试验方法确定水文地质参数
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作者简介：韩传梅（1982-），女（回族），新疆塔城人，硕士研究生。
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-1-
http://www.paper.edu.cn
12 34 5
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 图 1 地质剖面图
Fig1 Geological Section
依据本工程地质勘察资料，拟建场地地面标高为 3.28m～3.56m。⑤2 层承压含水层顶板距基坑 底面仅 1.0～2.0m。基坑开挖至设计标高后，坑内承压含水层顶板以上的覆土的自重压力远小于承压 水压力，必须采用深井减压降水措施。
http://www.paper.edu.cn
试验方法确定水文地质参数
韩传梅
河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，南京（210098）
E-mail：hanmei424@sina.com
摘 要：针对长江三角洲第四纪松散沉积层厚度大、地下水位高、地下水量丰富，地下水流动状态 复杂等特点，本文以上海地铁七号线新村路站深基坑降水为例，利用深基坑降水试验推求水文地质 参数。 关键词：水文地质参数，深基坑降水，试验方法
Fig 2 Pumping well design of groundwater withdrawal
-2-
http://www.paper.edu.cn
4. 水文地质参数的推求
4.1 潜水含水层Slug Test试验
Slug Test参数计算公式如下：
⎧ ⎪K
=
(Tt
/
rc2 )
rc2 /(tl)
1. 引言
地下空间的开发已日益得到人们的重视，且不断向着大和深的方向发展。在地下空间建设过程 中会出现流沙以及承压水对基坑底部的突涌等一系列显现。所以基坑开挖的深度超过该区的地下水 位,必须采取降水措施。由于地质条件复杂，确定研究区的水文地质参数在深基坑降水方案中显得尤 为重要，因此，用不同方法确定水文地质参数是科学有效地对深基坑降水引起的地下水位变化进行 模拟预测的前提。
-3-
http://www.paper.edu.cn
4.2 承压含水层抽水试验
本次抽水试验只针对第⑤2 层进行抽水试验，因基坑的南北地质情况不同，在两处布置两 组试验井，所以抽水试验共进行了两次。按下列公式计算参数：
⎧ ⎪T ⎪
=
Q
4 π [s ]W
(u )
⎪
4 ⋅ T ⋅ [t ] ⋅ u
⎨S = ⎪
层位 第 ⑦1-1 层
第⑤2 层
Slug Test 试验在第⑦1-1 层中的 3 眼试验井（K2、G5、G6）中进行。承压含水层抽水试验 井针对第⑤2 层进行，共布置了 5 眼非稳定流抽水试验井（K1、G1、G2、G3、G4）。
5
6
7
8
9 10
18 19 20 21 22
图 2 抽水试验井群平面布置图
a （㎡/d）
0.301
9.04
8.53E-03
1.06E+03
0.607
18.22
2.77E-03
6.58E+03
0.435
3.260
3.80E-03
8.59E+02
B (m)
16 65 16.2
K ' （m/d）
0.23 0.016 0.019
已知越流因数 B ，可以转化为弱透水层的渗透系数 K ' 。由地质剖面图可知 G1，G2 井的 补给层为第④层和第⑧1 层。而 G3 井的补给层为第④层和第⑤3 层。由于第④层为淤泥质粘土
本文以上海轨道交通七号线新村路站深基坑降水为例，详细论述了在第四纪巨厚沉积层地区含 水层结构，由于基坑维护连续墙未达到含水层底板，深基坑非完整井降水存在三维地下水流场。本 文在建立上海地铁七号线新村路站深基坑水文地质概念模型的基础上，为地下施工提供了科学决策 依据 [1] 。
2. 研究区概况
拟建上海轨道交通 7 号线一期工程，北起外环路站，南至东安路零陵路站，线路总长约 20 ㎞。 新村路车站位于新村路与岚皋路相交处，车站主体位于岚皋路。车站长度为 168.90 米，标准段宽度 19.70m，开挖深度约 15.30m，端头井开挖深度约 16.90m。车站主体采用二层二跨现浇钢筋混凝土结 构，采用地下连续墙作围护结构，设计初定标准段地墙深度为 29.0m，端头井地墙为 31.0m，明挖顺 作法施工，基坑等级为一级。
r 2 ⋅1440
⎪ ⎪a ⎩
=
T S
（2）
式中，T －导水系数 ( m2 / d )；S －释水系数；s －水位降深（ m ）；u －给水度； a －压力
传导系数（ m2 / d ）。采用曲线拟合方法得出计算结果（表 3）。
井号
G1 G2 G3
表 3 ⑤２ 层水文地质参数汇总表
K（m/d） T （㎡/d） S (无量纲)
孔径 （mm） 650
