承压含水层中孔压变化规律的振动台实验研究

为研究不同地震动作用下承压含水层中孔压变化规律及其主要影响因素,开展了基于地震模拟振动台的承压含水层孔隙水压力变化实验研究。结果表明:①地震动作用下孔压变化形态可分为振荡、振荡上升以及阶升三种类型,孔压变化形态及幅度均与加速度峰值密切相关,而与频率相关度较低;②孔压增量随加速度峰值增大而增大,其增长规律可表示为以加速度峰值为自变量的二次函数;③孔压消散过程基本呈线性规律,且消散速率与加速度峰值大小有关,加速度峰值越大,振后孔压消散速率越快。实验可为后续探究地震动作用下孔压变化信息在含水层中的传递机理提供一定参考。     

非稳定承压水降水引起土层沉降分布规律分析

承压含水层减压降水实质上是一个卸荷过程,其上覆土层沉降可用基于弹性半无限空间Mindlin位移解的推导公式进行计算.分析表明:无限承压含水层非稳定渗流降水时间对土层沉降影响显著;由承压水减压降水引起的土层分层沉降随距地表距离的增加而增大,最大值位于承压含水层顶板处;影响上覆土层沉降的7个参数中,泊松比和承压含水层渗透系数的变化对土层沉降影响很小;上覆土层厚度、承压含水层厚度越大地表沉降值越小;上覆土层弹性模量较小时对地表沉降影响较大,随着弹性模量的增加,其对地表沉降的影响逐渐减弱;地表沉降随单井出水量、承压水水头降深的增大而增加且近似成线性关系;单井出水量、承压含水层厚度、承压水水头降深、上覆土层弹性模量不仅影响地表沉降值的大小,还会影响地表沉降的空间分布.     

溶解气运移特征砂槽模型实验研究

借助于砂槽承压含水层模型，以氩溶解气为研究对象，模拟气体聚集或稀释的异常源产生后，其在含水层中的运移过程。实验包括三组，分别模拟在不同的气源气体流量、水头压力和承压荷式、运移速率和溶解气贩运移过程。在实验的基础上，分析研究氩溶解气的运移特征（主要包括运移模式、运移速率和溶解气峰值含量）与气源气体流量、水位和承压载压力的关系。结果表明氩溶解气在低流量的范围内呈现出与离子类似的弥散特征，与离子不同的是     

天津市孔隙介质锰吸附迁移规律研究

在研究了天津市浅部含水层和弱透水层的土样性质后,选出7类有代表性的土样,进行吸附实验研究,结果表明土样对锰的吸附符合Langnuir吸附模式。利用土柱实验确定锰在含水层迁移的弥散系数、弥散度和滞后系数,建立了锰在含水层中迁移的一维模型,并给出解析解。研究了锰在地下水中的迁移规律,表明锰在含水层中的迁移能力比较差,而且在有咸水区的迁移能力更差。     

一种求解承压含水层水文地质参数的新配线法

为了能充分利用抽水试验规范所规定的连续性抽水试验数据资料,原位确定承压含水层不同水头降落漏斗范围的渗透系数(K)、导水系数(T)和储水系数(μ*),基于Theis井流公式及叠加原理导出一种流量变化时无量纲形式的承压含水层降深随时间变化的解析解,提出一种含有参变量的一组无量纲降深-时间标准曲线及相应的配线方法。将变流量抽水试验得到的降深随时间变化的实测曲线与标准曲线进行配线,选择任一匹配点记录其在标准曲线、实测曲线中的坐标值和配线的参变量值,将这些记录值代入相关公式,确定对应某一流量时承压含水层的水文地质参数。以苏锡常南部高速无锡境内的场地抽水试验为例进行实例验证,运用配线法分阶段完成,最终求得该场地2-3粉土层承压含水层在变流量下的渗透系数分别为5. 12×10-4cm/s、2. 54×10-3cm/s、2. 83×10-3cm/s。     

承压含水层非稳定渗流耦合问题的研究

基于岩石力学与渗流力学理论,建立了承压含水层中应力与渗流耦合问题的力学模型, 研究了渗流与应力的耦合规律,对承压含水层中孔隙压力分布在耦合与非耦合气相的条件下分布规律进行数值模拟,并给出了实现耦合分析有限元方法,最后通过算例检验了耦合分析的有效性和实用性。     

