裂隙含水层中抽水井不均匀出水条件下的井流公式

裂隙是基岩裂隙地区地下水运动的主要通道,抽水试验中,与井壁相交的裂隙是抽水井主要的出水点,并不是传统井流公式假设的井壁均匀出水;受岩性变化的影响,含水层渗透性具有明显的非均质和各向异性特性;断电、机械故障等因素的影响,使得抽水井的流量不是井流公式中假设的常量。至今还没有一个综合考虑以上因素的井流公式,本文针对上述问题,提出汇点公式结合压水试验的解决方法。利用汇点概化不均匀的出水点,不均匀的出水量根据抽水并不同压水段压水试验确定的吸水量,按比例进行分配;公式中利用二维各向异性渗透系数刻画含水层各向异性;利用阶梯化流量处理试验中变化的流量。将该井流公式应用于实际工程中,收到了满意的效果。     

裂隙岩体透水率与其完整性指数及BQ值的关系初探

岩体的渗透系数是评价岩体渗透性,进行裂隙岩体渗流模拟的必备参数,在工程实际应用中亦具有重大意义。研究发现:岩体的完整性系数和基本质量指标(BQ值)的算术平均值与裂隙岩体透水率的几何平均值相关性较好,故利用岩体的完整性系数和基本质量指标(BQ值)的算术平均值估算裂隙岩体的渗透系数是可行的。根据金堆城杨家湾尾矿库初期坝的岩体压水试验结果,初步探索了岩体的基本质量指标及岩体完整性指数与其透水率的关系。     

高压压水试验在呼和浩特抽水蓄能电站中的应用

对于水库大坝、深埋地下工程等水头很高的工程,常规压水试验结果不能反映实际水头压力作用下岩体的渗透特性。为了确定岩体在不同压力作用下渗透特性的变化规律,在呼和浩特抽水蓄能电站高压岔管区专门做了3个钻孔高压压水试验。通过研究压力-流量关系曲线和岩体透水率Lu值了解岩体渗透特性。现场高压压水试验按三级压力、五个阶段进行。三级...     

高渗压条件下基于非达西流的裂隙岩体渗透特性研究

钻孔高压压水试验是评估高水头条件下岩体渗透特性的主要手段。目前,高水压条件下岩体的渗透特性估算多借鉴基于Darcy流假定的钻孔常规压水试验行业规程推荐公式,尚缺乏成熟、有效的计算方法。基于非线性Izbash定律,建立高渗压条件下岩体渗透系数的估算公式,并将高压压水试验P-Q曲线分为线性段、非线性段和水力劈裂扩展段。提出的公式应用简便,各压水试验段岩体渗透系数的确定只需稳态下的流量和水头,并且表征水流流态的系数m可通过曲线拟合得到。通过对琼中抽水蓄能电站高岔区钻孔高压压水试验数据的研究表明,岩体的渗透特性不受水流流态的影响,在高压压水试验的线性段和非线性段基本保持一致;岩体发生水力劈裂后,岩体的渗透特性将急剧增大。建立的公式可为高渗压条件下岩体的渗透特性取值提供一种有效的途径。     

基于位错理论的饱和土渗流特性CPTU评价研究

孔压静力触探（CPTU）测试数据通常用于土层划分和岩土工程设计参数评价。国际上CPTU测试技术的最新进展之一在于采用测得的锥尖阻力、侧壁摩阻力和孔隙水压力快速、连续地获得饱和土的渗透系数,以避免孔压消散试验费时的缺点。首先简要回顾了基于CPTU测试资料确定饱和土渗透系数的的研究成果,并进行了分析与改进,提出了基于位错理论和圆柱面径向流模型的水平向渗透系数预测新方法。选取典型场地进行了CPTU测试,并在黏性土场地采用薄壁取土器获得无扰动的原状试样,进行室内水平向渗透试验,在无黏性土场地进行现场钻孔抽水试验。以室内渗透试验和现场抽水试验的结果为参考,对3种基于CPTU连续评价饱和土渗透系数的方法进行了对比分析。研究表明,位错理论适用于评价饱和土的原位渗透系数,然而准确性与所采用的渗流模型有关。对国际标准CPTU探头,孔压过滤环位于锥肩（u₂）位置时,采用圆柱面的径向流模型能够获得最为准确的水平向渗透系数预测结果,采用球面流或半球面流模型时趋于低估土层的渗透性。     

