任务1.2　室内数据资料整理分析及报告编写

1.2.1　各水文地质试验数据整理及参数求取

各项水文地质试验结束后应将野外所得的原始数据、草图进行详细检查与校对，然后进行室内的数据整理。水文地质试验各参数可用表1.26的测定方法进行测定。

1.2.1.1　抽水试验的资料整理

1.现场资料整理

进行抽水试验时，需要在现场整理下列曲线图表，其目的是了解试验进行情况，检查有无异常情况，为室内资料整理打下基础。

（1）稳定流抽水试验资料整理。稳定流抽水试验绘制的曲线主要有：S－t，Q－t，Q－S，q－S曲线。通过绘制S－t和Q－t曲线及时发现抽水过程中的异常，及时处理；同时根据Q－t，S－t曲线变化趋势，合理判断稳定流延续时间的起点和确定稳定延续时间。而Q－S，q－S曲线可了解曲线形态是否正确反映了含水层的类型和边界性质，检验抽水试验成果是否正确。图1.24和图1.25表示抽水试验常见的各种Q－S和q－S曲线类型。其中，曲线Ⅰ表示承压井流（或含水层厚度很大、降深相对较小的潜水井流）；曲线Ⅱ表示潜水或承压转无压的井流（或为三维流、紊流影响下的承压井流）；曲线Ⅲ表示从某一降深起，涌水量随降深的加大而增加很少；曲线Ⅳ表明补给衰竭或水流受阻，随S加大Q反而减少；曲线Ⅴ通常表示试验有错误，但也可能反映在抽水过程中，原来被堵塞的裂隙、岩溶通道被突然疏通等情况出现。

（注：在试验过程中，一般要绘制流量、降深与时间的关系曲线图，即稳定抽水试验需要绘制S－t，Q－t，Q－S等图，而非稳定抽水实验绘制的S－lgt图、S－lgr图等。）

（2）非稳定流抽水试验资料整理。对于定流量的非稳定流抽水试验，在抽水试验过程中主要是绘制水位降深与时间的各类关系曲线，如S－t、S－lgt或S－lgt/r2曲线。对于S－lgt曲线（图1.26），AB段为积分指数函数曲线段，不宜作计算段；BC段无越流及管壁阻力影响，可用来确定K、a、μ；CD段为越流补给的偏离段；DE段为越流补给段，可用来确定越流系数。

2.室内资料整理

（1）绘制各种综合图表。包括：①试验地段平面图；②水位降深、流量与时间过程曲线；③Q－S、q－S曲线图；④水位恢复曲线图；⑤主孔、观测孔的结构图（包括工艺、技术措施说明）；⑥水质分析表。

（2）计算水文地质参数。具体方法可参见本书附录1的内容。

（3）编写抽水试验报告。其内容可分为：绪言、抽水试验的方法及试验步骤、抽水试验的成果、试验结果分析、结论等几部分。

1.2.1.2　压水试验的资料整理

试验资料整理包括校核原始记录、绘制P－Q曲线、确定P－Q曲线类型、计算试段的透水率和判断岩体的透水性强弱等。

1.绘制P－Q曲线

绘制P－Q曲线应采用统一的比例尺，即纵坐标（P轴）1mm代表0.01MPa，横坐标（Q轴）1mm代表1L/min。如果采用不同的比例尺，例如在流量较小时用较大的比例尺，就会出现一些人为造成的不规则曲线，使判读和划分类型产生困难。

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。

2.确定P－Q曲线类型

试段的P－Q曲线类型可根据升压阶段P－Q曲线的形状以及降压阶段P－Q曲线的形状与升压阶段P－Q曲线的关系确定。P－Q曲线类型主要有以下5类（图1.27）。

（1）A（层流）型。P－Q曲线中，升压曲线为通过坐标原点的直线，降压曲线与升压曲线基本重合。该曲线揭示着渗流状态为层流，在整个试验期间，裂隙状态基本没有发生变化。

（2）B（紊流）型。P－Q曲线中，升压曲线为凸向Q轴的曲线，降压曲线与升压曲线基本重合。该曲线揭示着渗流状态为非线性流。在整个试验期间，裂隙状态基本没有发生变化。

（3）C（扩张）型。升压曲线大体上为凸向P轴的曲线，降压曲线与升压曲线基本重合。该型曲线最大的特征在于：在某一压力之后，流量显著增大，且第4点与第2点，第5点与第1点基本重合。

该曲线揭示，在试验压力作用下，裂隙状态产生变化，岩体渗透性增大，但这种变化是暂时性的、可逆的，随着试验压力下降，裂隙又恢复到原来状态，呈现出一种弹性扩张性质。

（4）D（冲蚀）型。P－Q曲线中，升压曲线大体上为凸向P轴的曲线，降压曲线与升压曲线不重合，位于升压曲线的右侧，整个P－Q曲线呈顺时针环状。该类型曲线最大特征是在某一压力之后，流量显著增大，且Q4＞Q2，Q5＞Q1。

