Приложение 2 (рекомендуемое). Метод нагнетания воды в скважины

Приложение 2
Рекомендуемое

Метод нагнетания воды в скважины

1. Условия проведения испытания

1.1. Метод нагнетания воды в скважины следует применять для определения относительной водопроницаемости грунтов в массиве и изменения водопроницаемости грунтов под воздействием фильтрации вследствие напора, создаваемого водоподпорными сооружениями.

1.2. Нагнетание воды следует производить в вертикальные и наклонные скважины диаметром 50-250 мм на участках (интервалах), изолированных тампонами или другими уплотнительными устройствами.

1.3. Метод нагнетания воды в скважины для определения относительной водопроницаемости надлежит выполнять при одной ступени напора - 10 или 100 м.

1.4. Нагнетание с напором 10 м необходимо проводить для определения удельного водопоглощения (q) - величины поглощения воды в л/мин на 1 м опытного интервала при напоре 1 м. По величине удельного водопоглощения следует производить оценку фильтрационной изменчивости грунтов в массиве.

Нагнетание с напором 100 м надлежит проводить для определении приведенного расхода - величины поглощения воды в л/мин на 1 м опытного интервала при напоре 100 м, выдержанном в течение 10 мин. По величине следует производить оценку необходимости и условий выполнения инъекционного уплотнения грунтов при проектировании противофильтрационных завес.

1.5. Нагнетание с напором 100 м следует проводить в скважинах, проходимых на участках вероятного расположения противофильтрационных завес, начиная с глубин, ниже которых не могут происходить расширение трещин под воздействием приложенного напора и прорыв нагнетаемой воды на земную поверхность.

1.6. Нагнетание воды для определения изменения водопроницаемости грунтов под воздействием фильтрации, связанной с напором, создаваемым водоподпорными сооружениями, необходимо выполнять при трех ступенях напора:

I - 10 м;

II - максимальный напор на водонапорном сооружении;

III - 10 м.

1.7. Величину напора следует отсчитывать при нагнетании в обводненные грунты - от статического уровня подземных вод в опытном интервале, в необводненные грунты - от середины опытного интервала.

1.8. Нагнетание следует проводить нисходящими интервалами, т.е. по мере углубления скважины. Нагнетание в ранее пробуренную скважину допускается только в порядке исключения, при специальном обосновании.

1.9. Интервал для проведения испытания (опытный) должен быть полностью расположен в необводненных или обводненных грунтах.

В наклонных скважинах нагнетание воды в интервалы, примыкающие к уровню подземных вод, не допускается.

1.10. Длина опытных интервалов должна быть постоянной или равна 5 м.

Отступления от стандартной длины интервалов допускаются в следующих случаях:

при невозможности разжатия тампона на заданной глубине - длину интервала допускается уменьшить или увеличить на 0,5-1,0 м;

при испытаниях в полупроницаемых грунтах с величинами удельных водопоглощений менее 0,05 л/мин - длину интервала следует принимать 10 м;

при определении водопроницаемости контактных зон и при необходимости уточнения положения и размеров зон, интенсивно поглощающих воду в пределах интервалов с большими водопоглощениями, - длину интервала допускается принимать меньше 5 м.

1.11. Вода, применяемая для нагнетания, не должна содержать взвешенных минеральных и органических частиц; минерализация воды не должна превышать 30 г/л; температура воды не должна быть более чем на 5°С ниже температуры подземных вод исследуемого массива грунтов.

При нагнетании воды в водоносные пласты, используемые или пригодные для водоснабжения, необходимо исключить возможность их биологического и химического загрязнения.

2. Аппаратура

2.1. В комплекте оборудования для проведения испытания должны быть:

насос;

тампон для изоляции опытного интервала;

колонна нагнетательных труб с оголовком;

распределительное устройство для регулирования расхода нагнетаемой воды;

измерительные приборы или устройства для измерения расхода, напора, уровня воды.

2.2. Для производства нагнетания воды следует применять насосы, обеспечивающие равномерную подачу воды с требуемыми расходами и напорами.

При использовании поршневых насосов система нагнетания воды должна быть оборудована компенсатором для сглаживания пульсации подаваемой воды.