550 650 550 650
表 1 井结构参数表
井径 孔 深 滤管位置
mm m
m
273
34
30-33
219 34 273 24 219 21 273 21
30-33 17-23 17-20 17-20
井管长 m
30 30 17 17 17
填砾位 置m
28-34 28-34 14-24 14-21 14-21
wenku.baidu.com
本文选取了具有代表性的 G5 井第⑦1-1 层试验成果及曲线，如图 3 所示 G5 井的第⑦1-1 层试验成果及曲线由于 Slug Test 的试验段位于第⑦1-1 层的砂质粉土中，该层厚度很薄，并 且厚度不均，大约在第 11 轴位置尖灭，该层夹粘性土较多。
H / H0
Fig 3
Tt / rc2
图 3 G5 井 Slug Text 拟合曲线图 Fitting curve of Slug Text method in G5 site
伏含水层组的水文地质参数建议值，如表 4 所示。
表 4 水文地质参数建议值
序号 地层 渗透系数 K （ m / d ） 贮水系数 S
1
⑤2 0.447
5.03E-03
2
⑦1-1 6.20E-03
1.06E-02
越流系数 B( m ) 32 /
所有试验数据均由水位传感器和数据采集仪自动采集并输入微机处理后绘制 lgs-lgt 或
渗透性微小可以忽略，只考虑弱透水层第⑧1 层和第⑤3 层的渗透系数 K ' 。根据公式 B = r /( r ), B
越流系数
K' m'
=
T B2
，可得弱透水层渗透系数 K
'
=
T B2
m'
[3] 。其中 r －观测孔距离（ m
）；K
'－
弱透水层渗透系数（ m / d ） ； m ' －弱透水层厚度（ m ）。根据现场试验，提出本工程场地下
Abstract The hydrogeological characteristics of the Yangtze delta region are large thickness in quaternary sediment layer, high groundwater table, abundance in groundwater resources, and complicated groundwater flow etc. The research is based on the Xincun Station along 7th line of Shanghai subway. A groundwater depression test at the deep pit was used to determine the hydrogeological parameters. Keywords: Hydrogeological parameter, deep foundation pit dewatering, test method
3. 现场降水试验
现场成井施工，共完成了 2 眼抽水井和 6 眼水位观测井。现场试验分为 2 类水文地质试验，即 Slug Test（也称微水试验）与承压水抽水试验。各抽水井与观测井结构参数详见表 1。各抽水井与观 测井的平面剖面布置如图 2 所示
试验 类别
Slug Test
承压水 抽水试 验
孔号
K2 G5、G6 K1 G1、G2、G3 G4
在半对数纸上绘制地下水水位与初始水位比值 (H / H0 ) − lg t 曲线，并与标准曲线拟合，找出匹 配点，读出[ Tt / rc2 ]、[ t ]和[ a ]值，进而计算出渗透系数 K 和贮水系数 S 。抽水试验得到的渗 透系数与贮水系数反映了成井区域的水文地质特征，具体试验参数值如表 2 所示。
⎨
⎪⎩S = a rc2 / rs2
（1）
式中， K －渗透系数（ m / d ）； rc －套管半径（ m ）； rs －滤管处钻孔半径（ m ）；l －进水滤 管长度（ m ）； a －计算系数； t －瞬间取水开始后起算的时间（ d ）； S －贮水系数；T －导
水系数（ m2 / d ）。
采用 Cooper-Jacob 现行回归法 [2] ，在 K2、G5 和 G6 孔内分别进行。试验数据采用全自动 数据采集仪和振弦式孔隙水压力传感器采集，并与计算机连接进行数据处理。利用试验资料，
Confirm the hydrogeological parameters whit test method
Han Chuanmei
State Key Lab. of Hydrology-Water Resources and Hydraulic Engineering，Hohai University， Nanjing （210098）
(H / H0 ) − lg t 曲线，在微机上与标准曲线拟合后计算参数，最大限度地降低了人为的误差， 试验前传感器均进行了率定，所以试验得出的参数可以作为深基坑降水设计模型的依据。
