【地质矿产行业标准(DZ)】 钻孔压水试验规程

中华人民共和国地质矿产行业标准DZ/T0132-94
钻孔压水试验规程
1994-10-31发布
中华人民共和国地质矿产部，发布1995-07-01实施
主题内容与适用范围
试验方法
试段长度
试验压力
试验阶段
试验钻孔与试验用水*
试验设备与仪表…
试段隔离
10水位观测
压力与流量观测
资料整理
附录A条文解释(参考件）
中华人民共和国地质矿行业标准钻孔压水试验规程
1主题内容与适用范围
1.1本规程规定了为测定岩体的透水性而进行的钻孔压水试验基本方法。1.2本规程适用于工程勘察中的钻孔压水试验工作2试验方法
2.1本规程采用吕荣试验法作为基本的钻孔压水试验方法。2.2钻孔压水试验一般随钻孔的加深自上而下地分段进行。3试段长度
3.1试段长度般为5m。
3.2断层破碎带，岩溶洞穴等特殊孔段，应根据具体情况确定试段长度。3.3相邻试段应互相衔接。
4试验压力
*DZ/T0132-94
4.1压水试验采用三级压力（p1、Pz、ps），一般分别为0.3MPa、0.6MPa和1.0MPa。4.2当试段埋深小于30m或岩体软弱破碎时，应适当降低试验压力。4.3试验压力按公式(1)计算
p=p十pz-ps
式中：p-试验压力，MPa;
p——压力表指示压力，MPa;
pz——压力表中心至压力计算零线的水柱压力，MPa；Ps—管路压力损失，MPa。
4.4压力计算零线的确定方法
4.4.1当地下水位在试段以下时，压力计算零线为通过试段中点的水平线。4.4.2当地下水位在试段以上时，压力计算零线为地下水位线。4.4.3当地下水位在试段以内时，压力计算零线为通过地下水位以上试段中点的水平线。4.5管路压力损失宜根据实测资料确定。5试验阶段
5.1压水试验一般分为五个阶段，其试验压力分别为p、p2、ps、ptP1。5.2当试段的透水率(g)小于1Lu时，可不进行降压阶段的试验。6试验钻孔与试验用水
6.1压水试验钻孔的孔径一般为59~150mm。中华人民共和国地质矿产部1994-10-31批准（1）
1995-07-01实施
DZ/T0132-94
6.2压水试验钻孔宜采用金刚石或合金钻进，严禁使用泥浆钻进。在碳酸盐类地层钻进时，应选用合适的冲洗液。
6.3试验钻孔的孔口管管脚应进行止水。6.4试验用水应保持清洁。
7试验设备与仪表
7.1止水栓塞应止水可靠，安装方便，止水段长度不小于七倍孔径。7.2水泵应压力稳定，出水均匀，在1MPa压力下流量能保持100L/min。7.3压力表应反应灵敏，卸压后指针回零。工作压力宜保持在极限压力值的1/3至3/4范围内。7.4流量计应能在1.5MPa压力下正常工作，量测范围为100L/min，能测定正向和反向流量。7.5水位计应灵敏可靠，不受孔壁附着水或孔内水滴的影响。7.6试验用仪表应专门保管，不得与钻进共用，并应定期进行检验。8洗孔
8.1一般孔段采用正循环法洗孔，洗孔钻具应下到孔底，流量应达到水泵的最大出力。8.2岩粉堵塞较严重的孔段宜采用活塞抽吸法洗孔。8.3洗孔结束的标准是孔口回水清洁，孔底沉淀物厚度小于0.2m。9试段隔离
9.1止水栓塞定位要准确，应尽量安设在孔壁较完整的部位。9.2当栓塞隔离无数时，可向上移动，其范围不超过上一次试验的塞位。10水位观测
10.1试验前的水位观测工作一般应在试段隔离后的工作管内进行。10.2水位观测时间间隔为5min。当水位呈下降趋势且连续两次其下降速度均小于5cm/min时，观测工作即可结束，用最终读数确定压力计算零线。10.3水位观测中如发现承压水等现象时，应按有关规定继续进行观测。11压力与流量观测
11.1将试验压力调整到予定值并保持稳定，开始进行压力和流量观测。11.2压力流量观测时间间隔为1或2min，当压力保持不变，流量无持续增大趋势，且五次流量读数中最大值与最小值之差小于最终值的10%，或最大值与最小值之差小于1L/min时，本阶段试验即可结束，取最终值作为计算值。
