基于示踪方法的土石坝绕坝渗漏探测

通过在钻孔中投放放射性同位素,对地下水渗流场进行标记,然后探测其浓度变化,利用同位素单孔稀释法得到钻孔中地下水的渗透流速,确定地层中的强渗漏带。利用温度示踪方法可以判别是否存在库水渗漏,其依据是库水与坝后地层温度分布规律不同,库水底部为低温,而地层温度随深度增加而上升,从而使当地地下水也具有随深度增加的趋势。若钻孔附近存在低温库水渗漏,则在钻孔温度分布曲线会出现拐点或低温谷。将此异常点作为孔中库水和当地地下水的分界点,根据所探测的渗流速度就可以分别计算出两部分的渗漏量。以某土石坝为例,利用同位素综合示踪方法进行了绕坝渗漏的判别和计算,为采取防渗加固措施提供依据。     

上海地面沉降地下水渗流场与地层应力场分析

为有效控制上海地面沉降发展,利用地下水位与地层变形的实测资料,分析了地下水渗流场与应力场的变化特征及其制约机制。结果表明:地面沉降与地下水渗流场、第四纪地层的应力场关系密切;开发利用地下水资源以及工程建设活动,是渗流场与应力场发生变化的重要影响因素;地层空间分布的不均一也使渗流场和应力场发生突变并呈现非线性;深部含水层集中开采导致的地下水位持续下降以及浅部含水层的工程降水和建筑荷载,是上海地面沉降防治面临的新问题。该研究有助于上海地面沉降系统调控对策的制定与防治技术措施的实施。     

宁夏卫宁北山钴异常的物质来源研究

宁夏卫宁北山地区岩石地球化学测量圈定多处钴异常,本文就钴异常的流体来源以及物质来源进行了分析研究。矿石矿物黄铁矿流体包裹体的Ar-He同位素组成显示,成矿流体是沉积地层水和大气降水的混合溶液;硫同位素分析表明,矿石矿物黄铁矿的硫源来自于石炭系沉积地层;结合流体包裹体的Ar-He同位素组成及硫同位素的组成特征,认为卫宁北山地区钴异常的物质来源为石炭系沉积地层,在形成石炭系陆源沉积物时沉积了微量的钴元素,形成矿源层,而褶皱、断裂构造为地下水的渗流提供了有利的通道,地下水沿构造裂隙带渗流、环流时,萃取了石炭系地层中的钴元素,在有利的构造-岩石中,通过充填、交代等方式,使矿质沉淀下来,形成钴异常。     

利用红外热像技术探测土石坝集中渗漏的研究

为了探究利用红外热像技术探测土石坝集中渗漏隐患的可行性,在实验室内制作均质土石坝集中渗漏模型。采用热红外灯作为热激励模拟太阳光照,利用M7500型红外热像仪测量模型表面的温度场。实验结果显示,在热激励下,模型表面温度升高;但是土石坝模型表面集中渗漏区域的温度比正常区域要低。实验中采用了不同的水头,随着水头的提高,温度场的异常变得更明显。利用Geostudio有限元软件进行土石坝集中渗漏的渗流场温度场耦合分析。数值模拟的结果显示,集中渗漏区的坡面温度比正常区域要低,水头提高时,这种温度场的异常也更明显。数值分析结果显示,渗漏区的流速比正常区域要大,这可能是温度场出现异常的原因,红外热像技术通过检测表面温度场的异常来探测土石坝集中渗漏隐患具有可行性。     

堤坝管涌渗漏持续线热源模型研究

地下水的渗漏会影响地层正常温度分布,使钻孔温度曲线发生异常变化。堤坝的管涌渗漏通道可看作是一个持续作用的线热源,通过研究管涌渗漏水对地层温度的影响,利用热源法的原理建立了管涌渗漏的持续线热源模型。工程实例的计算表明,利用该模型可以得到管涌通道的渗透流速,评价地层的渗漏特性。     

低渗透多孔介质变渗透率数值模拟方法

 根据流体在低渗透多孔介质中的渗流特征,建立了低渗透多孔介质数学模型,通过引入无因次渗透率变化系数描述低速非达西渗流规律,并基于黑油模型数值模拟系统,开发了低渗透多孔介质变渗透率数值模拟软件。采用矿场实际数据,分别使用达西渗流、考虑启动压力梯度为常数的拟线性渗流和变渗透率渗流模型,对五点井网进行模拟计算,对比分析了不同渗流规律下的油井产油量、含水率、含油饱和度及不同时间的地层渗透率分布。结果表明,变渗透率渗流模型计算的油井产油量、含水率和含油饱和度分布介于达西渗流和拟启动压力梯度渗流模拟结果之间,油水井附近地层渗流能力强,远离主流线地层渗流能力弱;井距越小,地层渗流能力越强;流体在低渗透多孔介质的渗流过程中,达西渗流仅发生在井筒附近小面积区域内,地层大部分区域发生变渗透率渗流,且占据了地层渗流的主导地位,变渗透率数值模拟方法弥补了其他方法未考虑渗透率变化因素的不足,变渗透率数值模拟软件能够更准确地预测流体在低渗透多孔介质中的流动特征。     

