摘要:介紹了水位檢測(cè)儀的使用特點(diǎn)及其工作原理，對(duì)其在烏魯木齊地鐵三屯碑的勘察過程中應(yīng)用做了詳細(xì)探討。通過應(yīng)用水位檢測(cè)儀找出區(qū)域地下水文規(guī)律，確定抽水試驗(yàn)過程中的降深值，計(jì)算出較合理的水文地質(zhì)參數(shù)

       關(guān)鍵詞:水位檢測(cè)儀;地鐵;抽水試驗(yàn)

　　1 水位監(jiān)測(cè)儀概述

　　水位檢測(cè)儀為全數(shù)字化儀器，具有顯示精度高，可靠性高，抗干擾能力強(qiáng)的特點(diǎn)。該儀器適用于監(jiān)測(cè)水深1~30m,安裝方便，使用簡(jiǎn)單。

　　1.1 水位監(jiān)測(cè)儀的功能　　

　�。�1）顯示地下水位；（2）設(shè)定高、低水位報(bào)警；（3）設(shè)定電池電壓超、欠壓報(bào)警。

　　1.2 水位監(jiān)測(cè)儀的使用環(huán)境　　

　�。�1）使用地海拔低于2500米（2）使用環(huán)境溫度：-20℃~60℃（3）環(huán)境相對(duì)溫度≤90%（4）周圍介質(zhì)無(wú)導(dǎo)電塵埃，無(wú)腐蝕性氣體，無(wú)爆炸危險(xiǎn)　　

　　1.3 水位監(jiān)測(cè)儀的主要技術(shù)參數(shù)　　

　�。�1）水位深度1~30米（2）顯示精度：1/1000　　

　　2 水位監(jiān)測(cè)儀功能結(jié)構(gòu)與基本工作原理

　　水位監(jiān)測(cè)儀功能結(jié)構(gòu)如圖1所示。水位檢測(cè)儀是由液位變送器送來液位信號(hào)經(jīng)單片進(jìn)行數(shù)字化處理后發(fā)射至接收部分，再經(jīng)單片機(jī)處理后進(jìn)行顯示及報(bào)警�！　�

　　3 水位監(jiān)測(cè)儀在實(shí)際測(cè)量中的應(yīng)用　　

　　3.1 項(xiàng)目概況

　　烏魯木齊軌道交通1號(hào)線南起三屯碑，終點(diǎn)位于地窩堡國(guó)際機(jī)場(chǎng)，線路全長(zhǎng)26.5km,共設(shè)車站21座。起始站三屯碑車站位于烏魯木齊市南郊三屯碑水上樂園廣場(chǎng)，場(chǎng)地東側(cè)為水上樂園大門，西側(cè)為南郊客運(yùn)站。車站起點(diǎn)里程AK0+265.15m,車站終點(diǎn)里程AK0+469.55m,長(zhǎng)204.4m,寬約150m.擬建構(gòu)筑物為地下工程，主體結(jié)構(gòu)為雙層多跨框架，最大開挖深度達(dá)25m.

　　3.2 場(chǎng)地水文地質(zhì)條件

　　根據(jù)工程鉆探所揭示的地層結(jié)構(gòu)，場(chǎng)地基巖面以上地下水為松散層孔隙潛水及承壓水，基巖為裂隙潛水。

　　潛水主要埋藏于地表人工（雜）填土和下伏沖、洪積圓礫中，水位 1.3~3.1m,高程為 922.42~925.29m,含水層厚度0.3~9.5m.承壓水主要埋藏于潛水含水層之下的圓礫中，隔水頂板為其上粘性土層，頂板埋深 7.0~14.0m,頂板高程 912.28~919.38m,隔水底為下伏粘性土層或泥巖強(qiáng)風(fēng)化巖層。含水層厚度1.4~6.5m,屬?gòu)?qiáng)透水地層。

　　場(chǎng)地表層多為硬化的地面、路面，不利于大氣降水的入滲，地下水的主要補(bǔ)給來源為地下徑流，承壓水與潛水含水層有一定的水力聯(lián)系，以地下徑流為主要排泄方式。

 

　　基巖裂隙潛水賦存于下伏三疊系砂巖、泥巖中，水位埋深3.5~7.5m,高程922.35~924.70m,屬中等~弱透水地層。

　　3.3 水文地質(zhì)環(huán)境的復(fù)雜性

　�。�1）據(jù)調(diào)查場(chǎng)地原地貌為一近東西向沖溝，后由于修建水庫(kù)及市政工程而不斷回填與平整，形成目前地形，地質(zhì)環(huán)境較為復(fù)雜。站址南北兩側(cè)覆蓋層厚度僅3~5m,中間部分覆蓋層達(dá)到30~40m,地下水賦存條件復(fù)雜。