5. 结论
在与地下水有关的工程中，确定地下含水层（尤其是承压含水层）水文地质参数中的渗 透系数K 对工程设计至关重要。通过实地抽水试验及稳定流计算方法检验，可以得到承压含 水层的渗透系数和蓄水系数等。
本工程场地地质情况相当复杂。主要有浅部土层中的潜水和深部粉性土层中的（微）承压水（图 1）。据区域资料，微承压水和承压水位，一般均低于潜水位，浅部土层中的潜水位埋深，一般离地 表面 0.3m～1.5m，年平均地下水位离地表面 0.5m～0.7m，低水位埋深为 1.5m；第⑤2 微承压水位埋 深在 3～6m，第⑦层承压水位埋深为 3～11m。潜水位和承压水位随季节、气候等因素有所变化。江 河边一定距离范围内，特别是有浅层粉性土分布区，其潜水位受潮汐影响较明显。受古河道切割影 响，4－22 轴分布有第⑤2 层粉性土，厚度为 6.0m～30.0m；在场区北部 1－4 轴，上覆⑤2 层缺失， 正常分布有第⑥层和第⑦层，第⑥层厚度约为 5.0m，第⑦1-1 层顶面埋深约 29.80m，层厚约 1.80m～ 3.50m。
-4-
参考文献
http://www.paper.edu.cn
[1] 骆祖江，武永霞. 第四纪松散沉积层深基坑降水三维非稳定流数值模拟.沈阳建筑大学学报(自然科学版) , 2006， 2： 181－185
[2] Cooper, H.H. and C.E. Jacob, “A generalized graphical method for evaluating formation constants and summarized well field history,” Am. Geophys. Union Trans., Vol.27,p.526-534(1946). [3] 薛禹群. 地下水动力学（第二版）[ M].北京：地质出版社，1997，115-116
表 2 ⑦1-1 层渗透系数和贮水系数汇总表
K2 井
G5 井
G6 井
渗透系数 K （m/d） 1.34E-02
2.43E-03
2.73E-03
导水系数 T （m2/d） 4.03E-02
6.08E-03
5.46E-03
贮水系数 S (无量纲) 1.73E-04
1.59E-02
1.59E-02
平均值 6.20E-03 1.73E-02 1.06E-02
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http://www.paper.edu.cn
12 34 5
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 图 1 地质剖面图
Fig1 Geological Section
依据本工程地质勘察资料，拟建场地地面标高为 3.28m～3.56m。⑤2 层承压含水层顶板距基坑 底面仅 1.0～2.0m。基坑开挖至设计标高后，坑内承压含水层顶板以上的覆土的自重压力远小于承压 水压力，必须采用深井减压降水措施。
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试验方法确定水文地质参数
韩传梅
河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点实验室，南京（210098）
E-mail：hanmei424@sina.com
摘 要：针对长江三角洲第四纪松散沉积层厚度大、地下水位高、地下水量丰富，地下水流动状态 复杂等特点，本文以上海地铁七号线新村路站深基坑降水为例，利用深基坑降水试验推求水文地质 参数。 关键词：水文地质参数，深基坑降水，试验方法
Fig 2 Pumping well design of groundwater withdrawal
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4. 水文地质参数的推求
4.1 潜水含水层Slug Test试验
Slug Test参数计算公式如下：
⎧ ⎪K
=
(Tt
/
rc2 )
rc2 /(tl)
1. 引言
地下空间的开发已日益得到人们的重视，且不断向着大和深的方向发展。在地下空间建设过程 中会出现流沙以及承压水对基坑底部的突涌等一系列显现。所以基坑开挖的深度超过该区的地下水 位,必须采取降水措施。由于地质条件复杂，确定研究区的水文地质参数在深基坑降水方案中显得尤 为重要，因此，用不同方法确定水文地质参数是科学有效地对深基坑降水引起的地下水位变化进行 模拟预测的前提。
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4.2 承压含水层抽水试验
本次抽水试验只针对第⑤2 层进行抽水试验，因基坑的南北地质情况不同，在两处布置两 组试验井，所以抽水试验共进行了两次。按下列公式计算参数：
⎧ ⎪T ⎪
=
Q
4 π [s ]W