地下水非达西渗流的数值模拟研究

为了更好地研究地下水渗流规律,在分析了地下水的径向渗流的理论与实验规律基础上,根据临界雷诺数,建立了地下水的非达西渗流模型,该模型中将单井控制面积内部视为非达西流,外部为达西流,并应用该模型分析了临界半径对压力分布的影响.研究结果表明:临界半径越大,漏斗面积越大,地面沉降面积越大.     

工程降水引起地基固结沉降三维数值分析

为保证施工现场条件的干燥性,必须采取措施降低地下水水位,但是降水后会引起土体的固结沉降,对地面早已存在的建筑物构成潜在的威胁.工程降水施工诱发地基沉降是一个三维空间流固耦合问题,借助三维有限差分数值模拟软件FLAC3D建立地层降水过程中渗流场与应力场耦合模型,以金普线地铁隧道8标降水工程为例进行数值模拟,探究土体在饱和状态下改变地层渗透系数达到渗流稳定时的沉降和地下水分布特征.     

低渗透气藏垂直裂缝井椭圆渗流模型研究

针对低渗透气藏垂直裂缝井的渗流过程,考虑了非线性渗流和介质变形系数的影响,建立了椭圆渗流模型。根据此模型可以模拟气井生产压力降落过程中及关井压力恢复过程中地层压力分布状况。计算结果表明：在不稳定渗流早期,即压力波传播的第一阶段。压降漏斗曲线随时间不断扩大和加深;关井之后地层压力逐渐恢复,井底附近地层关井瞬间,地层压力上升趋势较为明显,关井时间越长,距离井底越远,地层压力上升速度越小。     

煤田露头自燃的渗流-热动力耦合模型及应用

分析了煤田露头介质内气体渗流及露头自燃热动力系统特征,建立了煤田露头自燃渗流--热动力耦合模型,推导了煤自燃过程中挥发分计算式.对新疆某煤田自燃火区进行了数值模拟.结果表明:开采引发煤田露头自燃时,燃烧中心集中在顶板附近,燃烧沿顶板向露头方向蔓延较快;高温区域靠近顶板,燃烧区域以外岩石内温度梯度变化不明显;自燃生成气体主要集中于露头自燃点下风侧方向,上风侧方向只有很小范围内有自燃气体存在;高温区域分布与自燃气体渗流方位位置一致;自燃加速了气体在煤岩介质内的渗流,有助于自燃的发展.根据模拟结果对煤田火区治理时火源探测、治理及监测等相关措施进行了具体分析.     

龙羊峡大坝同位素示踪方法探测渗流场研究

论述出同位素及天然示踪方法探测大坝渗流场的基本原理与试验方法,通过夏季与冬委两次不同水位条件下对龙羊峡大坝进行的同位素综合示踪探测,已初步查清了南北大山水沟水蓄水池的渗流及工业用水补给是造成左岸地下水位偏高的主要原因;综合示踪试验发现顺河断层Ｆ５７存在罗为严重的河水渗,该渗漏造成左岸地下水位的壅高,阻碍了左岸边坡水的排泄;Ｇ４劈理带的渗漏不是引起左岸地下水位偏高的主要原因;跨河断层Ｆ１８,Ｆ７１,     

重复采动影响下采场坚硬覆岩离层水涌水致灾机制研究进展

 采场覆岩离层水水害是一种新型水害类型,迄今为止对其认识不是十分清楚。为了更好地对其进行研究,对该领域已有的研究成果进行梳理分析。首先,对9个典型的离层水水害事例进行整理、总结,得出5个方面的共同特征,分别是坚硬覆岩、多煤层或单煤层分层开采所引起的重复采动、离层区具有充沛的补给来源、积水离层带与采场之间存在隔水层形成封闭水体、具有冲击地压等诱发因素。其次,根据前人对离层水突水机制的阐述过程,总结出5种揭示离层水突水的观点,并基于物理场的角度把这5种观点归纳成3类:渗流场的单独作用、应力场的单独作用、渗流场和应力场的耦合作用。最后,指明了离层水害领域中5个研究重点,并展望了其发展方向。     