11.3·按予定的压力阶段及相应的压力值，重复上述试验过程，直至完成该试段的试验。11.4在降压阶段，如出现回流现象，应记录回流情况，待回流停止，流量达到11.2条规定的标准，方可结束本阶段试验。
11.5，在试验过程中，应对试验孔附近的并、洞、孔、泉等进行水位或流量观测。11.6试验结束前，应在现场绘制p一Q曲线，以检验试验成果的正确性。12资料整理
12.1试验资料整理包括校核原始记录，绘制力一Q曲线、确定力-Q曲线类型和计算试段透水率(g)等步骤。
12.2绘制p-Q曲线。
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12.2.1绘制p一Q曲线应采用统一的比例尺，即纵轴(P轴)1mm为0.01MPa，横轴(Q轴)1mm为1L/min。
12.2.2曲线图上各点应标明序号，并依次用直线相连，升压阶段用实线，降压阶段用虚线。12.3划分p一Q曲线类型
12.3.1确定力一Q曲线类型的依据，是升压阶段力-Q曲线的形状和降压阶段b一Q曲线与升压阶段pQ曲线之间的关系。
12.3.2p一Q曲线分为五种类型，即：A(层流)型、B(紊流)型、C(扩张)型、D(冲蚀)型和E(充填)型，见表1。
12.4计算试段透水率
12.4.1透水率（g)的单位为吕荣(Lu）。当试验压力为1MPa，每米试段的压入流量为1L/min时，定义为1Lu。
12.4.2当p—Q曲线类型为A型、C型、D型和E型时，透水率按公式(2)计算。.
式中：g-
-透水率，Lu;
一试段长度，m；
Q—第三阶段的流量;L/mint
第三阶段的试验压力，MPa。
12.4.3当力-Q曲线类型为B型时，透水率按公式(3)和(4)计算。Q
类型名称
力-Q曲线
曲线特点
A(层流)型
升压曲线为通过原
点的直线，降压曲
线与升压曲线基本
式中：mi——曲率系数；
B(紊流)型
升压曲线凸向Q
轴，降压曲线与升
压曲线基本重合
Q—第二阶段的流量，L/min；
p2\—第二阶段的试验压力,MPa。C(扩张)型
升压曲线凸向力
轴，降压曲线与升
压曲线基本重合
D(冲蚀)型
升压曲线凸向力
轴，降压曲线与升
压曲线不重合，呈
顺时针环状
Igp:gpe
E(充填)型
升压曲线凸向Q
轴，降压曲线与升
压曲线不重合，呈
逆时针环状
其余符号的意义与12.4.2条相同。DZ/T0132-94下载标准就来标准下载网
12.4.4透水率取两位有效数字。小于0.10Lu时记为零。12.4.5每个试段的压水试验成果用透水率（g)和p一Q曲线类型代号表示，如0.20A、12B、8.5D等。不能确定曲线类型的试段只用透水率表示。4
A1主题内容与适用范围
A1.1主题内容
DZ/T0132-94
附录A
条文解释
(参考件）
钻孔压水试验是将水压入用栓塞隔离的一定长度的孔段内，观测其压力与流量，以了解岩体透水性的一种野外渗透试验方法。测定岩体透水性的方法较多，由于压水试验简单易行，适应性强，在地下水位，以上和以下都可进行，可应用于较深的孔段，通过分段试验能了解岩体透水性在空间的变化，因此在工程勘赛中被广泛应用，是测定和评价岩体透水性的主要方法。A1.2适用范围
本规程规定的方法，适用于水利水电、矿山、隧道等工程地质勘察中的压水试验工作。在浆等防渗处理施工前、后，钻孔压水试验是确定灌浆参数和检查灌浆质量的重要手段，为此目的而进行的压水试验是否执行本规程，由有关部门确定。A2试验方法
A2.1本规程采用吕荣法作为基本的压水试验方法。我国建国初期，采用苏联1953年规程推荐的压水试验方法。这种方法，过份强调理论上的合理性，忽视了实际上大量发生的岩体裂隙状态(开度、充填物的位置等)在试验过程中的变化，致使许多试验成果无法解释和使用，每次试验花费的时间也比较长。1978年原水电部颁发试行的压水试验规程，采用了一阶段试验，避开了一些矛盾，试验时间大量缩短，但现在看来，似乎失之过简。目前世界上没有统一的压水试验方法，但多数国家采用吕荣试验法。吕荣试验法是1933年吕荣(M·Lugeon）首先提出的。初期的试验方法比较粗糙，在实践中经过多次修正而渐臻完善。这种方法主要特点是：
采用多级压力，多阶段循环的试验方法；a.
