一种高压压水试验装置及试验方法与流程

本发明涉及一种高压压水试验装置及试验方法，属于岩体测试。

背景技术：

1、勘测过程中通常需要对地质的透水性进行检测，而测定岩土体渗透性的方法有压水试验、注水试验、抽水试验等。其中压水试验是最常用的在钻孔内进行的岩土体原位渗透试验。具体做法是在钻进过程中或钻孔结束后，用栓塞将某一长度的孔段与其余孔段隔离开，用不同的压力向试段内送水，测定其相应的流量值，并据此计算岩体的透水率。

2、压水试验根据压水水头、试段长度和稳定渗入水量，可以判定岩体透水性的强弱。通常透水率以q表示，单位为吕荣(lu)，定义为：压水压力为1mpa时，每米长度每分钟注入水量1l时，称为1lu。，式中，q为透水率，单位为lu；q为压入流量，单位为l/min；p为作用于试段内的全压力，单位为mpa；l为试段长度。

3、现有的工程地质勘察压水试验装置中，通过在输水管一端安装高压水泵，在高压水泵下方设置压水组件和钻孔件；利用钻孔件先对钻孔位置进行钻孔打洞，再启动高压水泵借助输水管将蓄水箱内的水加压抽至压水组件内部，然后通过连接头保护延伸管道端部。该方案中启动高压水泵借助输水管将蓄水箱内的水加压抽至压水组件内部，随着水渗透入岩土层，水受到的加压逐渐减小，根据可知，随着p的变化，会增大透水率q的计算难度，影响其计算精度。

技术实现思路

1、本发明提供了一种高压压水试验装置及试验方法，能够解决现有压水试验装置中压力变化会增大透水率的计算难度，影响其计算精度的问题。

2、一方面，本发明提供了一种高压压水试验装置，所述装置包括：

3、压水稳压模块，设置在待测钻孔的上方，其包括：压水缸，其底端具有出水口；稳压活塞，设置在所述压水缸内，且将所述压水缸分隔为上半区域和下半区域；压水管，一端连接在所述出水口处，另一端伸入所述待测钻孔的试验段内；控制阀，设置在所述出水口处，用于打开或关闭所述出水口；

4、压力测量模块，设置在所述下半区域内，用于测量所述压水稳压模块的内部压力；

5、供水模块，与所述下半区域连通，用于向所述下半区域内注水，以使所述压水稳压模块的内部压力上升至试验压力并保持在所述试验压力处；所述压水稳压模块用于在其内部压力到达试验压力后向所述待测钻孔的试验段内注水；

6、流量测量模块，设置在所述压水管上，用于测量所述压水管的压水流量。

7、可选的，所述供水模块包括：

8、供水箱，其内容置有试验用水；

9、供水管，一端与所述供水箱连通，另一端与所述压水稳压模块连通；

10、水泵，设置在所述供水管上，用于将供水箱内的试验用水通过供水管泵入所述压水稳压模块内。

11、可选的，所述装置还包括：

12、数据记录与处理模块，与所述压力测量模块和所述流量测量模块均连接，用于每隔预设时长记录所述压力测量模块和所述流量测量模块的测量数值。

13、可选的，所述待测钻孔内安装有上部密封栓塞和下部密封栓塞，所述上部密封栓塞和所述下部密封栓塞之间形成有密封的试验段；

14、所述压水管远离所述压水缸的端部穿过所述上部密封栓塞后伸入所述试验段内。

15、另一方面，本发明提供了一种基于上述任一种所述的高压压水试验装置的试验方法，所述方法包括：

16、控制供水模块向压水稳压模块内供水；

17、当压力测量模块测量的内部压力上升至试验压力时，控制压水稳压模块向待测钻孔的试验段内注水，并记录流量测量模块测量的初始压水流量；

18、控制供水模块持续向压水稳压模块内供水，以使压力测量模块测量的内部压力保持在所述试验压力处，并每隔预设时长记录一次流量测量模块测量的试验压水流量，直至所述试验压水流量满足预设停止条件。

19、可选的，所述预设停止条件为记录的所述试验压水流量个数大于或等于5个，且其中的最大值与最小值的差值小于最后一次记录的试验压水流量的1/10。

20、可选的，所述方法还包括：

21、根据所述试验压水流量与所述初始压水流量，确定所述试验压力下的压入流量；

22、根据所述试验压力及其压入流量，确定所述试验压力下的透水率。

23、可选的，所述根据所述试验压水流量与初始压水流量，确定所述试验压力下的压入流量，具体为：

24、获取所有试验压水流量与初始压水流量的差值的平均值，将所述平均值作为试验压力下的压入流量。

25、可选的，在控制供水模块向压水稳压模块内供水之前，所述方法还包括：

26、向待测钻孔内的上部密封栓塞和下部密封栓塞施压，使其膨胀止水。

27、本发明能产生的有益效果包括：

28、本发明提供的高压压水试验装置及试验方法，通过设置供水模块，能够精确控制压水稳压模块内部压力上升至试验压力并保持不变，继而保证压水试验阶段的全压力维持不变，这样可以得到较为准确的压入流量，进而可以提高透水率的计算精度。本发明解决了现有压水试验装置中压力变化会增大透水率的计算难度，影响其计算精度的问题。

29、本发明提供的高压压水试验装置及试验方法，通过设置稳压活塞，能够精确维持压水缸内部压强在一定数值保持不变，继而保证压水试验阶段的全压力维持不变；通过使用自动记录仪记录压力计和流量计的数值变化，能够更准确地控制和监测试验条件，从而获得更精确的岩土透水性数据；通过使用上部密封栓塞和下部密封栓塞，可以对特定深度范围内的岩土进行分段测试，从而更加详细地了解不同层位的透水性；本发明装置设计便于快速安装和拆卸，能够精确控制注水过程，减少人为操作错误，提高试验的数据准确性，减少现场工作时间，提高工作效率。

技术特征：

1.一种高压压水试验装置，其特征在于，所述装置包括：

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述供水模块包括：

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述待测钻孔内安装有上部密封栓塞和下部密封栓塞，所述上部密封栓塞和所述下部密封栓塞之间形成有密封的试验段；

5.一种基于权利要求1至4中任一项所述的高压压水试验装置的试验方法，其特征在于，所述方法包括：

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述预设停止条件为记录的所述试验压水流量个数大于或等于5个，且其中的最大值与最小值的差值小于最后一次记录的试验压水流量的1/10。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述根据所述试验压水流量与初始压水流量，确定所述试验压力下的压入流量，具体为：

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在控制供水模块向压水稳压模块内供水之前，所述方法还包括：

技术总结本发明公开了一种高压压水试验装置及试验方法，属于岩体测试技术领域，能够解决现有压水试验装置中压力变化会增大透水率的计算难度，影响其计算精度的问题。所述装置包括：压水稳压模块，其包括：压水缸，其底端具有出水口；稳压活塞，将压水缸分隔为上半区域和下半区域；压水管，一端连接在出水口处，另一端伸入待测钻孔的试验段内；控制阀，用于打开或关闭出水口；压力测量模块，用于测量压水稳压模块的内部压力；供水模块，用于向下半区域内注水，以使其内部压力上升至试验压力并保持；压水稳压模块用于在其内部压力到达试验压力后向待测钻孔的试验段内注水；流量测量模块，用于测量压水管的压水流量。本发明用于岩土体的高压压水试验。技术研发人员：陈海云,李树武,李常虎,李征征,杨文超,仝岩,王群,范文东受保护的技术使用者：中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司技术研发日：技术公布日：2024/12/2