水，有些不含水。饱和带中的岩、土层，根据其给出水的能力，可划分为含水层与隔水层。含水层是指能够给出并透过相当数量水的岩、土体，如砂层、砾石层等。
隔水层是指那些既不能给出又不能透过水的岩、土层，或者它给出或透过的水量都极少。通常可分为二类：一类是致密岩石，其中没有或很少有空隙，很少含水也不能透水，如某些致密的结晶岩石（花岗岩、闪长岩、石英岩等）。另一种是颗粒细小，孔隙度很大，但孔隙直径小，存在的水绝大多数是结合水，在常压下不能排出，也不能透水。
3. 渗透系数（K）
渗透系数是综合反映岩、土体渗透能力的一个指标，其大小不仅取决于岩、土的空隙性，还取决于渗流液体的物理性质，通常可通过试验方法(包括实验室测定法和现场测定法)或经验估算法来确定K值。本文中结合实例针对单孔抽水、承压水、承压～无压条件下对渗透系数进行计算。
4. 基坑涌水量（Q）
抽水试验除查明地层渗透系和富水性之外，还有另外一个更重要的目的是依据各土、岩层水文地质参数计算其基坑涌水量，为建筑施工止水提供重要依据。本文按《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》（GB50307-1999）表8.5.8-2条形基坑出水量计算公式对基坑涌水量进行计算。
5. 工程实例
5.1 工程概况。
某轻轨交通工程第9个车站车，有效站台中心里程为右ⅡCK9+300.000，车站沿南北向布设于城市主干道下方，主体总长度140.1m，标准段外包宽度24.3m，地下三层，基坑深度21.9m，采用明挖法施工。为给基坑降（止）水提供设计参数，进行了单孔抽水试验，抽水孔设计深度30.50m，分一次降深。
5.2 地层条件。
据钻孔揭露，抽水场地0.0～2.5m深段为下水道窨井（应属填土分布段），其下分布地层为：
①层粘土：灰褐色，揭露深度2.5～6.1m，厚3.6m，饱和，可～软塑状，土质均匀，切面光滑，无包含物。
②层粉质粘土：兰灰色，揭露深度6.1～8.6m，厚2.5m，土质较均匀，无包含物，软塑状，饱和，中～高压缩性。
③层圆砾：兰灰色，揭露深度8.6～30.5m，厚21.9m，骨架颗粒约占65%，，粒径0.2～7.0cm，中密状态，砾石成份以玄武岩为主，其次为硅质岩、石英岩，磨圆度好，架间充填以砂、粘土为主。
该孔含水层为③圆砾层，为河流主河相沉积，骨架颗粒成份以玄武岩为主，粒径2～70mm，砾石含量约65%，架间填充物以砂土、粘土为主，厚21.9m（未揭穿）。上部的①层粘土和②层粉质粘土为隔水层。
5.3 抽水施工过程。
抽水孔实际钻探深度30.50m，属单孔抽水，分一次降深。孔径186mm，护壁管172mm，下置深度30.50m，其中8.0m下为花管过滤器，电潜泵下置深度12.0m，含水层为③圆砾（埋深8.6～30.5m）。采用10m3/h电潜泵开始抽水，水位量测用测绳和万用电表，水量用容积法。待抽水孔动水位趋于稳定后，用8小时结束第一次降深（S3）抽水，动水位深度8.65m，降深S3=8.65-4.6=4.05m，涌水量4.10L/S；稳定8小时进行水位水量量测后停泵观测恢复水至静止水位4.6m。整个抽水过程从正式开始起算共历时近16个小时，Q=f(S)曲线为正常曲线。
5.4 抽水试验计算。
5.4.1 计算假定。
地下水类型为微承压水，以层流为特征，含水层为③圆砾，其上①、②粘土、粉质粘土视为顶部隔水层，③圆砾未揭穿，抽水方式为单孔，非完整井。
5.4.2公式选取。
根据抽水孔边界条件及降深是否穿过上部隔水层，分别选用裘布依完整井承压～潜水运动方程乘以不完整井的校正系数和札马林承压水公式乘以不完整井系数：K= 0.732Q(lgR-lgr)(2Ha-Ma)Ma-h2aMal4Ma2Ma-l（用于第一次降深S3）
式中：
K——渗透系数（m/d）； Q——钻孔涌水量（m3/d）；R——抽水孔影响半径（m）；
r——过滤器半径（m）； S——水位降深（m）； l——过滤器工作部分长度（m）；
Ha——含水层有效带厚度（m）； Ma——影响带下界至含水层顶板距离（m）；
ha——动水位至影响带下界距离（m）。
5.4.3 参数计算。
抽水试验进行了一次降深，现分别将计算过程列出。
K=0.732Q(lgR-lgr)(2Ha-Ma)Ma-h2aMal4Ma2Ma-l （用于第一次降深S3）
S3=4.05 Q3=354.24 r=0.086 l=30.5-4.6-4.05=21.85
r1＝S S+1 r2由r1查表取值
r1＝S S+1= 4.05 4.05+21.85 =0.156查表 r2=1.21
Ha= r2（S+l ）
Ha ＝1.21×（4.05+21.85）＝31.34m
ha＝31.34-4.05＝27.29m
Ma＝31.34-8.60+4.60＝27.34m
K= 0.732×354.24×(lgR-lg0.086)(2×31.34-27.34)×27.34-27.29227.3421.85427.342×27.34-21.85
=1.251× (lgR-lg0.086)
R＝2S HaK，用“K”公式与“R”公式对算
结果：R＝8.1 31.34× 3.77＝88.05m
K＝1.251×（lg88.05-lg0.086）＝3.77m/d；
5.4.5 基坑涌水量计算。
该站建设拟开挖基坑长（a）约142.0m，宽（b）25.0m，深21.9m，地下水微承压、降水后转无压，现采用“大井” 法分别选用有关规范规程及手册相应计算公式对基坑涌水量进行估算：
按《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》（GB50307-1999）表8.5.8-2条形基坑出水量计算公式：
a)公式：Q=K［(2H-M)M-h2］· LR+1.366lg2RB
式中：L——条形基坑长度（m）； B——条形基坑宽度（m）；
其余符号意义及取值同前；
b)参数选取及计算
K=4；H=38.97； M=34.97； h=21.17；
R=444.47；L=142；B=25；
c)计算结果
将以上参数代入得
Q=4［(2×38.97-34.97)×34.97-21.172］· 142444.47+1.366lg2×444.4725
Q=4217.97×1.20
Q≈5062m3/d5.4.6 基坑降（止）水参数建议。
（1）依据抽水试验获取的各项参数，在计算假定的前提下，选择相应计算公式，渗透系数K值为K=3.77 m/d。
（2）综合抽水过程及计算参数并结合经验，建议该场地③圆砾层的渗透系数数值K取值4.0m/d。
（3）按《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》相应的计算公式进行基坑涌水量计算，值分别为5062m3/d,建议取值5000 m3/d。
6. 结束语
6.1 基坑设计前应探明其地层组成，分析各地层赋水性、渗透性。
6.2 抽水试验应严格按规范操作，单次抽水水位稳定时间不小于8小时。
6.3 判别抽水孔地下水类型，选择正确的渗透系数计算方法，并提供合理的渗透系数。
6.4 应采用多种方法对基坑涌水量进行计算，综合评估多种方法计算的基坑涌水量，提供正确的基坑止水参数，合理建议其止水方案。