试验压力较大，最大压力通常为1MPa；c.
每个阶段的试验时间较短，一般为10min左右；用吕荣(Lu)作为岩体透水率的单位。d.
吕荣试验方法的优点是：
能了解在不同压力下及最大压力前、后同一压力下岩体透水性的变化情况，所得资料更丰富，a.
更全面；
b.能取得多组数据，可以相互校核，所得资料更为可靠；试验时间较短。
钻孔压水试验是一-项常规性试验，我国采用国际通用的试验方法和计量单位是合情合理的，有利于国际间的工程合作和技术交流。近年来，在岩石水力学理论研究和试验设备改进取得巨大进展的基础上，许多学者提出并采用了。些专门性的压水试验方法，以适应防渗设计对水文地质参数提出的更高要求。这些方法大致有：a.根据裂隙调查资料设计钻孔方向，使钻孔与一组裂隙正交，从而单独求出该裂隙的渗透性。国外一些工程（例如法国的大麦森坝）就是据此设计坝基的雌幕和排水设施的。我国的小浪底工程也做过类似的试验。
b．采用二至四个栓塞组成的试验器，隔离出二或三个试段，同时进行压水，其中上、下试段为辅助5
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试段，渗流为三维流，中间试段为正式试段，渗流为平面流。c，在压水试验孔附近设置一批观测孔，孔内安装双栓塞进行多孔压水试验，以了解压水试验的影响范围和岩体渗透性的非均质性和各向异性。d、在压入水中加入示踪剂，以测定渗透途径和渗透速度。e.以压气代替压水。压气试验的用途有两个方面，一是用于干燥岩石或冻结岩石中，二是用于需要了解岩体透气性的工程中，如地下核电站、水电站的密闭调压室等。f.高压压水试验（或水力劈裂试验），试验压力可高达10MPa以上，用于研究岩体的应力状态及应力与透水性之间的关系。
g。自由振荡试验。短暂地输入压缩空气，使试段内的地下水位产生振荡，据此计算岩体的渗透性。h源一汇试验。在某一地质体两侧，分别进行压水和抽水试验，以了解两侧的水力联系并计算该地质体的渗透性。
专门性试验方法很多，且仍在不断发展中。这些专门性试验有鲜明的目的性和针对性，是对常规压水试验的重要补充。
A2.2钻孔压水试验通常采用自上而下逐段钻进，逐段压水的办法进行。除此之外，还有双栓塞试验方法，即首先将整个或部分钻孔钻出，然后用双栓塞逐段隔离进行试验。这种方法的优点是：试验工作与钻探工作可以部分或全部分离，因而费用较低；a.