(u )
⎪
4 ⋅ T ⋅ [t ] ⋅ u
⎨S = ⎪
层位 第 ⑦1-1 层
第⑤2 层
Slug Test 试验在第⑦1-1 层中的 3 眼试验井（K2、G5、G6）中进行。承压含水层抽水试验 井针对第⑤2 层进行，共布置了 5 眼非稳定流抽水试验井（K1、G1、G2、G3、G4）。
5
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9 10
18 19 20 21 22
图 2 抽水试验井群平面布置图
a （㎡/d）
0.301
9.04
8.53E-03
1.06E+03
0.607
18.22
2.77E-03
6.58E+03
0.435
3.260
3.80E-03
8.59E+02
B (m)
16 65 16.2
K ' （m/d）
0.23 0.016 0.019
已知越流因数 B ，可以转化为弱透水层的渗透系数 K ' 。由地质剖面图可知 G1，G2 井的 补给层为第④层和第⑧1 层。而 G3 井的补给层为第④层和第⑤3 层。由于第④层为淤泥质粘土
本文以上海轨道交通七号线新村路站深基坑降水为例，详细论述了在第四纪巨厚沉积层地区含 水层结构，由于基坑维护连续墙未达到含水层底板，深基坑非完整井降水存在三维地下水流场。本 文在建立上海地铁七号线新村路站深基坑水文地质概念模型的基础上，为地下施工提供了科学决策 依据 [1] 。
2. 研究区概况
拟建上海轨道交通 7 号线一期工程，北起外环路站，南至东安路零陵路站，线路总长约 20 ㎞。 新村路车站位于新村路与岚皋路相交处，车站主体位于岚皋路。车站长度为 168.90 米，标准段宽度 19.70m，开挖深度约 15.30m，端头井开挖深度约 16.90m。车站主体采用二层二跨现浇钢筋混凝土结 构，采用地下连续墙作围护结构，设计初定标准段地墙深度为 29.0m，端头井地墙为 31.0m，明挖顺 作法施工，基坑等级为一级。
r 2 ⋅1440
⎪ ⎪a ⎩
=
T S
（2）
式中，T －导水系数 ( m2 / d )；S －释水系数；s －水位降深（ m ）；u －给水度； a －压力
传导系数（ m2 / d ）。采用曲线拟合方法得出计算结果（表 3）。
井号
G1 G2 G3
表 3 ⑤２ 层水文地质参数汇总表
K（m/d） T （㎡/d） S (无量纲)
孔径 （mm） 650
550 650 550 650
表 1 井结构参数表
井径 孔 深 滤管位置
mm m
m
273
34
30-33
219 34 273 24 219 21 273 21
30-33 17-23 17-20 17-20
井管长 m
30 30 17 17 17
填砾位 置m
28-34 28-34 14-24 14-21 14-21
wenku.baidu.com
本文选取了具有代表性的 G5 井第⑦1-1 层试验成果及曲线，如图 3 所示 G5 井的第⑦1-1 层试验成果及曲线由于 Slug Test 的试验段位于第⑦1-1 层的砂质粉土中，该层厚度很薄，并 且厚度不均，大约在第 11 轴位置尖灭，该层夹粘性土较多。
H / H0
Fig 3
Tt / rc2
图 3 G5 井 Slug Text 拟合曲线图 Fitting curve of Slug Text method in G5 site
伏含水层组的水文地质参数建议值，如表 4 所示。
表 4 水文地质参数建议值
序号 地层 渗透系数 K （ m / d ） 贮水系数 S
1
⑤2 0.447
5.03E-03
2
⑦1-1 6.20E-03
1.06E-02
越流系数 B( m ) 32 /
所有试验数据均由水位传感器和数据采集仪自动采集并输入微机处理后绘制 lgs-lgt 或
渗透性微小可以忽略，只考虑弱透水层第⑧1 层和第⑤3 层的渗透系数 K ' 。根据公式 B = r /( r ), B
越流系数
K' m'
=
T B2
，可得弱透水层渗透系数 K
'
=
T B2
m'
[3] 。其中 r －观测孔距离（ m
）；K
'－
弱透水层渗透系数（ m / d ） ； m ' －弱透水层厚度（ m ）。根据现场试验，提出本工程场地下
Abstract The hydrogeological characteristics of the Yangtze delta region are large thickness in quaternary sediment layer, high groundwater table, abundance in groundwater resources, and complicated groundwater flow etc. The research is based on the Xincun Station along 7th line of Shanghai subway. A groundwater depression test at the deep pit was used to determine the hydrogeological parameters. Keywords: Hydrogeological parameter, deep foundation pit dewatering, test method
