抽水试验报告(深基坑 地下水)

安徽 焦炭联产甲醇工程一期 年产60万吨甲醇项目A1标段

抽水试验报告

上海 设计集团 上海 工程有限公司 二零一一年一月

安徽 焦炭联产甲醇工程一期 年产60万吨甲醇项目A1标段

抽水试验报告

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上海 设计集团

工程有限公司

二零一一年一月二十八日

目 录

第一章 前 言 ........................................................................................ 1

第一节 工程概况 .......................................................................................... 1

第二节 现场抽水试验 .................................................................................. 1

第二章 场地地质及水文地质条件 ....................................................... 4

第一节 场地地质条件 .................................................................................. 4

第二节 水文地质条件 .................................................................................. 6

第三章 单井抽水试验 ............................................................................ 6

第一节 水文地质钻探 .................................................................................. 6

第二节 抽水试验7 8 10 附 件15

第四章 结论及建议 ............................................................................ 17

第一节 结论 ................................................................................................ 17

第二节 建议 ................................................................................................ 17

第一章 前 言

第一节 工程概况

安徽 化工有限公司入驻 二坝开发区拟建年产60万吨甲醇项目。本次拟建为A1区运煤地槽，6.5～12.7ｍ，已经挖穿承压含水层。深度为16.6～25.6米，没有隔断承压含水层。同时本基坑场区内沟塘纵横，场地东南侧为长江，距离本场区较近。基坑开挖范围内地基土层多为砂性土，含水量特别丰富，且含水层很厚，而基坑开挖又较深，地下水对基坑开挖影响特别大。鉴于地下水对4#转运站基坑开挖时造成的不利影响，为充分观测和掌握承压水抽水引起对含水层地下水位变化特征、求取水文地质参数、以及降水过程中引起的固结沉降影响，为基坑设计、施工方案制定和优化，有必要在泄煤地槽基坑开挖前做一次有针对性的地下水水文勘察及专项抽水试验。

我公司于2011年1月对该工程进行了水文地质试验，并进行该段工程的地质调查、水文地质调查、钻探、抽水试验等。根据该地区水文地质条件，进行了两组非稳定流的单井抽水试验，共布置了3个试验井。

第二节 现场抽水试验

一、目的、任务 （一）目的

本次试验分为两部分：小流量的单井抽水试验，大流量的单井抽水试验。本次抽水试验主要目的是：

1、通过抽水试验和调研，查明承压含水层埋深及试验期间承压水水头高度，提供本场地不需要降承压水的临界开挖深度；

2、通过抽水试验，求取含水层水文地质参数（包含渗透系数、导压系数、导水系数等）；

3、对抽水孔进行抽水试验确定水位下降与总涌水量等关系，从而预测一定降深下的抽水量或一定开采定额下的水位降深值，同时为确定合理的降压井降水方案提供依据；

4、通过抽水试验，确定减压降水时降压井影响半径及井的插入深度；

5、根据抽水试验结果、钻孔地层和地下水位动态等建立基坑降水数值模拟模型，对模型进行识别后，预测基坑降水引起周边地区地下水渗流场变化趋势；

6、根据抽水试验和模型模拟预测结果，分析和预测降水引起对基坑周边地面沉降的时空分布和影响程度；

7、根据抽水试验，为拟建工程的基坑降水提出合理的降水设计方案，其中包括考虑今后工程实施的减压井和抽水方案，并对地墙的插入深度提出合理化建议。 （二）任务

根据水文地质试验目的和试验要求，本次工作主要任务有： 1、试验井的设计； 2、试验井的施工； 3、抽水试验实施和观测； 4、含水层水文地质参数的计算；

5、基坑降水数值模拟模型的建立、识别和预测；

二、完成工作量及工作方法

(一)完成工作量

1、完成井点布置共3眼，总进尺80m。

2、完成了安徽 年产60万吨甲醇项目单井抽水求参试验。 A.小流量单井试验； B.大流量单井试验；

3、基坑稳定性计算，降压井的设计；

(二)工作方法

1．试验场地的抽水试验孔采用水文钻机正循环成孔。

2．水文地质参数计算，根据试验资料采用非稳定流求参方法应用Aquifer Test软件对数据进行水文地质参数的求解，根据各试验场区的补给排泄边界条件、地下水类

型、抽水试验井的性质、布井方式等一系列水文地质条件，结合规范中有关计算公式的适用条件进行含水层水文参数和相应的等效影响半径的计算。

3．建立该地块地下水流数值模型，根据有限差原理，利用modflow软件建立该地块地下水的数值模型，通过对模型的识别和验证后，得到该区由于抽水试验引起的地下水流场的变化。