大柳树水利枢纽坝区松动岩体的水力学特性

黄河大柳树水利枢纽坝区岩体大范围发生了松动,确定其水力学特性指标并进行渗流分析具有重要的现实意义。首先,根据坝区两岸众多平硐和过河平硐资料,统计出两岸和坝基岩体的优势节理裂隙组参数分布,采用等效连续介质渗流理论,求出两岸和坝基岩体的渗透系数张量;然后依据坝区左岸固结灌浆试验(包括压水试验)资料和过河平硐实测渗水量资料,对渗透系数张量进行修正;最后,进行3个重要断面的渗流分析。可以看出：坝区工程范围内岩体渗透性很强,渗透系数张量量级达10^-5～10^-4m/s;绕坝渗流量大,帷幕灌浆工程量大。     

渠式切割水泥土连续墙(TRD)在赣江某综合整治工程中的应用

在水利防渗工程中,渠式切割水泥土连续墙(TRD)作为防渗墙,其设计方法、施工控制要点和实施效果有待进一步的研究。依托江西赣江某综合整治工程,根据项目工程地质特点,比较不同防渗墙的施工优势,设计了联合双轮铣深层搅拌技术(CSM)的TRD施工方案,通过试成墙试验,确定了TRD的施工参数,并对成墙质量进行了钻孔取芯和地质雷达检测。试验结果表明：TRD防渗墙在富水圆砾地层中施工效果较好,成墙速度8～10m/d。钻孔取芯检测结果表明：芯样率较高,完整性好,防渗墙连续均匀;芯样无侧限抗压强度为1.4～1.9MPa,渗透系数小于1×10^-6cm/s,强度、渗透性等满足防渗性能要求。地质雷达检测结果显示：TRD防渗墙成墙完整性好,墙体均匀连续且达到设计深度。     

抽水井单位涌水量的多解性及其应用

单位涌水量(q)是水文地质勘察领域的含水层富水性评价参数,在抽水试验中常被用来计算渗透系数。但是,单位涌水量的合理内涵一直存在争议。本文从理论上分析了单位涌水量在动力学上的多解性,给出了几种常见的水文地质条件和抽水条件下单位涌水量的解析公式。讨论了抽水试验中"影响半径"的实际含义。以阿拉善雅布赖山地区的抽水试验为例,提出利用不同流量抽水得到的1/q与Q关系曲线判断抽水试验状态的方法,根据曲线特征以及涌水量公式确定了含水层渗透系数的合理取值范围。单位涌水量并不是与导水系数等效的参数,其实际意义需要根据水文地质条件和抽水条件来判断。     

基于非稳定渗流过程的岩体渗透特性反演分析

 考虑岩土体渗流场在工程施工及运行过程中的动态特征,依据水头和流量2类测点的实测时间序列数据,建立基于正交设计、非稳定渗流正分析、BP神经网络和遗传算法相结合的非稳定渗流场反演分析方法,在一定程度上体现了多目标优化、全过程反演的特点,较好地解决了岩体渗透系数反分析的唯一性与可靠性问题。为了避免在反问题中由于利用水头和流量2种类型观测资料所带来的量纲问题,将水头和流量时间序列数据误差项归一化后构造量纲一化的目标函数,并在目标函数中引入权系数w,从而避免寻优时某一类型观测信息占优。针对长河坝水电站基坑施工期涌水问题,根据施工期各渗压计、基坑渗漏量实测时间序列资料和上游河水变化过程曲线,采用上述方法反演了坝基岩土体的渗透系数。反演分析结果表明：渗压、流量测点的实测和计算时间序列数据吻合较好,反演给出的各岩土体渗透系数与现场钻孔压水试验得到的岩体渗透特性分级相符,从而论证了该反演分析方法的可行性和反演结果的可靠性。研究结果为进一步评价大坝正常蓄水后坝基防渗体系的有效性提供了依据。     

