王甫洲水利枢纽坝基石膏溶蚀研究及处理对策

王甫洲水利枢纽主要建筑物基础置于下第三系陆相红色碎屑岩上,岩石中含有石膏,属中溶盐,由于电站的修建,水头增加,地下水流速加快,可能造成岩体中和建基面处的石膏溶蚀,石膏溶蚀一方面造成岩体结构的破坏,同时增加了水体中SO4-2的含量,对工程危害较大,为此对坝基下的石膏层的分布、含石膏地层与汉江水接触后的溶蚀以及溶蚀后江水中SO4-2的含量的变化进行了专题研究,在此基础上提出了坝基处理的意见.     

新疆克孜勒河流域喀什段水化学特征及成因

在分析17组河水水样的水化学数据基础上,通过Piper三线图、主成分分析和因子分析方法对克孜勒河流域喀什段河水的水化学特征及成因进行研究,结果表明克孜勒河上游与中下游的水化学类型差异反映出蒸发岩的风化溶解是影响河流水化学组成的主导因素,而河水中含量较高的SO2-4主要来源于新近系地层中石膏岩类的风化溶解。克孜勒河流域内蒸发岩风化以石膏岩类的风化为主,盐岩类风化次之,碳酸盐岩风化贡献相对较少。区域内岩石化学风化的主要反应形式是石膏、芒硝、镁硫酸盐岩和盐岩的溶解,其次是方解石和白云石溶解,再次为钠长石溶解。     

三峡库区地表泥灰岩边坡变形机理研究

三峡库区地表巴东组泥灰岩地层,大范围内岩体结构松动。为了查明原因,从沉积环境以及沉积地层进行分析,得出的结论为:嘉陵江组顶部膏岩地层在临江部位发生溶蚀,溶腔顶部巴东组地层在重力作用下发生坍塌,导致地表岩体变形破坏。巴东组泥灰岩地层受重力和蠕变作用后,发育多组垂直裂隙,使地表岩层表现为整体性松动现象。因此地表岩体结构松动破碎的原因是深部石膏层岩溶塌陷与表生溶蚀改造作用共同导致的结果,前者为控制因素,后者为叠加效应。     

四川盆地含膏盐红层特征及坝基工程地质问题(I)

以四川盆地合膏盐(石膏、芒硝、钙芒硝)红层为例,论述了含膏盐红层的沉积环境及其分布范围,膏盐矿物在红层岩体中的分布及其矿物学特征,讨论了由于膏盐矿物溶蚀形成的有别于常规碳酸盐岩岩溶作用的红层类岩溶作用.依据水电工程实例,描述了红层坝基类岩溶形态,分析了类岩溶和溶蚀下限机理,同时给出了四川盆地几各水电工程类岩溶红层坝基的溶蚀下限深度.为确定坝基岩体防渗深度提出了相关地质依据.     

黄河黄丰水电站坝基泥岩中厚石膏层的影响

黄河上游黄丰水电站坝基泥岩中存有厚达2m的石膏层．在对坝基岩样试验基础上，并结合现场资料，从石膏层的强度和变形参数、石膏溶蚀的可能性以及石膏层入渗流量计算等，分析了厚石膏层对大坝的影响．分析结果表明，只要坝基开挖过程中仍能保持现有石膏层良好的封闭条件，该石膏层不会发生溶蚀．     

风电场盐渍土地基静载试验研究

通过选择甘肃省瓜州县风电场盐渍土地基进行天然条件和浸水条件下静力载荷试验,来研究风电场区域盐渍土地基在附加应力作用下的变形变化特征.试验结果表明,甘肃河西地区分布的盐渍土,在天然状态下承载力较高,可作为天然的地基.浸水后,地层中的细粒物质被冲蚀和盐分被溶蚀均可引起地基的沉降.作为持力层的密实砾砂层是否发生溶陷与地层中盐...     