三、抽水试验执行的技术标准

1、基坑围护设计的有关资料； 2、本项目岩土工程勘察报告；

3、《供水水文地质勘察规范》（GB50027-2001）； 4、《供水管井技术规范（GB50296-99）》；

5、《建筑与市政降水工程技术规范》（JCJ/T111-98）；

四、完成成果

根据抽水试验所采集的数据进行分析、运用Aquifertest软件求参和建立数值模拟模型后，编制、提交《安徽 年产60万吨甲醇项目水文地质、抽水试验报告》。

第二章 场地地质及水文地质条件

第一节 场地地质条件

本区地层属扬子地层区下扬子地层分区，区域上自太古界至新生界地层均有分布，基岩大部分被第四系覆盖。区域第四纪地层主要岩性为淤泥质土、粉质粘土、粉砂、中细砂和砂砾层，成因类型以冲积、冲湖积为主。根据野外钻孔揭露、原位测试资料，勘察所达深度范围内的地层分布情况如下：

①-1层吹填砂土(Q4ml)：厚0.20～6.20m。灰色、松散、稍湿，主要成份为粉细砂，该层为近期吹填整平场地土，本层厚度变化大，性质不均匀。

①-2层粉质粘土(Q4l)：厚度0.40～4.20m，层顶高程4.29～8.54m，层顶高程0.00～4.20m。灰色、灰黄色，可塑、饱和，含植物根系，为硬壳层，切面稍有光滑、干强度中等、韧性中等、无摇振反应，上部50cm多为耕土。局部缺失。

②层淤泥质粉质粘土(Q4l)：厚0.60～13.60m，层顶埋深0.60～6.20m，层顶高程1.25～5.44m。青灰、灰、灰褐色，间杂灰黑色，呈流塑-软塑状态，饱和，含有机质，贝壳等，局部为淤泥及淤泥质粘土，夹少量薄层粉土、粉砂，厚度一般0.20～1.00cm，呈松散状态，本层分布普遍。

③-1层粉土夹粉砂 (Q4l)：厚0.50～10.80m，层顶埋深1.20～11.00m，层顶高程-5.45～5.18m。青灰色，稍密状态，饱和。夹薄层粉砂及粉质粘土（部分地段呈互层状，厚薄不均，呈稍密状），无光泽反应、干强度低、韧性低、摇振反应迅速。本层部分地段缺失，厚度变化较大。

③-2层粉质粘土夹粉砂 (Q4l)：厚0.60～7.30m，层顶埋深1.80～11.10m，层顶高程-5.99～4.61m。青灰色、灰褐色，呈软塑状态局部可塑，饱和，切面稍有光滑、干强度低、韧性低、摇振反应迅速，含贝壳等，夹薄层粉砂，青灰色，松散状态，厚度2cm，最大达10cm。本层仅部分勘探孔揭露。

④层粉砂(Q4al)：厚0.60-10.90m，层顶埋深7.30～16.00m，层顶高程-10.78～-0.12m。青灰色，呈稍密状态、局部松散，饱和，含贝壳、腐植物等。夹薄层粉质粘土、粉土，其厚度不小于2cm。本层局部缺失，厚度变化较大。

⑤层细砂(Q4al)：厚1.10～19.70m，层顶埋深8.60～18.70m，层顶高程-13.25～

3.95m。青灰色，饱和，呈中密状态局部密实，含贝壳等，孔深15m左右夹中粗砂（中密~密实状），孔深22.00~25.00m之间夹薄层粉质粘土（灰褐色，可塑状态）。本层分布普遍。

⑤-1层细砂夹粉质粘土(Q4al)：厚0.50～4.20m。青灰色，饱和，呈中密状态局部稍密，含贝壳等，夹薄层厚度不大于10cm可塑状粉质粘土、中密状粉土，灰褐色。本层呈透镜体状分布在⑤层细砂中。

⑥层细砂(Q4al)：最大揭露层厚11.70m，层顶埋深22.40～34.70m，层顶高程-26.27～-16.13m。青灰色，饱和，呈中密~密实状态，含云母等，夹薄层粉质粘土，灰褐色，可塑状态。本层分布普遍。