该曲线揭示，在试验压力作用下裂隙的状态产生了变化，岩体渗透性增大，这种变化是永久性的，不可逆的。流量显著增大且不能恢复原状，多半是由于岩石劈裂且与原有的裂隙相通或裂隙中的充填物被冲蚀、移动造成的。

（5）E（充填）型。P－Q曲线中，升压曲线为直线或凸向Q轴的曲线，降压曲线与升压曲线不重合，降压曲线凸向P轴，位于升压曲线的左侧，整个P－Q曲线呈逆时针环状。该类型曲线的最大特征是Q4＜Q2，Q5＜Q1。

该曲线揭示，试验期间裂隙状态发生了变化，岩体渗透性减小，这种减小大多是由于裂隙部分被堵塞造成的。此外，如裂隙处于半封闭状态，当被水充满后，流量即逐渐减小，甚至趋近于零。

3.试段透水率的计算

取第三阶段的压力和流量（P3、Q3），按式（1.20）计算试段的透水率：

式中　q——试段的透水率，Lu，取两位有效数字；

Q3——第三阶段的计算流量，L/min；

L——试段的长度，m；

P3——第三阶段的试段压力，MPa。

用第三阶段数据计算试段透水率的主要原因是该组数据最接近于吕荣值的定义压力。当P3用水柱压力（m）表示时，q的单位也相应变成L/（min·m2）；1Lu≈0.01L/（min·m2）。

4.试验成果表示与注意事项

应把各试段压水试验的相关数据填入成果表，见表1.27。

每个试段的试验成果，应采用试段的透水率和P－Q曲线类型代号（加括号）表示，如0.23（B）、12（A）、8.5（C）等。

当P－Q曲线为C型或D型时，表明在最大试验压力（P3）范围内，流量出现显著增大，试段的裂隙状态产生变化（裂隙扩张、劈裂、充填物被冲蚀等）。在一个工程或一个地段内，如果P－Q曲线为C型或D型的试段比例较大，作为一种地质现象应当引起足够重视。此时应结合该工程或该地段的地质情况（地层岩性、地质构造、岩溶等）和钻孔岩心情况进行分析，找出流量显著增大的地质原因，并在工程地质报告中加以说明。必要时可在勘探阶段或灌浆试验中安排一定数量的专门性试验，确定岩体的临界压力。

5.岩体渗透系数K的确定

（1）当试段位于地下水位以下，透水性较小（q＜10Lu，P－Q曲线为层流型）时，可按式（1.21）计算岩体的渗透系数：

式中　K——岩体的渗透系数，m/d；

Q——压入流量，m3/d；

H——试验水头，m；

L——试段长度，m；

r

0——钻孔半径，m。

（2）当试段位于地下水位以下，透水性不大，P－Q曲线为紊流型时，可用第1阶段的压力值（换算为水头值H，以m计）和流量值代入式（1.21）近似地计算岩体的渗透系数。

（3）当岩石的透水性较大，应该采用其他水文地质试验方法测定岩体的渗透系数。

6.对岩体的透水性进行分类

利用岩土的透水率或渗透系数可对岩土的透水性进行分级，见表1.28。

1.2.1.3　渗水试验的资料整理

1.根据渗水试验资料计算岩（土）层渗透系数

当双环法渗水试验进行到渗入的水量趋于稳定时，就可按下式计算渗透系数K（cm/min）（已考虑了毛细压力的附加影响）：

式中　Q——稳定渗入水量，cm3/min；

F——试坑（内环）渗水面积，cm2；

z——试坑（内环）中水层高度，m；

Hk——毛细压力水头，cm；

L——试验结束时水的渗入深度，cm。

渗入深度z可通过试验前在试坑外3～4m处以及实验后在内环中心处，各钻一孔（麻花钻或小口径钻）取土样，对比不同的岩（土）湿度的变化来确定。但一般来说，试验点一般都选择在潜水位埋深较大的地方。当L很大时，入渗水的水力梯度为：I＝，则式（1.22）变为：

如果渗水试验进行到相当长时间后渗入量仍未达到稳定，则k按式（1.24）计算：

式中　V1、V2——经过t1、t2时间的总渗入量，即总给水量，m3；

t1、t2——累积时间，d；

F——试坑（内环）的渗水面积，m2；

α1——代用系数，由试算法求出。

2.渗水试验观测、记录和成果资料整理

在渗水试验中，应定时、准确地观测给水装置中所注入的水量。观测时间通常为渗水后的第3、5、10、15、30min各观测一次，以后每隔30min观测一次，直到流量达到稳定后2～4h以上。渗水试验的流量观测和成果记录表的格式可参见表1.29和表1.30。

需提交的成果包括：①绘制试坑平面位置图；②绘制水文地质剖面图与试验装置示意图；并说明试验岩（土）层的名称以及其最大毛细上升高度；③绘制流量历时曲线、渗透速度历时曲线；④渗水试验计算表（附计算公式），在计算结束后还需把渗透系数K的单位换算为m/d；⑤原始记录表。