江汉平原西缘地下水水文地球化学过程研究

鄂西丘陵山区地下水向江汉平原运移是较复杂的水文地球化学过程,通过数理统计、水化学分析、Gibbs图以及水文地球化学模拟等方法对江汉平原西缘不同类型地下水运动及其化学组分变化规律进行了研究。结果表明:裂隙岩溶水主要化学类型为HCO_3-Ca和HCO_3-Ca+Mg型,碎屑岩类裂隙水为HCO_3-Ca和HCO_3-Ca+Na型,孔隙水以HCO_3-Ca型为主。方解石和白云石的溶解是丘陵山区主要的水文地球化学过程,孔隙水和裂隙水以岩盐和石膏的溶解为主,裂隙水中还存在阳离子交换吸附作用,少量孔隙水受蒸发-沉淀作用的影响。地下水由丘陵山区向平原区径流过程中发生了石膏以及少量岩盐和钾长石的溶解,同时伴随着阳离子交换吸附和硝化反应,方解石和少量的钠长石因为过饱和而发生沉淀。     

黄河沙坡头水利枢纽基础防渗与灌浆

沙坡头水利枢纽由河床部位混凝土闸坝与左岸土石副坝组成，坝址基岩包括石炭系、第三系和第四系地层，岩体主要为泥岩、页岩等软岩，具有遇水软化、失水干裂的特点。石炭系地层含有石膏，右岸坝肩部位存在铁明矾、石膏集中带，且局部溶蚀架空。石膏、铁明矾的溶蚀对混凝土具有硫酸盐型强腐蚀性。根据坝基岩特性结合枢纽建筑物布置，设计中有针对性地采取了坝基帷幕防渗、基础排水、固结灌浆、局部软弱岩层深挖，及石膏、铁明矾特殊处理等基础处理措施。     

水库坝址区类岩溶发育特征及溶蚀试验研究

坝址区在水库蓄水期间出现渗漏后,会导致水电站的收益降低,严重时还可能诱发安全事故。鉴于坝址区岩溶环境十分复杂,尤其是钙质砂岩,其在酸性环境作用下,钙质胶结物发生化学溶解,出现类岩溶现象。钙质砂岩发生溶解后,岩石的强度和渗透性发生改变,影响坝址区的安全。基于国内外研究现状,首先分析了坝址区的类岩溶类型和钙质砂岩、钙质砾岩的溶蚀特征,随后对坝址区钙质砂岩、钙质砾岩进行溶蚀试验研究,得出了不同岩质的钙离子、电导率、溶蚀率变化。最后基于试验结果,对溶蚀机理进行讨论。     

溶蚀作用下硅酸三钙水化产物微结构演变机理研究

处于水下区的大坝混凝土由于钙离子溶出易遭受溶蚀破坏,从而造成水泥水化产物脱钙溶解,进而导致大坝混凝土性能劣化失效。为深入揭示大坝混凝土溶蚀劣化机理,有必要厘清溶蚀作用下水泥水化产物形貌与微结构的演变规律。硅酸三钙(C₃S)是水泥的主要矿物相,其水化产物特性对水泥及混凝土性能影响显著。为此,本研究制备了高纯度C₃S单体,加水水化后浸泡在不同浓度氯化铵溶液中模拟水泥水化产物的加速溶蚀,并结合热重分析、核磁共振、扫描电镜、氮吸附等微观测试方法对其溶蚀前后产物的组成、微纳观结构与形貌进行表征。结果表明硅酸三钙水化产物与氯化铵溶液发生中和反应,溶液的pH值升高;氯化铵浓度越大,反应后溶液的pH值相对越低、水化产物脱钙程度越大,证实了溶蚀程度与环境条件密切相关;溶蚀减少了水化产物中水化硅酸钙凝胶中的化学结合水含量,使硅链结构发生聚合、孔隙结构被粗化并加剧水化硅酸钙凝胶的空心程度,且结构和形貌变化程度随溶蚀程度的增加而增大,从微纳观尺度为揭示混凝土溶蚀机理提供了依据。     