　　（2）三屯碑站址目前地面標(biāo)高在925~928m之間，而三屯碑水庫(kù)水面標(biāo)高為938m,比地面高出10m左右。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查走訪，車站東側(cè)三屯碑水庫(kù)底年久失修，存在滲漏現(xiàn)象，車站的地下水與水庫(kù)的地表水有一定的水力聯(lián)系，增加了區(qū)域水文條件的復(fù)雜性。

　　4 水文試驗(yàn)

　　4.1 目的

　　了解各含水層富水性及其相互間的水力聯(lián)系，確定抽水孔的實(shí)際出水量，推算最大、單位出水量，計(jì)算含水層水文地質(zhì)參數(shù) （滲透系數(shù)、影響半徑等），為基坑降水方案設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

　　4.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

　　4.2.1抽水井及觀測(cè)井的設(shè)計(jì)與布置三屯碑站布置1組多孔抽水試驗(yàn) （1個(gè)抽水孔，3個(gè)觀測(cè)孔），2 組單孔抽水試驗(yàn)。抽水孔 D3Z-35 孔深 22m,觀測(cè)孔D3Z-36、D3Z-37、D3Z-38基本沿車站走向線布置，距離抽水孔分別為5m、8m、15m,孔深分別為20m、20m、20m.單孔抽水試驗(yàn)在已竣工的鉆孔 D3Z-1 D3Z-32 進(jìn)行。

　　D3Z-1 孔 深 25.2m, 揭 示 地 層 以 泥 巖 為 主 , D3Z-32 孔 深25.2m,揭示地層以砂巖為主，其上均為透水不含水雜填土，孔口均下入6.5m井壁管，未下過濾器。

　　4.2.2試驗(yàn)方法及要求試驗(yàn)采用穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)，采用3次降深進(jìn)行抽水。抽水孔和觀測(cè)孔同步觀測(cè)、記錄水位。

　�。�1）動(dòng)水位及涌水量觀測(cè)抽水孔動(dòng)水位、涌水量的觀測(cè)與觀測(cè)孔水位的測(cè)量工作需同時(shí)進(jìn)行，按下列時(shí)間間距進(jìn)行觀測(cè)，記錄觀測(cè)數(shù)據(jù)：5、10、15、20、25、30min各測(cè)一次，以后每30min觀測(cè)一次。

　�。�2）穩(wěn)定水位觀測(cè)要求每 30 時(shí)測(cè)定一次，最后四次所測(cè)數(shù)據(jù)相差不超過2cm,即為穩(wěn)定水位。

　�。�3）恢復(fù)水位觀測(cè)抽水試驗(yàn)結(jié)束或中途因故停泵，需進(jìn)行恢復(fù)水位觀測(cè)。觀測(cè)時(shí)間間距為：1、2、3、4、6、8、10、15、20、25、30、30min進(jìn)行觀測(cè)，以后每隔30分鐘觀測(cè)一次，直至完全恢復(fù)，觀測(cè)精度要求同穩(wěn)定水位的觀測(cè)。

　　4.2.3抽水試驗(yàn)注意事項(xiàng)（1）在鉆進(jìn)過程中，對(duì)抽水試驗(yàn)孔及觀測(cè)孔地層巖性進(jìn)行詳細(xì)的記錄、描述，據(jù)此及時(shí)修正孔的結(jié)構(gòu)；（2）采用深井泵抽水，及時(shí)、準(zhǔn)確地對(duì)抽水試驗(yàn)觀測(cè)數(shù)據(jù)和異�，F(xiàn)象進(jìn)行記錄；（3）在出現(xiàn)異�，F(xiàn)象后，抽水試驗(yàn)工作人員應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)具體的情況，采取合理的應(yīng)對(duì)措施，保證抽水試驗(yàn)的正常進(jìn)行；（4）確保鉆孔的垂直度和孔徑要求符合設(shè)計(jì)；（5） 靜止水位、動(dòng)水位、恢復(fù)水位的觀測(cè)應(yīng)符合精度要求；（6） 鉆孔清孔和洗井質(zhì)量的好壞對(duì)試驗(yàn)成果質(zhì)量影響很大，必須高度重視；（7）鉆孔進(jìn)尺應(yīng)密切注視含水層的頂?shù)装�；�?）量水堰箱的安裝要平穩(wěn)。

　　4.2.4抽水試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)資料整理進(jìn)行抽水試驗(yàn)時(shí)，需要在現(xiàn)場(chǎng)整理編制下列曲線圖表，可及時(shí)了解試驗(yàn)進(jìn)行情況，檢查有無(wú)反常。

　�。�1）Q、s~t過程曲線；（2）Q=f（s）關(guān)系曲線；（3）q=f（s）關(guān)系曲線。

　　4.2.5成孔工藝（1）全孔采用無(wú)泵反循環(huán)鉆進(jìn)，抽水孔D3Z-35孔徑Ф150mm 0~22.0m, 孔 徑Ф130mm 22.0~25.3m,觀 測(cè) 孔D3Z-36、D3Z-37、D3Z-38Ф150mm,一徑到底，濾水管內(nèi)徑Ф127mm.