3. 现场降水试验
现场成井施工，共完成了 2 眼抽水井和 6 眼水位观测井。现场试验分为 2 类水文地质试验，即 Slug Test（也称微水试验）与承压水抽水试验。各抽水井与观测井结构参数详见表 1。各抽水井与观 测井的平面剖面布置如图 2 所示
试验 类别
Slug Test
承压水 抽水试 验
孔号
K2 G5、G6 K1 G1、G2、G3 G4
在半对数纸上绘制地下水水位与初始水位比值 (H / H0 ) − lg t 曲线，并与标准曲线拟合，找出匹 配点，读出[ Tt / rc2 ]、[ t ]和[ a ]值，进而计算出渗透系数 K 和贮水系数 S 。抽水试验得到的渗 透系数与贮水系数反映了成井区域的水文地质特征，具体试验参数值如表 2 所示。
⎨
⎪⎩S = a rc2 / rs2
（1）
式中， K －渗透系数（ m / d ）； rc －套管半径（ m ）； rs －滤管处钻孔半径（ m ）；l －进水滤 管长度（ m ）； a －计算系数； t －瞬间取水开始后起算的时间（ d ）； S －贮水系数；T －导
水系数（ m2 / d ）。
采用 Cooper-Jacob 现行回归法 [2] ，在 K2、G5 和 G6 孔内分别进行。试验数据采用全自动 数据采集仪和振弦式孔隙水压力传感器采集，并与计算机连接进行数据处理。利用试验资料，
Confirm the hydrogeological parameters whit test method
Han Chuanmei
State Key Lab. of Hydrology-Water Resources and Hydraulic Engineering，Hohai University， Nanjing （210098）
(H / H0 ) − lg t 曲线，在微机上与标准曲线拟合后计算参数，最大限度地降低了人为的误差， 试验前传感器均进行了率定，所以试验得出的参数可以作为深基坑降水设计模型的依据。
5. 结论
在与地下水有关的工程中，确定地下含水层（尤其是承压含水层）水文地质参数中的渗 透系数K 对工程设计至关重要。通过实地抽水试验及稳定流计算方法检验，可以得到承压含 水层的渗透系数和蓄水系数等。
本工程场地地质情况相当复杂。主要有浅部土层中的潜水和深部粉性土层中的（微）承压水（图 1）。据区域资料，微承压水和承压水位，一般均低于潜水位，浅部土层中的潜水位埋深，一般离地 表面 0.3m～1.5m，年平均地下水位离地表面 0.5m～0.7m，低水位埋深为 1.5m；第⑤2 微承压水位埋 深在 3～6m，第⑦层承压水位埋深为 3～11m。潜水位和承压水位随季节、气候等因素有所变化。江 河边一定距离范围内，特别是有浅层粉性土分布区，其潜水位受潮汐影响较明显。受古河道切割影 响，4－22 轴分布有第⑤2 层粉性土，厚度为 6.0m～30.0m；在场区北部 1－4 轴，上覆⑤2 层缺失， 正常分布有第⑥层和第⑦层，第⑥层厚度约为 5.0m，第⑦1-1 层顶面埋深约 29.80m，层厚约 1.80m～ 3.50m。
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参考文献
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[1] 骆祖江，武永霞. 第四纪松散沉积层深基坑降水三维非稳定流数值模拟.沈阳建筑大学学报(自然科学版) , 2006， 2： 181－185
[2] Cooper, H.H. and C.E. Jacob, “A generalized graphical method for evaluating formation constants and summarized well field history,” Am. Geophys. Union Trans., Vol.27,p.526-534(1946). [3] 薛禹群. 地下水动力学（第二版）[ M].北京：地质出版社，1997，115-116
表 2 ⑦1-1 层渗透系数和贮水系数汇总表
K2 井
G5 井
G6 井
渗透系数 K （m/d） 1.34E-02
2.43E-03
2.73E-03
导水系数 T （m2/d） 4.03E-02
6.08E-03
5.46E-03
贮水系数 S (无量纲) 1.73E-04
1.59E-02
1.59E-02
平均值 6.20E-03 1.73E-02 1.06E-02