岷江流域含石膏地层地下水水化学差异性研究

位于岷江流域的成都平原及其南部的牧马山台地区域的白垩纪地层广泛发育石膏。石膏的溶蚀可显著影响地下水质,明确该类型区域地下水水化学特征空间分布并揭示其空间差异性原因,对地下水开发利用具有重要意义。以牧马山台地中部区域天府国际生物城区域为例,通过野外实地调查、采样数据的主成分分析和聚类分析、水化学演化过程数值模拟,对地下水质的现状和水质形成原因进行了系统研究。结果表明：该区地下水在水平分布和垂向分布上都存在着显著的差异性,引起水质在空间上差异的原因具有多因性。垂向上：浅层地下水受碳酸盐溶解/沉淀作用控制,地下水类型以HCO₃-Ca(Ca·Mg)型为主,矿化度多小于0.5 g/L;深层地下水受地层中石膏空间分布的影响显著。在无石膏分布区,地下水以HCO₃-Ca(Ca·Mg)类型的低矿化度水(TDS<0.5 g/L)为主;有石膏分布区,形成SO₄-Ca(Ca·Na)型高矿化度水(TDS可达2.5 g/L以上)。平面上：浅层地下水水化学特征受地形地势、人为污染、局部区域石膏层埋深变浅等因素影响,但总体上水质较好,可作为当地居...     

贵阳市青岩古镇景观湖水文地质概况及成库防渗方案选定

贵阳市青岩镇景观湖试点工程为在喀斯特地质现象发育地层建设蓄水工程,工程区为典型溶蚀地貌,溶沟、溶槽及溶蚀管道广为分布,工程地质及水文地质条件复杂,景观湖成库治理难度较大。     

乌东德库区小汊头红层滑坡形成机制研究

乌东德库区具有红层库段滑坡密集发育的特点，以库区小汊头滑坡为例，探究古堰塞湖的形成对库区红层滑坡孕育发展的影响。采取红层岩样进行矿物分析与矿物鉴定，将砂岩和砾岩放入去离子水中浸泡，分析不同浸泡阶段岩体的微观结构及溶解的离子浓度，并测量泥岩在干湿循环下的波速变化，并运用GeoStudio数值模拟软件计算流固耦合作用下边坡的破坏过程。研究表明：砂岩和砾岩中含有石膏，遇水易溶解形成溶蚀孔洞，渗透性增强；浸泡液中SO₄^2-离子浓度最大，其次是Ca²⁺、Na⁺,石膏为主要溶解矿物；4次干湿循环后泥岩表面有部分薄层脱落，微裂隙生成，波速明显减小；滑坡变形模式为滑移-压制拉裂，滑坡破裂面为阶梯状，在该模式下泥岩作为控滑层面，使砂岩在变形过程中内部形成上窄下宽的裂缝并不断向上扩展延伸，直至斜坡岩体发生失稳破坏。     

掺石灰石粉对混凝土抗软水表面接触溶蚀的影响

通过加速模拟试验,得出了掺石灰石粉混凝土的抗软水表面接触溶蚀特性。试验研究表明：石灰石粉作掺和料对水泥的后期水化有一定的促进作用;由于掺和料会加大混凝土单位水泥中总盐的溶出量,而石灰石粉作掺和料减少了体系中CaO的相对溶出量,因此石灰石粉替代粉煤灰作掺和料对混凝土的抗软水表面接触溶蚀更加有利。     

大坝混凝土渗漏溶蚀的研究

渗漏及由此而引起的大坝混凝土的溶出性侵蚀,是我国水工混凝土建筑物中常见的病害。本文通过对不同配比的水泥净浆试样进行溶蚀试验,研究和分析了水泥品种、水灰比、粉煤灰、硅粉及外加剂等因素对水泥石抗溶蚀性能的影响。并运用高压水银测孔仪、差热分析仪及扫描电镜等设备,通过比较分析溶蚀前后水泥石亚微观结构的测试结果,研究了水泥石中CaO溶出量对水泥石孔结构、微观结构和化学组成的影响,并从亚微观和微观方面对掺用粉煤灰、硅粉提高水泥石抗溶蚀性能的机理进行了探讨,对今后的大坝工程加固、选取优质防渗灌浆材料及提高工程耐久性提供了科学依据。     

