抽水试验自动化采集系统及工程应用

第7卷增刊2地下空间与工程学报Vol．7 2011年12月Chinese Journal of Underground Space and Engineering Dec．2011抽水试验自动化采集系统及工程应用*

沈超

（上海岩土工程勘察设计研究院有限公司，上海，200031）

摘要：基于工程勘察中简易抽水试验的目的及计算方法，自行研制了抽水试验自动化采集系统SKY-2009，可以对试验井的水位、水温等进行自动化监测，使简易抽水试验得以高效、经济、可靠运行。对采集系统的组成、原理等进行了简要说明，以天津地铁4号线工程为例，介绍了运用本套系统进行抽水试验的方法、试验参数，分别采用稳定流及非稳定流计算方法对试验结果进行计算分析。根据相关工程经验，表明本套系统测试成果可靠，具有工程适用性，可以满足当前工程简易抽水试验的要求。

关键词：抽水试验；渗透系数；自动化采集系统；稳定流；非稳定流

中图分类号：O319．56文献标识码：A文章编号：1673－0836（2011）增2－1723－04

Automated Acquisition System and Its Application for Pumping Test

Shen Chao

（Shanghai Geotechnical Investigations＆Design Institute Co．，Ltd，Shanghai200031，China）Abstract：The automated acquisition system SKY-2009for pumping test is developed by this company based on the purpose and calculation method of simple pumping test in engineering investigation，to have automatic monitoring water level，water temperature of the well and get an efficient，low-cost and reliable operation of the simple pumping tests．The composition，principle of acquisition system are expounded．Taking Tianjin metro line4as an example，the methods and parameters in application of the pumping test system are introduced，and steady flow and unsteady flow calculation methods are used to analyse the test results．According to relevant engineering experience，it is shown that the test results of this system is reliable and applicable to meet the requirements of simple pumping test in the present projects．

Keywords：pumping test；permeability coefficient；automated acquisition system；steady flow；unsteady flow

1引言

地铁及一些重大深基坑项目均需要在岩土工程勘察阶段通过简易水文地质抽水试验获取初步水文地质参数，以进行工程地质灾害评估及评价工程水文地质条件［1，2］。长期以来，抽水试验多采用人工记录，精度一般较差。国内外已有的多款数据自动采集仪由于价格相对较高或功能复杂、界面欠友好等，一般仅用于专项水文地质抽水试验中。因此，开发一款适用于岩土工程勘察简易抽水试验的自动化采集系统，不仅可以有效提高试验自动化程度及测试精度，同时可以应对广阔的市场需求，有效确保工程质量、节约成本。

目前国内相关科研机构对此作了一定的研究［3 8］：吴祥、龚元明等开发研制了多参数自动监测系统，可对抽水试验中孔内水位、水温和出水量进行实时同步检测。周志芳等基于单井内水流运动的振荡原理，开发了用于岩土体渗透性参数现场快速测试的系统（HSZK-01），使现场快速、高效测

*收稿日期：2011-07-15（修改稿）

作者简介：沈超（1984-），男，浙江嘉善人，硕士，工程师，主要从事岩土勘察与测试技术工作。

E-mail：shenchaosky@163．com

试岩土体渗透性参数成为可能。原国红等研制了水文地质参数自动监测处理系统，采用冲击试验代替传统水文地质试验，大幅缩短水文试验周期，显著降低现场技术人员的工作强度势减小试验费用。

本文在借鉴以往研究的基础上，介绍了自行研制的抽水试验自动化采集系统SKY-2009及其在天津地铁4号线工程中的应用。

2试验目的及计算方法

简易水文地质抽水试验主要进行单孔抽水，进行稳定流或非稳定流抽水，完整井或非完整井抽水，定流量或定降深抽水。根据工程经验，确定主孔与观测孔的距离，观测水位变化与时间的关系。其主要目的为：

（1）评价含水层组的富水性，确定含水层组单井出水量，了解含水层组的水位状况，测定各层承压水水头；

（2）通过抽水试验了解含水层水位变化规律及各层之间的水力联系；

（3）获取含水层组的水文地质参数；

（4）确定地下水影响范围。

根据本工程水文地质条件及抽水试验采用的抽水井与观测井的结构形式，采用如下计算公式［9］：潜水井带一个观测井：

k=

0．732Q

（2H－s

1

－s

w

）（s

1

－s

w

）

lg

r

w

r

1

（1）R=2槡

sw Hk（2）

承压井单井抽水带一个观测井：

k=0．366Q lg

r

w

r

1

M（s

1

－s

w

）

（3）

R=10槡

sw k（4）式中：s1、s w为观测井及主井降深（m）；r1、r w分别为观测井与主井的距离及主井外径半径（m）；H为潜水含水层厚度（m）；M为承压含水层厚度（m）；R 为影响半径（m）；Q为抽水井的流量（m3/d）；k为渗透系数（m/d）。

3自动化采集系统的研制

本套简易水文地质抽水试验自动化采集系统SKY-2009（见图1）主要包括全自动数据采集仪、PW式传感器（水位、水温）、电脑及配套数据处理软件等组成。数据处理试验软件数据采集时间间隔为6 8秒，测试系统每隔1分钟扫描一次所有的传感器，记录频率、温度数据，并自动换算成水位埋深保存到数据库。传感器采用高精度和高分辨率、带温度测试功能、频率信号易于处理和远距离传输的PW式传感器。每次测试前，传感器均进行现场率定

。

图1自动化采集系统

Fig．1Automated acquisition system

测试成果显示界面为2种，一种为水位埋深随时间变化的数值显示；一种为水位埋深随时间变化的图表显示。测试数据可以导出到Excel软件。

4试验方法

在利用上述原理及设备的基础上，以图2所示的流程进行准备及试验工作

。

图2抽水试验流程

Fig．2Pumping test process

表1抽水试验概况一览表

Table1Overview list of pumping test

试验

井号

井深

（m）

孔径

（mm）

井径

（mm）

滤井管

埋深

（m）

井管

长度

（m）

填砾

深度

（m）

井的

类型K1166003003 15163 16完整井K23260035025 313222 32完整井G1166003003 15163 16完整井G23220011025 313222 32完整井注：K代表抽水井，G代表观测井。

以天津地铁4号线工程为例，场地在25

31．5m位置分别为第⑨

2

粉土、⑩1粉质粘土、⑩2

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