不透水地基上堤坝渗流计算的理论解

提出堤坝流态分区的概念和在流量固定条件下,上下游流态互不影响的法则。这使堤坝的渗流求解趋于简化和方便。增添新的理论计算式计有:上游区浸润线反弯点位置的计算式,下游区浸润线方程的解析开拓式和式前的待定常数的计算式以及下游区的附加渗径长度计算式等。按努美罗夫理论解?L1=C1H1-C2q/k和柯钦娜理论解q/k=μh0,高精度计算出上游区附加渗径长度?L1的比例系数C1和C2以及流量和出逸点高度关系式的比例系数μ,并据以提出有足够精度的C1,C2和μ的拟合计算式,以便于应用。经数值比较,得出比例系数C1全同于边坡有压流附加渗径长度的比例系数C0的结果。对于有尾水位的堤坝,提出了计算出逸点高度和下游区附加渗径长度的两经验计算式,据以计算的结果和有限单元法相符。     

SV波入射下均匀饱和地层渗透系数对深埋隧道的影响机制

对于饱和场地中地下结构的抗震分析问题,地层渗透系数决定了孔隙水与土骨架耦合作用的强弱,是研究饱和地层–结构动力相互作用的关键参数之一。然而,目前研究通常基于渗透系数为零或无穷大的假定,忽略了实际地层的渗透特性且对其影响机制尚不清晰。针对不同类型均匀饱和地层对应的渗透系数分布范围,基于Biot两相介质理论,首先建立了饱和地层不同渗透系数情况下的u-w格式模型,推导渗透系数分别为有限值、零和无穷大3种情况下P₁,P₂,S波的波速解析表达式,分析了地层渗透系数变化对自由场波速的影响规律;进而,建立了不同类型饱和地层与深埋隧道动力作用分析模型,并与典型算例精确解对比验证了本模型的有效性;在此基础上,分别研究了砂岩、卵石土、砂土、粉土4种类型饱和地层渗透系数变化及两种极端值情况下隧道结构及周围地层孔隙水压力的响应机制。结果表明:对于不同类型饱和地层,3种体波在地层中的传播速度均随渗透系数k增加呈上升趋势,当k<10^-4 m/s时,波速为最小值且与k→0极端情况一致,当k>10~2 m/s时,波速为最大值且与k→∞极端情...     

供水管网余氯衰减变化规律及模型研究

研究了水温T、总有机碳TOC及初始氯浓度C0对主体水余氯衰减系数kb的影响;通过管网水质模拟中试装置探究初始氯浓度、流速对管网总余氯衰减的影响;推算管壁余氯衰减系数kw,并分析余氯、细菌总数、浊度及UV(254)指标间的相关性。结果表明,一级模型可以较好地描述管网总余氯衰减变化,在主体水中仅水温较高时一级模型相关系数较高,而平行一级模型拟合度不易受水温影响,相关系数>0.96;各因素对kb影响的主次关系为T>TOC>C0;总余氯衰减系数k、kw与管网初始氯浓度及流速均呈正相关,kw与雷诺数之间存在良好的指数关系;细菌总数(HPC)与初始氯浓度呈负相关、与浊度无明显相关性、与UV(254)呈正相关,浊度与UV(254)相关性良好。     

某垃圾填埋场坝基渗透性分析及防治措施

由拟建东港市赤榆垃圾卫生填埋场工程出发,结合该工程建设场地的地质背景条件,通过物探、钻探、压水试验等方法分析了坝基部位的渗透性影响因素,并提出坝基防治措施建议。     

非饱和Q3黄土渗气特性试验研究

 为研究非饱和原状和重塑Q3黄土渗气系数的变化规律及其两者的差异,以改进的三轴渗气仪为手段,进行一系列考虑干密度、含水率和各向异性等因素影响的渗气试验。研究结果表明：根据Fick定律和Darcy定律推导的渗气系数计算公式,在较低压力下两者计算结果差别不大,而在较高压力下,Darcy定律计算结果要优于Fick定律;非饱和原状黄土中气体流动遵循Darcy定律,原状黄土渗气系数随着干密度和含水率的增大而减小,且最优含水率以后变化较为明显;由于原状Q3黄土各向异性,竖向原状试样渗气系数始终大于同一埋深横向试样的渗气系数;相同干密度条件下,含水率对重塑黄土渗气系数的影响要比原状黄土大。根据试验结果提出考虑干密度、充气孔隙度(饱和度)和各向异性等因素影响的原状黄土渗气系数计算公式,其计算结果与试验结果吻合较好。     

