花岗岩风化壳网状裂隙承压含水层弥散试验研究

随着地下水污染问题日益严重,越来越多的学者将溶质运移的弥散理论应用于研究地下水溶质运移规律,以对地下水中污染物的运移及发展趋势进行预测。该文以吉林省通化市某场地花岗岩风化壳网状裂隙承压含水层野外弥散试验为例,采用直线图解法、优选拟合法及径向流模型法等多种方法对研究区人工加速流场进行了参数估算,获得了人工加速流场下含水层的纵向横向弥散度和弥散系数。     

地下水水流模型的Taylor展开随机有限元法

从Ｔａｙｌｏｒ展开式入手，结合有限元法，直接推导某节点水头的均值、方差和协方差的表达式，特别对输入随机变量较少的非稳定地下水流问题，不会引起随机变量的增加，使Ｔａｙ－ｌｏｒ展开随机有限元法在地下水中的应用得到发展．同时选取二维承压地下水水流问题（有解析解）作为例子，进行了随机数值模拟实验，以检验方法的有效性和局限性．     

非恒定流条件下单裂隙核素迁移模型

在高放废物地质处置的研究中 ,人们期望地质处置库能长时间 (通常为数百万年 )有效地隔离放射性核素。在如此长的时间范围内 ,由于气候、海平面等变化 ,地下水水流条件也将随时间变化。为了评价地下水水流条件的变化对放射性核素迁移行为的影响 ,该文以双重介质理论的裂隙迁移模型为基础 ,提出了非恒定流条件下单裂隙核素迁移模型     

饱和与非饱和流溶质运移的试验研究与数学模拟

地下水污染系统，一般由非饱和带与饱和带两子系统组成，潜水面为两者的界面。已有的模拟试验多对其进行分段研究，认为污染物在系统中的运移规律为两者中的叠加。由于系统中存在界面过程和子系统间的相互作用，整个系统即饱和─非饱和带联合试验研究的结果较分段模拟结果更客观地反映污染物在系统中的运移规律；且这种联合研究在数学处理上也具有一定的优势。因此，饱和─非饱和流溶质运移的联合研究更值得重视。     

淮北煤田地下水对现今地温场的控制研究

在收集和汇总淮北煤田测温资料的基础上,从水平(层间)流动和垂向(穿层)流动两方面分析地下水对地温场的影响。研究表明,地下水对现今地温场的控制作用极为显著,在淮北煤田主要表现为地下水水平流动和垂向流动两方面的影响,地下水的垂向流动对地温场的影响主要表现在测温曲线的突变,水平流动主要表现在含水层原始水位与地温梯度两者变化趋势的相互对,为煤矿开采中的热害防治工作和分析深部地温场特征提供了重要的参考依据。     

断层滞后型突水渗-流转化机制及数值模拟研究

在系统研究王楼煤矿13301采煤工作面断层滞后突水特征的基础上,对断层滞后突水渗-流转化机制进行了深入分析,提出了"开采扰动-渗透弱化"双阶段理论模型,并进一步将断层渗透弱化阶段分解为非饱和渗流阶段、低速稳定饱渗流阶段以及快速饱和渗流阶段3个阶段;基于突水过程的流态变化的普遍特征,分别通过理查德方程、达西定律以及布里克曼方程建立了各阶段的数学物理模型;建立了煤层工作面回采有限元模型,实现了对断层组内部地下水由非饱和到饱和、由低速流动到快速流动、断层组渗透性由弱到强的过程的完整描述,其涌水量计算结果与实际基本吻合。     

矿山地下水三维空间流场模型构建及应用

在以往的矿区水文地质勘探工作中,鉴于矿山开采深度一般较浅,同时为了简化计算,大多将地下水的运动纳入二维平面流范畴。随着矿产资源开发规模、开采强度及开采深度的不断增大,地下水垂向运动特征越发显著,尤其是在大降深条件下,地下水流场呈现出典型的三维空间流场特征,若忽略地下水的垂向运动,将地下水流系统三维模型简化为二维模型,将使模型偏差较大,导致矿坑涌水量预测结果严重失真,因此,地下水运动的垂向速度分量不可忽略。在开展矿山地下水三维空间观测系统建设研究的基础上,构建了矿山地下水三维空间流场模型,提出了“海绵体”型、“蘑菇”型地下水系统理论,明确了地下水系统的运动规律、特点及防治水的关键技术,相关技术体系原理、技术方法对同类型矿山尤其是深部开采矿山水文地质勘探及防治水工作起到了积极的指导作用。通过在北洺河铁矿、司家营铁矿进行实践应用,深化了对矿区水文地质条件的认识,大幅度提高了矿坑涌水量的预测精度,提出了适合矿山的防治水措施,保证了采矿安全。     

