安哥拉梅農蓋隆格農場砂土滲透性淺析

楊麗娜 戴彥雄 吳學林

【摘 要】安哥拉梅農蓋隆格農場地層主要為第四系松散覆蓋的砂層，該種砂具有顆粒級配較差、粒徑分布均勻，細粒土含量較高的特點。在該地段成井以滿足生產生活的需要成為勘察工作中面臨的重要工程地質問題。本文通過在該農場勘察過程中所進行的相關抽水試驗及土工試驗工作，就該種特征砂土地層的滲透性質及利用該種砂土含水層所進行水文鑿井可能遇到的一些問題進行了分析。

【關鍵詞】 砂土 抽水試驗 滲透性質 需注意的問題

0 引言

安哥拉梅農蓋隆格農場位于安哥拉寬多-庫班戈省省會梅農蓋以東約80km的隆格鎮，根據該地段區域地質資料及勘測情況，該地段地層情況主要為上覆砂層及下部基巖的二元結構，該種地段的地層特點主要是上部透水，易匯集地表水及大氣降水；下部隔水，易使地下水賦存于上部覆蓋層之中。該地段地下水主要靠大氣降水與擬建場地側的隆格河補給。

由于該農場需要進行機井的建設，故在該農場勘測工作過程中，進行了對該種砂土的抽水試驗，結合抽水試驗及土工試驗的相關結果，結合試驗過程中所遇到的相關問題，對該種砂土覆蓋層的滲透性質及利用該種含水層所進行水文鑿井可能遇到的土性問題進行了分析。

1試驗地段賦水覆蓋層簡況

梅農蓋農場第四系松散堆積物主要以中細砂～粉細砂層為主，該種砂目前成因還有爭論，其特點主要有以下幾個方面：（1）礦物成分單一，90%的礦物成分為石英。（2）顆粒級配差，粒徑組成單一，該類砂的顆粒粒徑主要集中在0.5～0.075mm之間，可以占到總含量的80～90%。（3）砂層分布差異主要取決于細粒土即粒徑小于0.075mm的顆粒的含量。故非洲西海岸砂層在水文性質方面如滲透系數等方面顯示出相似的特征。

2試驗地段的地質及水文氣象簡況

（1）地質簡況

試驗點分別位于緩坡丘陵、沖洪積階地及退化漫灘之上，覆蓋層主要以粉細砂～中細砂層為主，根據勘察的結果，試驗地段覆蓋層較為深厚，厚度大于50m。該地段覆蓋砂層砂顆粒主要集中在0.5～0.075mm之間，含量約79%～88%之間，細粒土即粒徑小于0.075mm的顆粒的含量約在11%～19%，且具自上而下含量逐步增大的特征。根據前期勘察，地下水賦存于該地段砂層中，區別于試驗孔距河流的距離，其水位變化較大，約在2.4m～10.0m之間。

（2）水文氣象簡況

試驗點所在地區屬高溫半干旱氣候，每年4～10月為旱季，11月至次年3月為雨季。年平均最高氣溫為29.4℃，年均降水量為800mm左右，年雨、旱季降水量極差約205mm。

該區域地下水主要靠大氣降水及河水補給，河流表面流速約0.5 m/s，單寬流量約5.5m3/s，且雨旱季差異不大。根據工程地質測繪及勘察工作的結果分析，由于該區域所處地段均為松散砂類土堆積層，為河流提供了相對較好的補給與排泄環境，雨季大氣降水量大時，河水通過地下潛流的方式補給地下水，抬升地下水位；旱季大氣降水量小時，地下水回流補給河水。故雖有旱季雨季之分，該區域河流卻能保證基本不會斷流，且水位、流速均能保證相對穩定。