基坑降水效应的室内试验研究

为了研究墙井作用下基坑降水引起的水位变化,采用相似材料模拟弱透水层,并通过改变止水帷幕插入承压含水层深度与抽水井过滤段长度分析基坑降水引起的水位变化。研究结果表明:在基坑降水过程中,抽水井过滤段长度和止水帷幕插入承压含水层的深度都会影响到含水层的水位变化;坑内外观测井的水头差(Δh)随着止水帷幕插入含水层深度的增大而增大;抽水井过滤段长度与含水层厚度之比(l′)约为33%时,止水帷幕插入深度与含水层厚度之比(d′)大于73.0%,止水帷幕的挡水效果较好;Δh随着l′的增加而减小,当d′约为50%时,为发挥止水帷幕的挡水效果,Δl应小于63.0%。     

采动影响下承压含水层水位变化预测模型研究

为研究采动影响下煤层覆岩承压含水层水位变化预测模型,根据采矿岩层移动与覆岩破坏理论,基于地下水动力学原理,建立了基于地下水稳定运动、非稳定运动两种井流方程的覆岩承压含水层水位采动变化数学模型。结合大平煤矿三台子水库下N1S2综放开采工作面水文地质条件及水文监测数据,对模型进行了验证,结果表明:采动影响下承压水的运动为非稳定运动,对应建立的数学模型能更好地拟合覆岩承压含水层水位变化。     

天津承压含水层粉土渗透特性试验研究

天津市地下工程施工主要集中在粉土层处,这类土层极易随地下水的流失而流失,在该类地区的地下结构在施工及运营期间也易出现渗漏现象.其中土体的工程性质与渗透特性是这种渗流侵蚀灾害的重要影响因素.因此很有必要对天津粉土的工程性质,尤其是渗透特性进行标定.为确定天津地下承压含水层中粉土的渗透特性,首先开展室内试验研究,适当地加工改造《土工试验方法标准》中规定的标准试验仪器,通过比重试验、颗粒分析试验、液塑限试验对天津粉土进行比重、级配、液塑限等基本参数进行标定,详细汇总整理各个试验数据,应用相关公式及数据处理方法对大量试验数据展开分析得出试验结果;然后通过常水头渗透试验与变水头渗透试验相结合的方式对粉土渗透系数的变化特征进行分析.研究结果表明:天津粉土的渗透系数随孔隙率的增大呈现增大的趋势,随时间的增长而减小且最终趋于稳定.从天津粉土的土体特性出发,将既无法传递净水压,也不能产生渗流的由结合水占领的无效孔隙排除,剩下的孔隙比定义为有效孔隙比.利用有效孔隙比的概念对经典的太沙基渗流理论进行修正,提出了适用于天津粉土的渗透系数估算公式.该公式能很好地计算天津粉土的渗透系数,可为天津市承压含水层中地下...     

越流区承压含水层特殊脆弱性评价模型

在中国一些水资源短缺地区的承压含水层被大量开采。为了针对性地对其进行保护,该文对承压含水层脆弱性评价。通过阐释越流区承压含水层受到污染的原因,以承压含水层顶板处污染物浓度超过最大允许浓度的累计时间作为承压含水层特殊脆弱性指数,基于溶质运移方程,采用数值计算,得到承压含水层特殊脆弱性指数,从而避免了评价因子权重分配的任意性。以济宁市承压含水层脆弱性评价为例,对模型的可靠性进行了测试,其评价结果与该地区两年后总硬度升高值的分布状况吻合较好。     

含水层重力-温度-介质压缩驱动水流分析

含水层水流在重力势－介质压缩作用下,水头随介质压密而增高,渗流速度随介质压密而减小。含水层水流在重力势－温度差－介质压缩作用下,当温度不足以改变流体的物理性质时,水头与温度分布有关,线性温度分布对水头无影响,而非线性温度分布使水头随温度升高而增高;当温度足以改变本的物理性质时,水头随温度升高而增高。     

碾压混凝土坝渗漏安全监控模型建模方法研究

针对库水压力作用下碾压混凝土坝渗漏变化滞后问题,从理论上研究了库水位变化对坝体渗漏状态影响的滞后效应,建立了考虑库水压力作用滞后效应的等效水头的表达式;并根据碾压混凝土坝的结构特点,分别建立了碾压混凝土坝本体和层面渗漏量各个影响分量的表达式,据此提出了碾压混凝土坝渗漏安全监控模型.由于在建模过程中要分析库水压力作用的滞后效应,采用遗传算法进行了最优化求解,并给出了建模步骤及流程.     