山岭隧道地下水渗流及加固参数的解析研究

为研究山岭隧道渗流压力、渗流量以及加固参数对渗流的影响,假定圆形隧道周围存在各向同性的径向稳定渗流场,推导了地下水渗透压力分布规律及渗流量公式.实例分析表明,渗透压力的分布具有非线性特征,在排水情况下设置围岩加固圈和初期支护可明显减少作用在衬砌上的渗透压力及地下水排放量.运用文中公式计算的毛洞渗流量比较接近相关资料提供的实际涌水量,说明文中方法对预测类似隧道涌水量具有一定的参考价值.另外,由加固参数与水压力及渗流量的相关性分析可知,随着加固圈渗透系数的减小及厚度的增加,二次衬砌上的渗流压力和渗流量一开始急剧减小,当加固参数达到一定界限值时,地下水渗流压力及渗流量基本保持不变.     

低渗透多孔介质中地下水污染研究

为了准确地研究低渗介质中地下水污染问题，在充分考虑地下水在低渗介质中渗流时存在启动压力梯度和动边界的基础上，建立低渗介质中地下水污染和地下水渗流的耦合数学模型。采用有限差分法对耦合模型进行数值求解，并分析了启动压力梯度对地下水污染浓度的影响。结果表明启动压力梯度对地下水污染浓度的分布有着重要的影响。     

FLAC3D模拟采动岩体渗流规律

为从根本上研究煤层开采工程中因顶板冒落、放顶垮落造成的顶板突水通道的变化规律,首次运用FLAC3D数值软件的应力-渗流耦合系统,结合工程实践,系统分析了采动岩体的渗流矢量、渗流速度、孔隙压力及导水边界线动态发展的普遍规律和分布特征,进行了顶板突水危险区域的识别,得出了一些对防治采场顶板突水有益的结论,可为煤矿顶板突水防治提供理论依据.数值模拟结果表明采动岩体渗流通道的发展明显受煤层开采的影响,且当主关键层破断时,采场最易发生顶板突水事故.在此基础上,将采场的渗流动态变化特征与采动岩体的破断、运动规律结合分析,给出了采场顶板破断及破断岩块再组合压实过程中渗流裂隙的扩展、闭合普遍演化过程.如果水源有限且现有设备能及时排除水患,当煤层采完后,采动岩体能重新压实闭合失去导水性能,地下水位能逐步恢复,即保护第四系及地表水的采煤技术可以实现.同时证明FLAC3D的应力-渗流耦合系统能预测并预算采动岩体裂隙产生、发展、闭合及相关危害性的可靠的数值定量分析软件,可作为一个新方法在顶板突水防治和保水采煤技术中应用.图5,表1,参11.     

淮南矿区岩溶地表塌陷有关问题的讨论

根据淮南矿区大量的资料分析,作者认为该地区岩溶地表塌陷的形成,必须具备三个基本条件:①地下水活动的通道;②一定厚度的覆盖层;③地下水的活动。具备上述条件的地段,在触发因素的作用下,即产生地表塌陷,但蹋陷的规模、数量、速度等,受一系列因素的制约。对于这些问题,在文中均做了详细的讨论。     

基于蠕变损伤耦合的海底开采点柱稳定性分析

 针对海底金属矿开采过程中采场留设点柱的稳定性问题,采用损伤统计本构理论,在西原模型的基础上提出一种参数获取相对简单的三维非线性蠕变损伤模型,并给出由稳态蠕变向加速蠕变过渡的判定方法.利用ANASYS 数值软件分析了三山岛金矿新立矿区海底点柱式充填采矿法矿房的应力分布,并应用三维非线性蠕变损伤模型对点柱稳定性进行了黏弹塑性损伤分析和渗流分析.该模型充分考虑了岩石的基本力学参数和工程地质调查结果,可推广至其他流变物理模型,对于大型岩土工程的蠕变渗流分析具有较强的适应性.     

土壤初始温度及地下水渗流对多供一回中心回水管换热器的影响

为研究地下水渗流对多供一回中心回水管换热器与周围岩土体换热情况的影响,以黄土高原地区实际土壤环境为依托,采用DesignMoldeler软件建立多供一回中心回水管换热器及周围土壤的三维热渗耦合传热模型,利用Meshing软件对模型进行网格划分,并采用Fluent软件对其进行数值模拟.分析岩土体分层条件下,沿埋深方向变化的土壤初始温度、不同地下水渗流方向及间歇运行模式对多供一回中心回水管换热器换热的影响.研究结果表明:分层土壤初始温度不同对不同类型的多供一回中心回水管换热器影响较大,故不可忽略;不同地下水渗流方向对不同类型的多供一回中心回水管换热器影响不同,存在一个最佳渗流方向使得换热效率达到最高;间歇运行模式可提高热泵运行效率,减小埋管的设计长度,从而减少初投资.