典型地质剖面图见图2.1。

高程(m)

图2.1 基坑地质剖面图

第二节 水文地质条件

一、地下水类型

1．潜水层

拟建场地浅部土层中的地下水属于潜水类型，潜水的主要补给来源为大气降水，水位埋深随季节变化而变化，主要赋存在②层淤泥质粉质粘土、③-1层粉土夹粉砂及③-2层粉质粘土夹粉砂中。潜水水位高程约为5.00m。

2．承压水

主要赋存在④层粉砂、⑤层细砂、⑥层细砂中。勘察期间承压水位高程约4.50m。承压水顶板埋深一般为7.3～16.0m。

二、地下水的补给、径流、排泄条件

区内上层滞水及潜水直接接受大气降水及长江侧向补给，④层粉砂、⑤层细砂及⑥层细砂中的承压水主要补给来源为地下水侧向径流和长江的侧向补给。地下水流向由西北流向南东。区内地下水主要以蒸发和向河流排泄为主。

第三章 单井抽水试验

第一节 水文地质钻探

一、井孔布置

根据要求及对岩土工程勘察报告中水文地质条件的分析，抽水试验井及场地尽量选在具有一定水文地质特点的、有施工条件的、不影响未来施工场地部位设置，其次布置在建设场地内，不会对周围建筑产生不良地质作用，最后布置在排水便利范围内，并尽量考虑试验井在后期降承压水时能二次利用。考虑非完整井非稳定流抽水试验要求、水文地质条件和工程实际情况：在基坑有相对性地选择布置一组试验井。各试验井的井身结构见下表(表3.1)。

考虑非完整井非稳定流抽水试验要求、水文地质条件和工程实际情况：在基坑内有相对性地选择布置2眼30m试验井与1眼20m试验井。抽水井和观测井的开孔终孔口径一致，均为Φ650mm,一径到底，填砾为D50＝d50（6～10倍），滤

料上部填粘土止水，回填粘性土至地表面。

详见下表井结构参数表：

表3.1 试验井设计结构表

二、水文地质钻探工作

抽水试验井采用正循环钻机开凿成井，成井后用32～50m3/h水泵进行洗井，洗至水清砂净。

第二节 抽水试验

一、试验场情况

试验井位于场地内，抽水井和观测井呈直线形排列（附图），试验场地内排水、用电基本正常，满足试验要求，可以开展试验工作。

三、试验设备

本次小流量抽水试验采用200QJ32-60/4型深井潜水泵，额定流量为32m3/h，大流量单井抽水试验采用200QJ50-70/7型深井潜水泵，额定流量为50m3/h，潜水泵在井内深度为井口以下29m,出水量测量采用自来水表，水位观测采用Diver地下水位自计仪和水位计。

四、试验项目

(一)单孔抽水试验

在单井抽水试验中，以Y1井为抽水井，其余井为观测井，进行抽水试验，抽水时间为20小时左右；利用抽水试验中观测孔资料求取水文地质参数。

(二)试验要求

上述观测过程中，抽水井和观测井的测量频率均满足非稳定流抽水的规范要

求，在主孔抽水开始的同一时间使用Diver地下水位自计仪记录观测孔数据，记录频率为1分钟一次，恢复试验的观测频率相同，抽水孔按抽水开始后的1、2、3、4、6、8、10、15、20、25、30、40、50、60、90、120分钟进行观测，120分钟后每隔1小时观测一次。采用独立水表进行抽水井水量测量。

上述试验均按GB50027-2001《供水水文地质勘察规范》进行。

五、抽水试验

本次单井抽水试验的主要任务是观测初始水头高度、计算场地内含水层的渗透系数K、导水系数T及弹性释水系数S等，为工程降水设计提供依据。

抽水试验情况介绍：

本次抽水试验从2011年01月15日人员设备进场，1月16日开始成井～2011年1月21日成井工作结束，其中打井3眼。单井抽水从1月23日开始～1月27日结束，进行了单井抽水试验和水位恢复试验。试验分为两组，第一组开启30米试验井Y1，第二组开启20m试验井G1，同时观测Y1、Y2井。现场数据收集后转入室内进行资料整理、数据计算和编写报告工作。