　　4.3 試驗(yàn)實(shí)施情況

　　鉆探與試驗(yàn)自2012年4月16日進(jìn)場(chǎng)至2012年4月28日正式結(jié)束，在實(shí)施過程選用流量3、8、25m3/h的水泵先后進(jìn)行了試驗(yàn)抽水，與原試驗(yàn)設(shè)計(jì)相比，主要有以下幾點(diǎn)變化：

　�。�1） 用25m3/h水泵在D3Z-36孔試抽時(shí)水泵進(jìn)水口堵塞，水量不穩(wěn)定，故抽水孔調(diào)整為D3Z-35.

　�。�2） 抽水孔 D3Z-35 孔深 25.3m （濾水管 7.5m），觀測(cè)孔D3Z-36 D3Z-37、D3Z-38在抽水孔兩側(cè)布置，基本沿車站走向線，距離抽水孔分別為5m、8m、13m,孔深分別為19.7m（濾水管6.0m），18.0米（濾水管6m），18.2米（濾水管6m）。

　�。�3）由于水泵達(dá)不到額定的出水量，抽水試驗(yàn)只做了1個(gè)落程。

　　4.4 試驗(yàn)成果與分析

　　4.4.1抽水試驗(yàn)簡(jiǎn)況D3Z-35 孔試驗(yàn)自 2012 年 4 月 27 日開始，至 4 月 28 日結(jié)束，D3Z-1 孔自 2012 年 4 月 28 日開始，至 4 月 30 日結(jié)束，D3Z-32孔自2012年5月2日開始，至5月3日結(jié)束。抽水期間均進(jìn)行了1次降深的穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)，鉆孔出水量、抽水至穩(wěn)定后各孔最大降深見表1.【1】

　　表1.png

　　4.4.2滲透系數(shù)K的計(jì)算公式根據(jù)抽水試驗(yàn)類型，選用相關(guān)Dupuit公式或經(jīng)驗(yàn)公式，結(jié)果如下所示�！�2】

　　2.png

　　式中：Q為抽水井流量（m3/d）；M、H為承壓、潛水含水層厚度（m）；rw、R為抽水井半徑及影響半徑（m）；sw、s1、s2為分別為主孔及離井軸徑向距離為r1、r2兩觀測(cè)井的降深（m）；k為滲透系數(shù)（m/d）。4.4.3影響半徑R計(jì)算公式本次計(jì)算采用兩個(gè)觀測(cè)孔的資料，用下式計(jì)算：r（《供水水文地質(zhì)手冊(cè)第二冊(cè)》表1-6-1公式1-6-3）my ? R（《供水水文地質(zhì)手冊(cè)》（表1-6-3公式1-6-8））式中：R為影響半徑（m）；sw、s1、s2為抽水孔、觀測(cè)孔的水位降深（m）；rw、r1、r2為抽水孔半徑、觀測(cè)孔至抽水孔的距離（m）。計(jì)算結(jié)果見表2.【3】

　　表2.png

　　4.4.4地下水的流速流向本次測(cè)定地下水流速流向采用三角形法，選用D3Z-15、D3Z-21、D3Z-36鉆孔水位高程，并繪制等水位線圖。

　　當(dāng)已知滲透系數(shù)和孔隙度值時(shí)，可用下式計(jì)算：v = Kim式中：u為地下水實(shí)際平均流速（m/d）；v為地下水滲透速度（m/d）；i為地下水水力坡度；n為巖土孔隙度；k為滲透系數(shù)（m/d）。

　　經(jīng)計(jì)算，本區(qū)地下水流向基本垂直于車站走向線，流向西北，水力坡度為25.6‰左右，如滲透系數(shù)取值48.4m/d,則地下水滲透速度約1.242m/d.

　　5 結(jié) 語(yǔ)

　�。�1）由于本次抽水試驗(yàn)采用是承壓完整井，從求參數(shù)角度考慮，計(jì)算的滲透系數(shù)值相對(duì)可靠，但影響半徑較大（大致沿觀測(cè)線向南110m,向北70m已無(wú)松散松散巖類孔隙水）。

　�。�2）復(fù)雜水文地質(zhì)條件下的抽水試驗(yàn)關(guān)鍵是分析場(chǎng)地初始水位與區(qū)域水文變化的關(guān)系，找出其變化規(guī)律，確定場(chǎng)地動(dòng)態(tài)的初始靜水位。

　�。�3）弄清場(chǎng)地的水文地質(zhì)條件及抽水試驗(yàn)孔包括觀測(cè)孔的結(jié)構(gòu)，然后選擇合適的水文地質(zhì)參數(shù)計(jì)算公式，這樣計(jì)算的成果比較接近實(shí)際情況，否則造成很大的誤差。

　　參考文獻(xiàn)　　

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