煤矿覆岩裂隙地下水渗流特征的试验研究

覆岩裂隙地下水渗流特征是采煤和采空区后期维护需考虑的重点因素，特别是煤矿地下水库修建区，覆岩裂隙场经沉积作用形成稳定形态，具有良好的储水和导水能力，也是煤矿地下水库重要的组成部分。在浅层地下水丰富区域或夏季极端降雨条件下，地下水库形成垂向补给，分析地下水在覆岩裂隙中的渗流特征为煤矿地下水库安全运营及地下水资源保护提供科学依据。此次研究通过固-液耦合相似模型试验获得开采区覆岩裂隙发育稳定规律及导通含水层后地下水渗流特征，分析得出延伸远空间大的离层裂隙和微裂隙多以储水为主，贯穿多个岩层的垂向裂隙具有很强的导水能力，离层裂隙间的水力联系主要靠两侧区域的垂向裂隙形成。垂向补给条件下，地下水先以非饱和方式沿垂向裂隙进行入渗，由上及下覆岩裂隙逐渐区域饱和，最终形成稳定的饱和入渗形式。在此基础上建立饱和渗流状态的地下水渗流数学模型，并依靠数值法求解，与相似模拟试验相互验证得出垂向裂隙是主要的导水通道，其导水量占比最大可达到97%，与此同时垂向裂隙中地下水的运移速度也远超出离层裂隙中的多个数量级。最后通过敏感性分析得出垂向裂隙渗流量与裂隙发育程度和总涌水量成正相关，与岩石渗透性成负相关。覆岩裂隙中地下...     

非平稳随机地下水流模拟

系统地研究了非平稳随机地下水水流模型的模拟问题，重点讨论了非平稳随机过程的处理方法，同时将Neumann展开Monte-Carlo随机有限元方法引入水文地质研究领域，并提出了2种处理随机地下水水流模拟的新方法——Taylor展开随机有限元方法和摄动待定系数随机有限元方法，利用2个数值例子论证了新提出的随机模拟方法的可行性，最后将理论的研究成果应用于白杨水源地潜水水资源的随机模拟评价.     

武汉市武钢地下水水源地非完整河边界在有限单元法计算中的处理方法

对未切至含水层的底板以三维流形式补给承压含水层的“非完整河”，在有限单元法计算时，若直接按切至含水层底板以二维流方式补给的已知水位一类边界来处理，会夸大河流的补给量，不能较真实地模拟水源地水文地质模型。本文以武汉市武钢地下水水源地为例，阐述了用”贴边法”对此类边界的处理尝试。     

水位升降引起粘性土层释水、吸水与越流发生过程的室内研究方法

如何正确评价、合理开采、保护孔隙承压含水系统中的地下水资源一直是水文地质工作者长期研究的课题之一。在这研究中,对水位升降引起粘性土释水压密、吸水回弹与越流发生过程之间的内在联系及其特征研究甚少。因而,在实际研究工作中处理越流和粘性土释水问题时,出现两种简单办法。     

福建南部沿海地区地下水资源易污性评价

通过对福建南部沿海地区地下水含水层结构的调查，采用DRASTIC指标体系评价方法对该区非承压地下水进行易污性评价，并依据评价结果，提出相应的防污措施和建议。     

用测温法预测矿井涌水量

当回采工作面顶板中的导水裂隙带上部存在含水层和底板存在承压含水层时,将使矿井周围出现负压。从而使这些含水层产生或加强地下水的越流。由于越流而使水量增大,并可达到等于侧向水量值。这种情况若无专门的岩石垂向渗透性评价,流入新井段的涌水量预测就有困难。     

上海地区第三硬土层间粉土夹层抽水沉降效应分析

现场对上海第三硬土层间粉土夹层即第(10)夹层承压含水层实施抽水试验,对水位、地表沉降及深层沉降进行观测,采用三维渗流及比奥固结理论模拟,分析了深层承压水抽水过程中的地层垂向变形与地下水水位变化之间的关系,为超深基坑地下水控制提供了依据。     