第三节 抽水试验观测孔动态

一、初始水位量测

抽水试验之前测量含水层的初始水位，详见表3.2：

表3.2. 含水层初始水位

二、大流量单孔抽水试验

抽水试验孔成井后，抽Y1井下入200QJ50-70/4型深井潜水泵进行抽水，该泵额定出水量50m3/h，实际出水量约47.3m3/h。抽水时间为1月23日10：30至1月24日07：55，水位恢复观测时间为1月24日07：55至1月24日15：00。同时对Y2、G1观测孔进行地下水位动态观测，抽水试验数据成果见图3.1，获

得了合理的水量－水位变化关系。

图3.1 大流量单井抽水试验观测孔降深~时间图

从抽水井和各观测孔s-t历时曲线（图3.1）可看出，抽水时水位明显下降，800min以后地下水位趋于稳定。抽水试验单井出水量为47.3m3/h，在抽水1000min后水位基本稳定，与井Y1相距8.0米的观测井G1降深达到1.04米，与井Y1相距16.0米的观测井Y2降深达到0.65米。在停抽5小时后水位基本恢复90%。本次抽水试验获得了含水层的水头降深值，并且在一定时间后观测孔和抽水井的水位基本达到稳定，获得了理想的抽水试验资料，完全可以满足计算水文地质参数所需的数据资料。

三、小流量单孔抽水试验

抽水试验孔成井后，抽G1井下入200QJ32-60/4型深井泵进行抽水，该泵额定出水量32m3/h，抽水时间为1月24日15：07至1月25日10：00，水位恢复观测时间为1月25日10：00至1月25日13：00。同时对Y1、Y2观测孔进行地下水位动态观测，抽水试验数据成果见图3.2。实际出水量约25.2m3/h。获得了合理的水量－水位变化关系。

图3.2 大流量单井抽水试验观测孔降深~时间图

从抽水井和各观测孔s-t历时曲线（图3.2）可看出，抽水时水位明显下降，300min以后地下水位趋于稳定。抽水试验单井出水量为25.2m3/h，在抽水500min后水位基本稳定，且当出水量控制不变时水位有上升趋势，与井G1相距8.0米的观测井Y1降深达到0.25米，与井G1相距8.0米的观测井Y2降深达到0.2米。在停抽2小时后水位基本恢复90%。本次抽水试验获得了承压含水层水头降深值，并且在一定时间后观测孔和抽水井的水位基本达到稳定，获得了理想的抽水试验资料，完全可以满足计算水文地质参数所需的数据资料。

第四节 抽水试验参数计算

水文地质参数是根据稳定流与非稳定流抽水试验数据计算求得。含水层渗透系数是根据试验井抽水试验的具体水文地质条件，选择相应方法进行计算对比确定。影响半径通过观测孔用稳定流计算公式求得。

一、参数计算原则

1、利用现场实际观测资料计算水文地质参数； 2、参数计算方法符合降水场地的水文地质条件； 3、综合考虑多个观测孔的计算结果，取平均值。

二、参数计算内容

1、流量与降深关系； 2、含水层水文地质参数； 3、含水层影响半径。

三、计算理论

本次抽水试验的含水层极厚，布井设计时使用了非完整井，因此水文参数计算应该采用定流量、非完整井、非稳定流的承压含水层Moench方法。

Moench方法假设如下： 1、承压含水层，侧向无限延伸；

2、抽水影响区域含水层等厚、均质、水平各向同性，井径无限小； 3、抽水前承压水水头面水平； 4、非完整井、定流量抽水； 数据需求：

1、观测井的降深～时间数据； 2、抽水井到观测井的有限距离； 3、抽水量（恒定）。 4、抽水井的尺寸参数。

图3.3 Moench公式适用条件示意图

四、Aquifer Test软件介绍

根据抽水试验所用的公式，本次应用Aquifer Test软件对数据进行水文地

质参数的求解，Aquifer Test软件是目前最流行对抽水试验进行图形分析和报告的软件。Aquifer Test软件具有使用灵活、界面友好特点，对于水文地质学家，由水文地质专家设计的Aquifer Test软件能提供用来有效处理水文抽水试验结果所需的所有工具，并且对数据分析能选择所有解析法中最常用的一种方法。

