[发明专利]通过钻孔孔径变化进行垂向截水和侧向堵水的压水试验止水方法

说明书

本发明提供一种通过钻孔孔径变化进行垂向截水和侧向堵水的压水试验止水方法。该止水方法依次包括钻探成孔至试验段顶；小孔径钻探成孔至试验段底；下橡皮塞止水件至试验段顶；通过钻杆自带液压系统进行垂向施压截水和侧向膨胀堵水；压水试验；停水、泄压；完成压水试验。本发明止水效果好、能精确定位试验段位置，且试验装置结构简单、操作方便，故障率低；该压水试验止水方法尤其适用试验场地复杂多变的山区和地层岩性复杂、岩芯较破碎地段，在岩芯较破碎地层中止水成功率100％，测试精度较常规孔径压水试验高2倍。

技术领域

本发明涉及一种通过钻孔孔径变化进行垂向截水和侧向堵水的压水试验止水方法，属于工程勘察和工程施工检测技术领域。

背景技术

钻孔压水试验是工程勘察和水坝、隧道等地下工程施工检测常用的方法，是在做好试验段封堵的前提下，采用高压方式把水压入钻孔试验段，根据试验段岩体吸水量计算了解试验段岩体裂隙发育情况和透水性的一种原位试验。

目前国内压水试验采用的止水方法是通过止水栓塞或胶囊在水压、气压等外部供压的条件下，使止水栓塞或胶囊产生侧向膨胀被动堵水，该方法试验设备繁多笨重，不易搬运，且结构复杂，故障率高，被动堵水效果一般。

压水试验要求各试段互相衔接，不允许漏试，因此准确定位试验段位置至关重要，目前国内多通过采用预定置栓塞或气囊来确定试段位置，精确度不高，且实验过程中在外压的作用下栓塞或气囊可能整体下滑，使得试段位置变化。

发明内容

为解决上述技术不足，本发明提供一种通过钻孔孔径变化进行垂向截水和侧向堵水的压水试验止水方法，该止水方法水效果好、能精确确定试验段位置，且试验装置结构简单、操作方便，故障率低。

本发明通过以下技术方案得以实现：所述一种通过钻孔孔径变化进行垂向截水和侧向堵水的压水试验止水方法，其特征在于具体步骤如下：

(1)结合试验区域地层岩性特征和场地条件，在所设计的压水试验钻孔点钻设止水孔，其成孔深度至所设计的目标试验段的顶面；

(2)采用直径小于步骤(1)中止水孔孔径的的金刚石钻头从已完成的止水孔底部继续向下钻探，钻探深度至目标试验段底，形成孔径小于止水孔的目标试验孔；

(3)采用带止水件的止水钻杆完成止水件的安装，其止水件包括套设在止水钻杆上的多个橡胶塞和置于相邻两个橡胶塞之间的铁垫圈，在最上层橡胶塞的顶面也设有铁垫圈；所述橡胶塞和铁垫圈的直径大于步骤(2)中施工的目标试验孔孔径，小于或等于步骤(1)中施工的止水孔的孔径；

(4)将止水钻杆安装到钻机上，其下端对准目标试验孔，并利用钻机自带液压系统对钻杆进行垂向施压，将止水钻杆下压至目标试验孔，在下压过程中，最下层的橡皮塞下压至止水孔底面时，由于孔径的变化，其橡皮塞不继续下降，直接坐落在目标试验段顶面，精确定位试验段位置，钻机自带液压系统继续工作，在压力作用下最下层橡皮塞受压产生变形，紧贴目标试验段顶面，实现垂向截水；顶部橡皮塞和中间橡皮塞受压产生侧向膨胀，紧贴止水孔的孔壁，实现侧向堵水；

(5)在步骤(4)中止水完成后通过止水钻杆向目标试验孔压水，进行压水试验，在压水试验中其钻机液压系统持续工作，直至试验完成；

(6)压水试验完成后，停止压水、控制钻机自带液压系统对钻杆进行泄压，然后提拔出试验装置，在同一个孔中重复步骤(1)至(6)完成下一个目标试验段的压水试验，直到完成整个钻孔的压水试验。

本发明较优的技术方案：所述步骤(2)的止水件包括一个底层橡胶塞、一个顶层橡胶塞、1～3个中间橡胶塞、一个置于顶层橡胶塞上部的铁垫圈和分散设置在两相邻橡胶塞之间的多个铁垫圈，所述多个橡胶塞和铁垫圈的直径均与止水孔的孔径相等，中央位置均开设有与止水钻杆的直径相等的钻杆套孔，并通过钻杆套孔套设在止水钻杆上。