b，某些操作步骤（如洗孔，地下水位测量等）可以合并进行，试验时间较短；c，可以根据孔内实际情况合理确定栓塞位置和试段长度，试验成果与地质条件联系较紧密。双栓塞试验存在的问题是：
a，下栓塞的止水可靠性不易检验；b、由于钻程较长，岩粉堵塞裂隙的可能性增大。目前我国已研制出气压双栓塞，在结构上采取措施保证了下栓塞的工作可靠性。但在全国范围内，双栓塞应用仍不广泛。
关于双栓塞试验的裂隙堵塞影响问题，国内一些单位做过对比试验。成果表明，采用金刚石钻进工艺，岩粉堵塞裂隙致使双栓塞试验成果偏小的出现机率不大，约为10%。但目前可供比较的资料尚不够充分，为慎重计，在国标中没有推荐双栓塞试验方法，有条件的单位可以采用，但一次钻进长度不宜超过40m，且应将钻孔清洗干净。
A3试段长度
A3.1试验段是编制渗透剖面图，进行渗透计算的基本单位。由于压水试验求得的透水率是该段的平均值，因此，试段过长，势必影响成果的精度，试段过短，又会增加试验工作量。国外有关规定中的段长为3～5m，多数为5m，与我国规定基本一致。A3.2试段长度选择应考虑实际地质条件，即不应使一个试段内含有透水率相差悬殊的地质体，同时还应考虑下一试段止水栓塞的位置和可靠性。因此，对断层破碎带、岩溶洞穴等特殊孔段，应根据具体情况确定试段长度。
，A3.3相邻试段应互相衔接，不应有漏试的孔段，以保证资料的完整性。必要时试段可以有少量重复。A4试验压力
A4.1由于吕荣值的定义压力为1MPa，故试验的最大压力（ps）-般应达到该值。为了使试验成果均匀分布，其余两级压力（pi、p2)应分别为1/3ps、2/3内，即一般为0.3MPa和0.6MPa。一般说来，确定最大试验压力可不考虑建筑物的规模，因为压水试验影响范内的压力分布与水工建筑物蓄水后地基内的压力分布情况完全不同，两者不具有可比性，个别工程如规模巨大，且地基内含有可能被冲蚀的充填物时，应视具体情况进行专门性试验。6
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A4.2当试段位置距岩面较近时，采用最大压力为1MPa进行试验，可能会导致岩体抬动变形，使所得的渗透性失真。因此，多数国家都对岩面以下一定深度内的试段所用的最大试验压力（力)加以限制。国外常采用的压力递增标准是每英尺1磅/英寸(lpsiperfoot)，亦即每米0.023MPa。实际上，在压水试验时，岩体是否会产生抬动变形，取决于很多因紫。例如：a，裂隙中渗透压力的大小是岩体能否会产生抬动变形的关键，而渗透压力的分布情况与裂隙的性态(产状、延伸长度、宽度、渗透性的变化等)有关。试验时裂隙中的渗透压力不是均匀分布的，往往在孔壁附近较大，向远处迅速衰减，情况比较复杂。b.要使岩体上，除了克服岩体的自重压力外，还必须克服岩体间银嵌、咬合作用形成的结构力，结构力的大小与岩体强度、风化程度、裂隙产状和裂隙发育程度有关，其变化范围较大。鉴于上述情况，本规程没有对浅埋试段的最大试验压力作出具体规定。在试验中，建议采取如下措施：
a.在每个工程工作开始时，对浅埋试段进行少量试验，以确定不引起岩体变形抬动的试验压力；b．在岩层产状平缓、强度较低的沉积岩地区，下列数值可供参考：当试段埋深小于15m时，力=0.3MPa；当试段埋深为15～30m时，P=0.6MPa。A4.3试验压力通常由三部分组成，即压力表指示压力（力）、水柱压力（力)和管路压力损失（p）。公式(1)表示的是压力表安设在进水管上这种一般情况下的试验压力计算方法。如果采用双管柱栓塞，或压力表安设在与试段连通的测压管上，则力，二0。如采用安设在试段内的压力传感器测压，则可直接测得试验压力。