渠道水深对渠床渗漏量影响研究

基于有压双套环入渗仪进行了渠床入渗试验,分析了渠道水深与渠床土壤入渗能力间的关系并讨论了其作用机理。结果表明:同一土壤质地条件下,渠床土壤入渗能力随渠道水深的增加而增大,90 min累积入渗量和相对稳渗率与水深之间均呈指数关系;随着渠道水深增加,地表入渗界面处压力势增大,是地表处水分运动通量增大,渠道渗漏量增加的根本原因。研究结果可为渠道渗漏损失的计算提供依据。     

砂卵石地层非稳定流回灌模型试验研究

为研究砂卵石地层回灌渗流场水头时空分布规律,依托济南轨道交通R1线地下车站基坑工程,研制了回灌模型试验系统,分别进行了潜水层和承压水层单井回灌模型试验,建立了适用于砂卵石地层的非稳定渗流单井回灌数学模型。试验结果表明,在承压水工况下,基于Theis非稳定流公式的计算数据和监测数据的水头变化趋势基本一致,皆为凸形曲线,但数值上存在明显的误差。在潜水工况下,Theis公式只能描述其饱和渗流阶段的变化趋势,并不适用非饱和渗流阶段。在定量回灌条件下,距离回灌井越近的地方越先达到饱和渗流。最后,回灌存在井损现象,井损水头占回灌水头的3.2%～52.5%左右。     

海水源热泵系统取水技术试验

为了提高海水源热泵系统的热源温度，提出采用海岸井取水系统．搭建海岸井取水试验台，进行抽水试验研究该系统的渗流换热特点．试验结果表明，渗流换热过程中含水层温度变化最大，含水层周围土壤层的温度变化有明显的衰减和滞后海水渗流与土壤换热后供水水温提高，且间歇供热过程可以缓解抽水过程中井水水温下降速度，从而为热泵机组提供一个具有相对稳定和较高温度的热源     

考虑坑外渗流自由面变化的基坑工程性状分析

通过对基坑工程进行考虑孔压消散与变形耦合效应的有限元分析,得到了坑外渗流自由面随时间的变化规律,并研究了坑外渗流自由面变化对基坑内外超静孔压、土水势以及基坑变形的影响.研究表明,考虑坑外渗流自由面变化时,坑内外的超静孔压和土水势都减小;坑外渗流自由面的变化使得坑外水压力减小,有效应力增加,并引起坑内外的水头差降低,因而使得支护墙的水平位移和坑底的隆起变形减小,坑后的地表沉降增加.     

深层软式透水管优势排水效应及坡体浅层塌陷特征分析

实际边坡排水中,深层软式透水管排水不均及其引发边坡浅层局部塌陷现象时有发生。有关透水管排水不均机理及其时空演化规律的研究仍远落后于工程实践。通过室内花岗岩残积土坡排水模型试验,考虑施工扩孔不均造成的渗流通道差异性影响,研究后缘补给条件下透水管优势排水机理及渗流时变规律;借助PLAXIS3D软件在试验基础上建立边坡透水管的三维渗流模型,定量分析排水不均效应及对边坡稳定性的影响。研究结果表明当后缘补给水头恒定时,透水管渗流速度变化经历平稳期、迅速增长期、缓降期最终进入二次平稳期;施工扩孔轻微的不均,会对排水渗流场产生巨大的影响,在坡体内形成非均匀渗流,渗流优先向孔径偏大、倾角较缓的透水管处汇集,且渗流通道不断扩展演化,形成从孔径向外拓展的渗透系数增高带,细小颗粒从通道大量流失,结构受损,造成边坡局部变形增大,发生浅层滑塌。研究成果将进一步丰富土质边坡透水管排水机理,为边坡工程的长期稳定性评价提供理论依据。     

莫高窟砂岩有压吸水特性及渗流作用试验研究

为研究液态水渗流作用对莫高窟围岩风化产生的影响,采用深部软岩水理作用智能测试系统进行莫高窟砂岩试样的有压吸水试验,并对砂岩有压吸水特性与无压吸水特性进行对比分析。试验结果表明,两种吸水模式下,试样吸水后最终达到的饱和吸水率相近,但有压吸水的平均吸水速率是无压吸水的11倍。相比于毛细作用,水分的渗流作用对于莫高窟围岩的风化作用更为显著。试验技术为评价莫高窟围岩风化程度提供了可行的手段。     

库水位骤降时坝体渗流场及坝坡稳定性分析

为了研究水位骤降时影响上游坝坡稳定性的因素,模拟坝坡在水位骤降时的渗流场及稳定性变化。基于土体渗透性,材料的非线性特性及水位下降率,利用有限元法对库水位变化下的渗流场进行瞬态分析,得出的自由水面线和孔隙水压力耗散等结果应用于上游坝坡稳定性分析,坝坡稳定分析采用极限平衡法。实例分析表明:计算区域渗流场变化滞后于水位下降的时间;坝体渗透系数越小,水位骤降对其稳定性的不利影响越显著;水位下降速率越大,上游坝坡稳定性降低越快。