核电厂地质勘察压水试验成果

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1、前言

地下水在岩体中的运动及相关问题在核电厂地质勘察中有着重要的意义和实际需求。然而，由于岩体介质的本身的复杂性，使得这项问题解决起来非常的困难。随着勘察技术的不断创新与进步，逐步发展了成熟的压水试验方法来对岩体中的地下水运动情况进行研究。本文就钻孔常规压水试验在核电厂地质勘察中的应用进行分析、探讨。

2、常规压水试验的基本原理

常规压水试验一般按三级压力五个阶段[即，]进行。其压力确定为最大试段压力确定之后其余两级压力可按等分原则确定。各阶段流量的确定，应每隔1min～2min进行观测1次，当流量无持续增大趋势，且每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，取最终值作为本阶段流量值。当试验中P1阶段与P5阶段、P2阶段与P4阶段的流量值绝对差不大于1L/min或相对差不大于5%时，可认为基本重合。最终绘制P-Q曲线。常规压水试验也称“吕荣试验”就是在钻孔中进行的原位渗透试验。压水试验是把一定长度（一般为5m～8m）的孔段隔离开来作为试验段，然后通过水泵用一定的水头，向试验段内压水，使之从孔壁的裂隙向周围的岩体内渗透，其渗透水量最终趋向于一个稳定值，即可按下式计算单位吸水量（ω）：ω=Q/（sL），式中Q为稳定的压入流量（L/min），s为压力水头高度(m)，L为试验段的长度（m），单位吸水量ω是表征岩体透水性大小的指标，它是指单位压力（水头m）下，单位长度试段在单位时间内的岩体吸水量，其单位为L/（minmm），也可用Lu来表示，1Lu相当于单位吸水量ω为0.01L/（minmm）。

3、压水试验分析与应用

3.1压水试验指标分析

压水试验的透水率以P3阶段的流量Q3来计算，因为此阶段数据最接近“吕荣试验”定义压力。压水试验P-Q曲线，最能反应岩体内部节理裂隙的发育情况，可以对指标ω做出解释说明，所以一般压水试验成果除计算ω必配有P-Q曲线。P-Q曲线分A、B、C、D、E五种类型，类型的划分是以岩体内部裂隙的发育情况和其在压水时的变化状态为根据的，在实际中表现为岩性、岩体构造、裂隙发育等不同条件的差异性。

3.2压水试验的应用分析

目前，中国的核电厂选址大部分在岩石上，分内陆和沿海，内陆主要为沉积岩的砂岩，沿海主要为岩浆岩的花岗岩。对于这两大不同成因的岩石压水试验也有较大的差异。

3.2.1沉积岩大部分属软岩，为非脆性岩体，其主要发育层理，层理之间粘结较紧密，张开度小，一般没有充填物。沉积岩在压水试验时，在水压力作用下层理张开度较小，流量Q较小，透水率ω值较低，一般为微透水（ω＜1.0）或极微透水（ω＜0.1），因其具有一定的塑性变形，一般试验中随着压力的增大流量逐渐增加，P-Q曲线凸向P轴，且压力上升阶段流量略小于压力下降阶段，P-Q曲线上多表现为扩张型(C类)或表现为紊流型(B类)。

3.2.2岩浆岩大部分属硬岩，为脆性岩体，块状构造，其主要发育节理，节理发育不规则，张开度较大，一般有泥质矿物充填物。岩浆岩在压水试验时，由于节理发育的复杂性表现出多变的压水试验特性，总结出主要有三种情况。

1.岩体节理张开度较一般，充填程度较高，在压力上升阶段，p1到p2阶段节理张开充填物被冲蚀，流量显著增大，至p2到p3阶段由于岩体变形量较小，流量变化也较小；在压力下降阶段，岩体随着压力下降变形回弹，流量逐渐降低，略小于压力上升阶段。最终在P-Q曲线上表现为冲填型（E类）。p3压力下流量Q较低，透水率ω值较低，一般为弱透水（10＞ω＞1.0）。

2.岩体节理张开度较大，充填程度较高，在压水试验全过程中充填物一直处于被冲蚀的状态，流量随着水压力加大而显著增加，但几个阶段的流量变化率接近，压力下降阶段流量略大于压力上升阶段，在P-Q曲线上多表现为冲蚀型（D类）和扩张型（C类）。流量Q较大，透水率ω值较大，一般为中到强透水（ω＞10）。

3.岩体主要发育微裂隙，张开度小，没有充填物，结合较紧密，压水试验过程岩体处于弹性状态，随着压力水头的增大流量增加，但增加量较小，总体流量也较小。透水率ω值较低，一般为微透水（ω＜1.0）或极微透水（ω＜0.1），在P-Q曲线上多表现为（A）类型。

4、工程实例

4.1沉积岩区

以四川某核电项目初步可行性研究阶段厂址岩土工程勘察为实例分析。地层岩性及构造：砂岩，巨厚层状构造。层理较发育，岩体节理裂隙不甚发育，少数裂隙充填有粘土等。下面以具有代表性的两段压水试验成果为例分析，试验数据及P-Q曲线图见下：

4.2岩浆岩区

以福建沿海某核电项目详细勘察阶段厂址岩土工程勘察为实例分析。地层岩性及构造：黑云母花岗岩，节理裂隙较发育，主要为构造节理和微裂隙。构造节理张开度较大，节理面充填粘土矿物，节理倾角较陡，节理长度一般大于5m，节理贯通性好；微裂隙结合较紧密，裂隙倾角复杂多变、无规律性，长度一般都很小几厘米到几十厘米，贯通性差。下面以下面以具有代表性的四段压水试验成果为例分析，试验数据及P-Q曲线图见下：

5、结论

在核电厂地质勘察中通过压水试验反映了岩体的透水率，在沉积岩区（主要是砂岩和泥岩）透水率值较小；在岩浆岩区（主要为花岗岩）由于岩体地质构造的复杂性，透水率值变幅较大。