A4.4压力计算零线的确定方法对竖直和倾斜钻孔都可适用。不同情况下的压力计算零线确定方法见图Al。
这些确定方法的前提是岩体为均质的。显然，对于非均质岩体，上述原则只能是近似的。当地下水位位于试段以内时，严格地说，即使对均质岩体而言也是不正确的，但误差不大，故仍沿用过去的习惯做法，未予修改。
A4.5管路压力损失的确定方法有两种，即公式计算和实际测定。用公式计算管路压力损失，因参数不易确定，计算结果往往矛盾较大，特别是当钻杆和接头内径不一致时计算误差更大。DZ/T0132-94
管路压力损失的实测方法是用压水试验实际使用的钻杆先后配两套管路，其长度相同，但接头数差三付以上。将不同流量的水输入管路，测定流量值和两端的压力差。绘制两套管路的压力损失与流量关系曲线，量得两者的压力损失差，由此分别算出每付接头和每米钻杆的压力损失。将所得资料编成图表，供试验时使用。
表A1是水利部东北勘测设计院实测的流量一-压力损失表（摘录）。所测定的钻杆内径为38mm，接头内径为22mm。从表中可以看出，管路压力损失随流量的增大而急剧增大，且压力损失主要产生在接头部位。由此可见，不计压力损失将使试验成果产生较大误差，还可能改变P一Q曲线形状，使B型曲线的比例增大。
(L/min)
A5试验阶段
每米钻杆压力损失
每付接头压力损失
A5.1初期的吕荣试验是用10kg/cm2的压力进行一阶段试验，后来人们逐渐认识到一阶段试验的局限性。大量的试验成果表明：
a.在不同的压力下，岩体裂隙内的渗流状态是不相同的；b、在不同的压力下，岩体的裂隙状态会发生变化，因而其渗透性也会发生变化。只有采用多级压力进行循环试验，将不同压力下的流量变化情况以及最大压力前、后同一压力下的流量变化情况进行分析，才能了解渗流状态和裂隙状态的具体情况，从而合理地确定岩体的渗透性。只做一阶段试验，特别是只做压力高达1MPa的一阶段试验，难以判断岩体是否已产生变形或冲蚀现象，所得成果是不够全面的。
目前，国外多采用多级压力循环试验方法，但具体规定不尽一致。多数国家采用三级压力五个阶段，即逐级升压至最大压力，然后按原压力逐级下降（p一一p一2—）。有的国家采用四级压力七个阶段，即——2。美国星务局采用五级压力八个阶段，即—sPs-Ps。他们采用较多压力阶段的原因，是希望求出p-Q曲线的曲率系数m，并据此计算渗透性。日本建设省的吕荣试验技术方法》中规定为五级压力九个阶段，且对最大压力不加限制，而是企图通过试验求出流量突然增大时的临界压力。本规程采用三级压力五个阶段的试验方法，这样既能达到压水试验的基本目的，义不致使试验时间过长。当某个工程认为有必要时，也可以采取较多的试验阶段。A5.2当试段的透水率小于1Lu时，力一Q曲线通常为直线，从工程的实际需要和试验可能达到的精度出发，区分曲线类型的意义不大，因此，可以不进行降压阶段的试验。国外资料中也采用类似的方法。A6试验钻孔与试验用水
A6.1试验钻孔的孔径对压水试验成果有一定影响，但一般来说，在通常的孔径（59～150mm）范围内，这种影响很小，可以忽略不计。当孔径特大或特小时，其渗流边界条件差异较大，这类钻孔的试验成果与普通钻孔的试验成果之间的关系，应进行专门的对比试验。予以论证。A6.2为了减少岩粉堵塞，压水试验钻孔最好采用金刚石或合金钻进。泥浆钻进会使孔壁上形成一层8
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泥膜，并堵塞裂隙，因此压水试验钻孔严禁使用泥浆钻进。在金刚石钻进中，通常使用乳化冲洗液。乳化液由水、油和表面活性剂组成。乳化液破乳后，将产生大量的油泥，泡沫和胶状物，这些物质会严重堵塞裂隙，妨碍水流通过。石灰岩、白云岩及其他含有二价金属元素的岩石，对活性剂有强烈的吸附作用。将产生严重破乳，故在这类岩石中钻进时，应选用合适的冲洗液。