2.3. Оборудование, трубопроводы, приборы и другие устройства, применяемые при нагнетаниях, должны быть рассчитаны на напоры, не менее чем в 1,5 раза превышающие максимальные напоры воды при испытании.

2.4. Относительная погрешность измерения у водомеров не должна превышать 5% от фактического расхода воды, у манометров - 5% от фактического напора воды.

3. Подготовка к испытанию

3.1. Подготовку к испытанию необходимо проводить в следующем порядке:

монтаж системы водоснабжения;

очистка скважины от шлама;

закрепление и нивелирование нулевой точки;

проведение проверки и тарировки измерительной аппаратуры;

сборка и установка тампона в скважину на намеченную глубину;

замер в обводненных грунтах восстановившегося до статического уровня воды в опробуемом интервале и в стволе скважины над тампоном;

сборка распределительного устройства и производство всех необходимых соединений (при использовании мерных баков проверка правильности их установки и работы кранов);

проведение пробного нагнетания с заданным для испытания напором воды в течение 10-15 мин для установления надежности изоляции опытного интервала и проверки работы насосов и герметичности всех соединений.

3.2. При подготовке к испытанию с тремя ступенями напора пробное нагнетание воды необходимо выполнять с напором 10 м. Надежность изоляции интервала при напоре, заданном для второй ступени, надлежит проверять в ходе испытания.

Изоляцию опытного интервала следует считать выполненной, если во время пробного нагнетания подъем уровня воды над тампоном не происходит (в необводненных грунтах ствол скважины над тампоном остается сухим) или составляет к концу пробного нагнетания не более 2% от величины напора в опытном интервале.

3.3. При неудовлетворительной изоляции опытного интервала тампон следует переставить на 0,5-1,0 м вверх или вниз по стволу скважины и повторить пробное нагнетание воды.

3.4. Перед началом испытания необходимо заполнить журнал испытания (приложение 5.4).

4. Проведение испытания

4.1. При проведении испытания надлежит выполнить следующие операции:

создание в опытном интервале заданного напора и поддержание его постоянным в течение всего испытания (ступени) с фиксацией начала испытания в журнале;

замеры (через каждые 5 или 10 мин) объема воды, поступающего в опытный интервал, и контроль за постоянством напора, а при нагнетании воды без избыточного давления над устьем скважины - динамического уровня в опытном интервале;

контроль за надежностью изоляции опытного интервала путем замера уровня воды в стволе скважины над тампоном в начале, середине и конце испытания (ступени напора);

контроль за работой измерительной аппаратуры и ведение журнала.

4.2. Замеры уровня воды необходимо производить с точностью: см при глубине уровня до 10 м и от глубины измерения при глубине уровня более 10 м.

4.3. Испытание при заданном напоре воды следует выполнять непрерывно. В испытаниях с тремя ступенями напора перерывы для перехода от одной ступени напора к другой должны быть сведены до минимума.

4.4. Нагнетания воды с напором 10 м и с тремя ступенями напора (п. 1.7) необходимо проводить до получения установившегося расхода при данной величине напора. Расход воды следует считать установившимся, если при данном постоянном напоре его величина практически не меняется в течение 1 ч при нагнетании в фильтрационно неустойчивые грунты и в течение 30 мин во всех остальных случаях.

4.5. Продолжительность нагнетания воды с напором 100 м следует принимать 10 мин. За расчетную величину расхода следует принимать средний расход за это время.

Если напор воды 100 м не может быть достигнут, то нагнетание допускается проводить при меньшем напоре, но не менее 50 м. Величину расхода воды в этом случае при напоре 100 м следует определять путем линейной экстраполяции величины расхода при напоре, достигнутом при испытании.

4.6. При применении тампонов, конструкция которых не позволяет замерять напор нагнетаемой воды непосредственно в опытном интервале, в расчетную величину напора необходимо вводить поправку на потери напора в колонне нагнетательных труб, если величина этих потерь, определенная тарировкой, составляет более 5% от величины напора, заданного при испытании.

4.7. Для своевременного контроля за ходом нагнетания воды и установления его продолжительности в процессе испытаний с напором 10 м и тремя ступенями напора необходимо строить графики изменения расхода (Q) и напора (Н) во времени и [H = f(t)].