3水文試驗簡況

本次共進行了4組抽水試驗，經過勘察，由于該地段砂土覆蓋層總體較厚，四個試驗點位置均未揭穿覆蓋層，故該抽水試驗建模時選取了潛水非完整井的水文模型。

（1）抽水試驗過程

本次試驗對每個試驗孔依據泵量的不同進行了兩個降深的試驗工作，同時進行了抽水、及停泵后的動水位測量工作，同時按照2個小時的間距進行了水溫及氣溫的觀測工作。

（2）抽水試驗結果

根據對四個抽水試驗點的抽水試驗結果，四個試驗點的抽水試驗結果如下：1號試驗點，降深0.622m，滲透系數4.267m/d，降深1.214m，滲透系數4.262m/d，滲透系數平均值4.264 m/d；2號試驗點，降深0.511m，滲透系數4.613m/d，降深1.028m，滲透系數4.594m/d，滲透系數平均值4.604 m/d；3號試驗點，降深4.699m，滲透系數1.829m/d，降深2.882m，滲透系數2.008m/d，滲透系數平均值1.919m/d；四號試驗點，降深0.766m，滲透系數3.648m/d，降深1.380m，滲透系數3.613m/d，滲透系數平均值3.631 m/d。場區粉細砂含水層的滲透系數在1.9～4.6m/d。

依據對四個抽水試驗點所做的水溫及氣溫觀測，四個試驗點自早間氣溫的18度左右升高到中午的極端氣溫37度左右繼而下降到夜間氣溫的20度左右，水溫始終在22度～23度之間徘徊，變化不大。

（3）對抽水試驗結果的分析

a）根據現場試驗結果對比《工程地質手冊》（第四版）中所給出的各類土滲透系數的經驗值表，一般的粉質粘土的滲透系數約1.04×10-4～5.18×10-3m/d，粉砂的滲透系數約5.18×10-2～1.04×10-1 m/d，細砂的滲透系數約在1.04×10-1～5.18×10-1 m/d，中砂的滲透系數約0.52～2.07 m/d，粗砂的滲透系數約在2.07～5.18 m/d，礫砂的滲透系數約在5.18～15.55 m/d。可以看出，該場地砂層的滲透系數與常規土類的滲透系數存在差異，普遍偏大，甚至可以達到常規粗砂的滲透系數級別，顯示出滲透性更強的特征。

b）根據對其動水位抽水過程及水位恢復過程中的觀測，其動水位在停泵恢復時比在開泵抽水時穩定要快。一般在開泵抽水時，動水位需要60分鐘左右能夠基本保持穩定，完成總體降深的95%；而停泵恢復時動水位僅需要30分鐘左右能夠基本保持穩定，完成水頭恢復的95%。總體上，停泵時比抽水時水頭穩定快，顯示出該地層涌水量較大，滲透性強的特點。

c）根據對氣溫與水溫的觀測結果，該地段地下水水溫較為穩定，隨氣溫變化不大，這種地下水溫穩定的性質顯示出地下水隱藏豐富，補給迅速的特點。

4抽水試驗中的問題

1）在抽水試驗過程中，會出現井水受砂土中的細粒土渲染，變色的情況，與此同時，會出現淤井的情況。經過分析，主要是該地段松散覆蓋砂層由于粒徑較細，且粒徑級配較為均一，在水的滲透壓力的作用下，易產生結構破壞，從而透過礫料進入井管內。

2）在抽水試驗過程中，當采用功率即方量較大的泵時，出現上述情況的可能性要比采用功率較小的泵幾率高。

5針對抽水試驗結果及所遇到的問題對在該地段成井的建議

針對抽水試驗所遇到的問題，結合對該種砂土性質的認識，筆者認為在該地段成井需解決好反濾與減小滲透作用影響兩方面問題。

1）在成井過程中需采用透水孔較細的井管，同時采用低級配的濾料，包好濾砂網，加強反濾效果。

2）在成井過程中需加厚井管四周濾料的厚度，加強反濾效果。

3）在使用過程中盡量選擇小泵量的泵，使用期間保持小降深、多頻率，盡量避免滲透力對井管周圍土層的擾動。

6結論

安哥拉梅農蓋農場上部第四系松散覆蓋砂層滲透性質較為特殊，顯示出滲透性能強，透水性好，補給迅速的特點，在該地區成井，不能照搬國內的經驗，需結合現場試驗指標，合理確定滲透參數，并加強反濾與減小滲透力的相關措施。

參 考 文 獻

[1] 戴彥雄. 安哥拉Cuando Cubango省Longa水稻農場開發建設項目工程地質勘察報告書. 西安：機械工業勘察設計研究院，2011.12.

[2] 常士驃，張蘇民，等. 工程地質手冊（第四版）. 北京：中國建筑工業出版社，2007.

[3] 水利水電鉆孔抽水試驗規程（SL320-2005）. 北京：中國水利水電出版社，2005.