A6.3为了使钻进冲洗液能从孔口返出，减少岩粉堵塞的机会，试验钻孔应下入孔口套管，并对套管脚进行止水。
A6.4试验用水应保持清洁，防止水中物质进入岩石裂隙，影响试验成果质量。A7试验设备与仪表
A7.1止水栓塞是压水试验的关键设备。目前国内使用的止水栓塞有双管循环式，单管顶压式，水压式和气压式等几种类型。双管循环式栓塞的优点是不必考虑管路压力损失；缺点是需下两套管路，安装费时，钻孔较深时尤其如此，这种栓塞目前已很少采用。单管顶压式栓塞的优点是操作简单，但塞长较短，当孔壁岩石不太完整时，止水效果往往较差。水压式和气压式栓塞的共同特点是胶囊易与孔壁紧贴，接触面积大，栓塞可以做得较长，止水可靠性好，操作较方便，宜优先采用。但鉴于我国各地区，各部门的设备情况各不相同，故规程中只提出一般要求，未作具体规定关于止水栓塞长度问题，东北勘测设计院曾进行电拟试验，比较不同栓塞长度的绕渗量大小（假设地层为均质体）。试验结果表明，当栓塞长度达到钻孔孔径的7.5倍时，绕渗量所占比例不大，且随着栓塞加长，绕渗量下降的速度显著减缓。国外有人用数学模型研究栓塞长度的影响，也得出类似的结论。因此，规程中规定栓塞的止水段长度不小于试验钻孔孔径的七倍。A7.2本条对试验用水泵提出了基本要求。应当指出，供水能力为100L/min的水泵只能使岩体透水率小于20Lu的试段达到吕荣试验的定义压力1MPa。因此，岩体透水性较大的地区，特别是岩溶发育地区，宜选用供水能力更大的水泵。有条件的地方，宜采用电动离心泵。当使用往复式水泵时，应在出水口处安设容积不小于5L的稳压空气室，以提高出水口压力的稳定性。自流供水压力稳定，调节方便，无疑是压水试验的最佳供水方式，条件允许时宜优先采用。A7.3近年来，我国新型测压仪表的研制工作取得了可喜的进展。在水利、能源系统现已通过鉴定的试段压力计有SCY-1型钻孔压水试验测压仪和ZS-1000型水文地质综合测试仪，这些仪器不仅能直接量测试段内的实际试验压力，有的还具有自记、打印和计算功能。但这些仪表的普遍推广应用看来尚需较长的时间，目前主要使用的测压仪器仍然是压力表，故本规程只对压力表提出了一些基本的技术要求。A7.4目前我国压水试验用的测定流量的仪表多为指针式水表，必须测读两次并进行计算才能求出定时段的平均流量。吕荣试验法的流量测读时间间隔短（1～2min），每阶段的试验时间也不长，用水表测流、读数、计算比较紧张，容易出错，要准确、及时地判断是否已达到试验结束标准有一定困难。适应试验工作的需要，应逐步推产采用能表示麟时流量的直该式流量计，这种流量计国内已有厂家生产。和压力表一样，直读式流量计也有一定的流量适用范围，而实际试验时，流量将在1～100L/min的范围内变化，工地应当有不同规格的全套流量计，根据不同情况分别选用。多阶段循环试验的降压阶段，有时会出现水自岩体流入钻孔的现象（称为“回流”）。要观察和记录回流情况，所用的流量计就必须能测定正向的和反向的流量：A7.5目前我国的地下水位量测设备，大多是在导线的一端接测头，另一端接万能表，无专用设备。由于测头绝缘不好，往往反应不灵，并常有误读，应尽快改进、提高。A7.6为了保持试验仪表的精确性，应专管专用，按有关规定，仪表应定期送检。A8洗孔
A8.1正循环洗孔法（亦称压水洗孔法)是从工作管内送入清水，使孔内岩粉从工作管与孔壁之间的环
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