骨料分形系数对混凝土水渗透性的影响

分析了骨料分形系数对混凝土水渗透性的影响.应用有限差分法求解二维不可压缩黏性流动纳维尔-斯托克斯方程,通过计算平均速度和压力差计算混凝土水渗透系数.通过与理论解比较,验证了该文数值方法的有效性.基于数值结果,发现对于给定的骨料面积百分数,双骨科混凝土水渗透系数小于单骨料混凝土水渗透系数,当骨料分形系数从0.01增大到0.3时,双骨料混凝土水渗透系数随着分影系数的增大而减小,当骨料分形系数大于0.3时,双骨料混凝土水渗透系数基本趋向定值.     

基于Torrent法的混凝土渗透性研究

利用Torrent法研究了矿物掺合料、强度等级、含水率等因素对混凝土空气渗透系数的影响,并结合混凝土氯离子扩散系数和电通量的试验结果,分析了利用空气渗透系数来表征混凝土渗透性的可行性。试验结果表明,混凝土强度等级越高,密实度越好,空气渗透系数越小;空气渗透系数随混凝土含水率的降低而增大,变化呈现指数递增的关系;空气渗透系数与氯离子扩散系数和电通量有良好的相关性。     

非饱和土的变形与渗流耦合的一维解析分析及参数研究

一维的渗流和变形耦合的解析解通过Fourier积分变化获得。指数函数可用来表达水力传导率和孔隙水压力的关系,及土水特征曲线。此解析解考虑了任意初始的孔隙水压力分布和流量边界条件。解析分析表明,渗流和变形耦合对非饱和土中水的入渗产生重要的影响。在渗流的早期阶段,耦合与非耦合情况下的差异随着时间变化显著;随着趋近于稳定状态,这差异逐渐消失。进一步分析了耦合解的各个参数的影响。降雨强度与渗透系数的比值(q/ks)对耦合的渗流和变形产生较大的影响。耦合与非耦合之间的差异与去饱和系数(desaturation coefficient)有关。     

水力梯度对黏土渗透性影响的试验研究

渗透性是土体的重要工程性质之一,其受孔隙率、颗粒粒径及流体性质等诸多因素影响,但通常认为与水力梯度无关。现采用研制的刚性壁固结渗透装置,对经不同固结压力固结的黏土试样,进行先逐级施加水压、后逐级卸除水压条件下的固结和渗透试验。试验结果表明,水压加载时,受渗透力的影响,孔隙比和渗透系数均随水力梯度增大而减小,理论分析验证了递增水力梯度下渗透系数测试值变化趋势的合理性。水压卸载时,孔隙比不变,但渗透系数随水力梯度减小而继续减小,主要与颗粒堵塞和弱结合水相关,水力梯度较大时弱结合水处于流动状态,水力梯度递减后,弱结合水处于黏滞状态,孔隙导水能力下降,渗透系数降低,基于试验数据的线性拟合式显示降幅可达初始值的一半。     

Water movement in porous building materials—I. Unsaturated flow theory and its applications

General aspects of water movement in building materials are considered. The thermodynamic criteria of equilibrium between pore water and a reservoir are described. Then the equations of flow in unsaturated porous media and some solutions are discussed. The account emphasizes the applicability of certain concepts of soil physics in building science. Computed results are included for steady flow through a porous wall and into a semi-infinite slab.     

应力对Q235钢磁滞回线影响的试验研究

通过对Q235钢拉压杆试件施加不同的应力,研究应力对其磁滞回线影响的变化规律。试验表明,随着拉应力的增加,Q235钢拉杆起始磁导率不断变大,这一阶段应力对其磁滞回线影响明显;随着磁化加大,达到磁饱和后,磁畴大部分翻转完毕,应力对其磁导率变化影响不大。Q235钢压杆随压应力增大,起始磁导率减小,这一阶段应力对其磁滞回线影响明显;随着磁化加大,达到磁饱和后,应力对其磁化影响规律不明显。用磁畴及磁畴翻转理论对试验现象进行了解释,并编制了有限元程序对试验结果进行模拟,模拟结果与试验结果吻合较好。