Aquifer Test有以下功能：

能在Windows 95/98/2000 32位应用环境中运行； 容易使用，界面友好；

能处理在潜水、承压水、渗漏的承压水和裂隙含水层中的试验数据； 规范的报告模块，并且能嵌入用户设计的报告； 解析方案向导帮助用户选择适当的数据分析方法； 对于同一数据集，容易创建和比较多个分析方法； 能以ASCII文件插入井位置和图形； 支持.dxf和*.bmp图像的位置图；

支持Windows剪贴板的剪切和粘贴数据和直接向工程报告中输出图形； 以图形文件（.bmp,.jpg,.wmf,.eml）导出分析图形; 无数的快捷键来加快程序定位； 单位转换；

对于抽水试验，能提供以下解决方法： Theis(1935);

Cooper-Jacob Time-Drawdown(1946); Cooper-Jacob Distance-Drawdown(1946); Cooper-Jacob Time—Distance-Drawdown(1946); Hantush-Jacob(1955); Neuman(1975); Moench(1993);

Moench Fracture Flow(1984); Theis Steptest (1935); Theis Recovery (1935);

Hantush-Bierschenk Well Loss; Specific Capacity Test; Theis Prediction;

标准曲线是根据X轴上的t和Y轴上的降深s绘制曲线，通过实测数据绘制的降深曲线与标准曲线相匹配能完成数据分析。本次抽水试验观测井的实测曲线与标准曲线运用Aquifer Test软件拟合后结果见附件。

五、水文地质参数计算

1、流量与降深关系

距离抽水井不同距离的降深与流量的关系是设计降水方案的重要依据。本次抽水试验的降深与流量关系见表3.3：

表3.3 距离抽水井不同距离的降深与流量关系

2、水文地质参数

根据Moench方法计算含水层水文地质参数平均值见表3.4。

表3.4 含水层水文地质参数

3、影响半径

理论上在无限延伸的无越流补给的承压含水层中是不存在“影响半径”的，但是习惯上引入稳定流的影响半径概念，本工程布置了两个以上的观测孔，计算影响半径R时采用以下公式:

s1lgr2 s2lgr1

lgR

s1 s2

其中：R：影响半径（m）

r1、r2两个观测孔距离抽水井间距（m） s1、s2对应两个观测孔处的水位降深（m） 根据计算影响半径为49.35m。

附 件

附件1： 大流量Theis曲线拟合图

图3.4 G1观测孔Theis曲线拟合图

图3.5 Y2观测孔Theis曲线拟合图

附件2： 小流量Theis曲线拟合图

图3.6 Y1观测孔Theis曲线拟合图

图3.7 Y2观测孔Theis曲线拟合图

第四章 结论及建议

第一节 结论

通过本次详细水文地质调查及单井抽水试验成果，查明了本地区内各含水层的水文地质参数、地下水类型等，详见表7.1

1．本场区与工程降水施工有关的含水层为：粉砂层。

2.试验期间本地区静止地下水位埋深：含水层地下水头埋深为2.0～2.1m。 3．根据抽水试验求参结果：承压含水层平均渗透系数为7.28m/d，贮水率3.19E-2 (1/m)。

4．根据抽水试验结果计算得到了承压含水层抽水试验井的影响半径范围为49.35m，可作为基坑工程降水设计的依据。

5．根据试验成果坑内降压井深度在25m内能够满足本基坑工程降水的要求；坑外降压井深度在30m能够满足本基坑工程降水的要求。

表5.1 单井抽水试验成果表

第二节 建议

由于本基坑开挖较深，局部深坑深达12.7米，承压水顶板埋藏较浅，最浅处埋深约7.3米，因此基坑降压时承压水头下降幅度较大，降承压水时影响范围较大，因而建议围护设计单位在围护设计时适当加深止水帷幕的深度，以减小基坑降水对周围环境的影响。

1.通过稳定性计算，本基坑需降水头较深，建议降水方案设计时应适当增加降压井数量，在基坑开挖时需将承压水头降至基坑开挖面以下2m，以满足基坑

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需要。同时考虑到本基坑风险较大，特别是本基坑临近长江边，受江水汛期影响较大，在降压井设置时应考虑到汛期对本基坑的不利影响，因而应布置一定数量的备用井。

2. 根据现场抽水试验的结果，该地区承压含水层富水性较强，单井出水量较大，渗透性较强，水位反弹较快，降水施工时现场应有备用电源，防止突发停电、水位反弹造成坑底突涌。同时做好开挖中井管的安全防护工作，防止开挖破坏井管结构，影响降水质量。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/yfkj.html