吉林西部水文地球化学演化规律研究

地下水是半干旱地区水资源和生态环境安全的重要保证，研究半干旱地区地下水化学演化对区域生态环境保护和水资源管理具有重要意义。半干旱蓄水盆地有其独特的气候环境、地质环境和水化学环境，具有水平和垂直分带性的水文地球化学特征。本文以吉林省西部典型干旱农业区为例，基于野外调查及水质取样分析数据，采用多种方法刻画了研究区水平和垂直方向的水文地球化学演化规律。研究区地貌条件变化使地下水水流动力环境和地层岩性发生变化，驱动了主要水化学作用的变化，使地下水化学作用由溶滤作用逐渐过渡至阳离子交替吸附和蒸发浓缩作用，由补给区至排泄区，潜水水化学类型由HCO3-Ca型变为HCO3-Na型。承压水在补给区以溶滤作用为主，排泄区的水化学特征主要受含水构造控制及温暖干旱的沉积环境控制。水文地球化学模拟结果表明潜水水化学的形成受方解石/白云石的沉淀、石膏/萤石/岩盐的溶解、蒸发稀释作用（稀释存在于灌区）和Ca-Na离子交换的控制，承压水化学的形成受方解石的沉淀及白云石/石膏/萤石/岩盐的溶解控制。研究结果对吉林西部地下水开发利用及水生态环境保护具有重要现实意义，也对其他半干旱蓄水盆地的水化学演化研究具有指导意义。     

黄河沙坡头水利枢纽坝基可溶岩特性及工程处理措施

通过对沙坡头水利枢纽坝基岩体中可溶岩的特性分析,研究可溶岩的溶蚀、溶解作用和其对工程所产生的影响及工程处理措施.     

石灰石粉在水工混凝土中的应用研究综述

在水工混凝土中应用石灰石粉,是绿色混凝土的发展方向之一。阐述了在水工混凝土中掺用石灰石粉国内外的研究现状,分析了掺入石灰石粉对水工混凝土宏观及微观性能的影响,总结了研究中存在的问题与不足,提出了掺入石灰石粉后,在配合比设计、水泥基材料的水化动力学模型、抵抗接触溶蚀、渗透溶蚀能力、硅灰石膏破坏的影响及作用机理等方面的研究方向。     

灰色关联优势分析在盐渍土工程中的应用

在我国西部广大地区如新疆等地广泛分布着大量的盐渍土,在外界条件影响下,其土体中盐碱成分存在迁移和聚集、反复结晶和溶解现象,造成盐渍土积盐与脱盐过程频繁交替,使其表现出溶陷特性,严重危害建筑物的安全运行。选取几种典型的盐渍土进行室内溶陷性试验,并通过灰色系统理论的研究方法,分析了影响盐渍土溶陷系数的各因素的权重关系。研究结果表明,干密度对盐渍土溶陷系数的影响最大,其次是塑限、液限及土的含水率。这一研究结论可为盐渍土的溶陷性病害防治提供相应的理论依据。     

堤坝混凝土防渗墙渗透溶蚀演化规律研究

混凝土防渗墙是堤坝常用防渗结构,其渗透溶蚀不同于一般接触溶蚀,对防渗墙长效特性及使用寿命影响很大。依据流体动力学、对流-扩散方程及化学动力学相关理论,考虑孔隙、骨料和对流对钙离子扩散系数的影响,本文建立了混凝土防渗墙渗流-溶蚀耦合分析模型。结合混凝土钙溶蚀试验验证模型的合理性,采用COMSOL Multiphysics软件建立某堤坝渗透溶蚀计算模型,研究了混凝土防渗墙中钙离子析出对其孔隙率及渗流特性的影响,估算混凝土防渗墙使用年限。结果表明：该模型能较好地反映防渗墙溶蚀过程中孔隙率和渗流特性的变化,可预测防渗墙防渗性能衰减过程;防渗墙中钙离子浓度年平均变化速率约为0.03 mol/（m³·a）,运行100年后混凝土防渗墙孔隙率约为0.33,渗透系数增大35倍,堤坝单宽渗流量增大50%;混凝土防渗墙使用年限为44.0年。研究成果可为堤坝工程长效服役性能评估提供理论支撑。