新疆天池能源电厂地下水环境影响评价

为了正确评价新疆天池能源电厂拟建项目的建设运行对地下水环境的影响,在详细研究电厂区水文地质条件的基础上,采用数值模拟方法对电厂评价区包气带水分运移进行模拟研究,并针对厂区废水可能进入承压含水层的情景,开展了地下水流和溶质运移的模拟预测研究,由研究结果可预测厂区废水可能进入厂区承压含水层的情景和扩散范围。结果表明,电厂事故工况下含有毒有害物质的废水通过泄漏、溢流等途径渗入含水层,可对地下水造成一定的污染。     

混合粒径散体岩石非线性渗流的试验研究

由于渗流引起的动力灾害多发生在破碎岩体中,因此研究破碎岩体的渗流特性是非常必要的。利用MTS815.02岩石力学试验系统及破碎岩石渗透仪,采用稳态渗透法和轴向位移控制法测定了混合粒径的煤、煤矸石及灰岩在承压过程中非Darcy流的渗透特性,得到了渗透特性随孔隙率的变化规律。研究结果表明:混合粒径破碎岩体中的渗流为非达西渗流,混合粒径岩石在压实过程中随孔隙率φ的减小渗透率k逐渐减小、非达西流β因子变大,渗透率的量级为10-14～10-13 m2,而非达西流β因子的量级为1010～1011m-1,该研究可为解决破碎岩石渗流的工程问题提供一定的参考。     

曼家寨采场东部边坡地下水同位素测试研究

通过现场试验,在研究了边坡垂向流、水平流速、地下水流向的基础上,得出了地下水水平流速是边坡疏干治理的关键。查出边坡复杂的地下水特征,为疏干设计施工提供科学依据。     

准流体侧向流型下理论与实验研究

文章依据散体力学中Janssen理论对准流体的一种流动形态--侧向流进行受力分析,提出了加速度势的概念,对重力场下准流体质量流量公式进行了推导。通过重力场下准流体颗粒在不同容积大小的容器,流经不同孔径的泄流孔的流动试验,发现其流量呈现一定的规律,并且经过修正侧压力系数后的理论计算值与实际测算值相当接近。     

重力势作用下非饱和黄土水分迁移试验研究

针对非饱和土重力势按饱和土重力势考虑的不足,自制水分迁移试验装置,对重力势作用下非饱和黄土水分迁移规律进行了试验探讨。试验得到不同密实度土体在重力势作用下含水率的分布规律,并根据基质吸力与含水率的关系式算得不同位置土体的基质吸力值,结果揭示出按照传统重力势计量方法确定非饱和土体的重力势不符合能量守恒。非饱和土体重力势应考虑土体密实度影响,根据土体饱和度等参数对其重力势进行折减。     

侧限压缩下破碎矸石混合粒径非Darcy流渗透特性

房柱式及巷式矸石充填开采中,煤柱与矸石两两相隔,破碎矸石充填体处于侧限压缩状态,破碎矸石的密实程度、孔隙特征及渗透特性对于煤层瓦斯流动及地下水渗流的控制具有重要的价值。基于稳态渗透法及轴向位移控制法,利用一套自制的破碎岩体渗透试验系统,测定了破碎矸石在不同混合粒径下承压过程中的非Darcy流渗透特性,得到渗透特性(渗透率k和非Darcy流β因子)随孔隙率的变化规律。研究表明:1)雷诺数计算及孔压梯度与渗流速度关系曲线说明破碎矸石的渗透特征属于非Darcy流;2)孔隙率随着压缩位移的增加而减小,对于混合粒径试样,较小颗粒充填到较大颗粒的孔隙中,是使岩样的初始孔隙率减小的主要原因;3)在侧限压缩下,大颗粒受挤压破碎是产生0~2.5 mm粒径的原因,而渗流造成细小颗粒质量流失;4)侧限压缩下,渗透率总的趋势减小,而非Darcy流β因子增加,但在压缩过程中,渗透特性的变化趋势受颗粒粒径的影响会出现局部波折,说明破碎矸石的渗透特性与侧限压缩位移、颗粒粒径大小、压缩破碎、排列方式及孔隙结构(通道)有关。