一种全孔连续检测的稳定流抽水试验设备的研制

发布时间：2019-09-20 20:25

【摘要】：研制了一种在线全孔连续检测渗透系数的稳定流抽水试验设备。其技术方案是:利用流速仪探头放置于抽水井井底,自井底部而上匀速地提至稳定水位处,连续检测自井底部至稳定水位试验段中微分区段的流量,经过数据分析与处理得出试验段岩土层渗透系数沿抽水井孔埋深范围内的分布情况,有效地提高了试验成果精度,完全达到抽水试验的目的。试验研究表明:该设备具有精度和灵敏度高,稳定性好,试验成本低,试验工艺简单等特点。
【图文】：

原理图,稳定流,连续检测,抽水试验

试验方法认为:抽水试段内的水量只分布在试段上、下两端与试段垂直的两平行平面之间的岩体内，抽水试段之间及与孔底不发生水力联系，实际上它们存在复杂的水力联系。为了克服以上问题，可采用在线全孔连续检测的稳定流抽水试验设备，该设备既可以检测渗流区域的平均渗透系数，还能精确检测出沿孔深岩土层的渗透系数变化情况，准确找出其渗漏点、段的具体位置及渗漏量。1工作原理在设计位置分别钻设一主井与若干个水位观测井，采用抽水系统在主井中抽水至形成稳定流，形成一个以井孔为中心的降落漏斗状的地下水面，如图1所示，假定水流是水平流向时，则流向水井的渗流过水断面应是一系列的同心圆柱面，分别测得抽水量Q，观测孔距井轴线的距离分别为r1，r2，通过达西定律即可求出土层的平均k值与微分Δk值［1］。图1在线全孔连续检测的稳定流抽水试验设备原理现围绕井轴取一过水断面，，该断面距井中心距离687

原理图,连续检测,抽水试验,稳定流

(5)Δk=ΔQπln(r2/r1)(h22－h21)(6)式中:Δk为某微分段渗透系数(cm/s);ΔQ为单位时间自井中某微分段抽出的水量(m3)。该设备利用流速仪探头放置于抽水井井底，自井底部而上匀速地提至稳定水位处，连续检测自井底部至稳定水位试验段中微分区段的流量ΔQ，采用2个分别放置于观测井Ⅰ和观测井Ⅱ中的水位监测仪检测h1与h2;经微型计算机系统分析与处理，即可获得试验段岩土层渗透系数沿抽水井孔埋深范围内的分布情况。2硬件和软件设计2．1硬件组成设计该装置的主机结构如图2所示，该系统是由4个传感器、主机等组合而成。传感器设备包括流速仪探头、水位监测仪、位移传感器等。主机主要由80c196单片机系统、输入通道(传感器、接口电路、键盘)、输出通道(显示器、打印机、数据转存器)等组成。其工作过程为:首先在设计位置钻一抽水井孔与2个观测井孔至设计孔深，然后利用抽水系统开始抽水，使主井水位下降至一定深度，涌水流量符合抽水试验稳定标准。将流速仪探头和2个水位监测仪分别沿井孔轴线放入抽水井井底和2个观测井内。开启设备，伺服电机开始运转并缓慢匀速提升流速仪探头，使其沿抽水井孔轴线自井底部而上匀速检测井孔各点的流速，并转化为电脉冲信号经过电缆线内的信号线和光电隔离器送往微型计算机系统;同时放入观测井孔中的水位监测仪，测得观测井的水位数据，通过信号线和光电隔离器连接到微型计算机系统上;进行数据处理和分析得出岩土层渗透系数沿抽水井孔埋深范围内的分布情况，并显示和打印出来［4，5］。图2在线全孔连续检测的稳定流抽水试验设备主机原理2．2传感器与单片机的接口在线全孔连续检测的稳定流抽水试验设备的模拟传感器信号输出均为4～20mA的直流电
【作者单位】：广西有色勘察设计研究院;湖南科技大学土木工程学院;
【基金】：国家自然科学基金资助项目(51208195)
【分类号】：TU415

【参考文献】