巴东县城白土坡裂隙岩体等效渗透系数数值分析

对三峡库区巴东县城白土坡岩体的裂隙进行了详细的野外调研与系统测量,根据裂隙网络模拟技术Monte Carlo法,使用VB语言编制了裂隙网络计算模型生成程序,对白土坡岩体的裂隙分布进行网络模拟。将裂隙网络模拟成果导入离散元稳定流渗流分析模块(UDEC),生成裂隙网络数值模型,通过对模型周边设置定水头边界并提取边界上裂隙的流量,然后根据立方定理和Darcy定律对白土坡岩体的等效渗透系数进行了求解分析。数值分析结果表明:巴东县城白土坡裂隙岩体等效渗透特征单元体REVK=20 m×20 m;等效主渗透系数最大值为K1=1.15×10-4m/s,最小主渗透系数为K2=8×10-6m/s;主渗方向与岸坡倾向水平反方向的夹角为-40°左右。     

江汉平原土壤饱和渗透系数变化规律及影响因素

目前对影响土壤饱和渗透系数规律的机理缺乏深刻认识.以不同沉积环境、不同岩性及不同土地利用方式的江汉平原汉江下游浅层土壤为对象,采用改进的TST-55型土壤渗透仪开展室内变水头达西实验.结果表明,研究区内土壤饱和渗透系数平均值为4.94×10-5cm/s,服从对数-正态分布;粉砂壤土冲积物和湖积物的饱和渗透系数平均值为3.53×10-5cm/s和1.98×10-5cm/s,粉砂质粘壤土中,两者分别为8.13×10-7cm/s和5.88×10-7cm/s,同一岩性冲积物的饱和渗透系数较湖积物大;冲积物中,砂壤土、粉砂壤土和粉砂质粘壤土饱和渗透系数平均值为1.98×10-5 cm/s、3.53×10-5 cm/s和8.13×10-7 cm/s,表现为砂壤土>粉砂壤土>粉砂质粘壤土;耕作土壤中,粉砂壤土、粉砂质粘壤土的饱和渗透系数平均值为3.75×10-5 cm/s和8.11×10-7cm/s,非耕作土壤中,两者分别为1.88×10-6cm/s、5.93×10-7cm/s,同一岩性耕作土壤饱和渗透系数较非耕作土壤大.      

空气扰动技术修复氯苯污染地下水的影响因素研究

通过实验室一维砂柱模拟研究了不同影响因素下空气扰动技术(air sparging,AS)修复氯苯污染地下水的效果,包括介质渗透性、曝气方式、共存污染物、残余饱和态氯苯。结果表明:介质渗透性极大地影响着AS的效果,渗透系数越大,去除效果越好。对渗透系数为10-5m/s数量级及其以下的介质应用AS较为困难;在曝气时间相同的情况下,对于渗透系数为5.1×10-4m/s的中砂,脉冲曝气较连续曝气效果好,对于渗透系数为6.2×10-3m/s的粗砂,2种曝气方式效果相仿;苯和氯苯共存时各污染物的去除存在协同作用;AS对残余饱和态氯苯的去除存在着明显的拖尾效应。     

四川自一里水电站气垫式调压室围岩渗透性评价

结合自一里水电工程气垫式调压室设计厂房区岩体渗透性研究,提出了从定性分析到定量计算与评价,系统刻画岩体渗透性与分区评价,以满足气垫式调压室设计要求的实用方法.该方法以基础地质与水文地质研究为背景,从系统全面的裂隙测量与统计分析中,获取岩体裂隙空间发育规律和裂隙方向、隙宽、迹长、间距和裂隙率等统计特征值,运用裂隙岩体渗透张量理论,得出分布式岩体渗透主值和综合渗透系数;在此基础上,进行岩体渗透性分区与评价.评价得出:花岗岩夹变质砂岩透镜体的厂区岩体渗透性总体随深度变化,受接触带影响局部渗透性呈强弱交替变化;区内裂隙岩体的渗透性分3级,近地表浅层岩体渗透性较强,综合渗透系数为n×100m/d～n×10-1m/d,调压室区为中等～弱渗透性岩体,渗透系数为n×10-2m/d～n×10-4m/d.     

某水电站块石料场弃渣堆积体边坡变形破坏机制分析

西南某水电站块石料场弃渣堆积体边坡于2004年形成,堆积规模约21×10~4 m~3。该边坡前缘未设支挡结构措施,后期受2008年"5.12"汶川特大地震、2013年"4.20"芦山强烈地震影响,以及在降雨作用下,后部推移变形,并严重威胁坡脚居民安全。本文采用现场勘察、原位双环渗透试验等手段,分析了弃渣堆积体边坡的变形破坏机制。结果表明:弃渣体的饱和渗透系数(k)远大于下伏老堆积土体,弃渣体表层k值高达1.41×10~(-1) cm/s,1m深时为2.00×10~(-2) cm/s;老堆积土体表部k值为1.88×10~(-3)cm/s,1m深时为5×10~(-4)cm/s。两者渗透系数的巨大差异,使得弃渣体与下伏老堆积体之间形成富水带,产生较大的孔隙水压力,进而对弃渣堆积体边坡形成浮托力,导致其推移变形。稳定性计算结果显示堆积体稳定性系数随降雨时长的增加而减小,但减小速率逐渐趋于平缓。     

污染场地六价铬迁移转化机制与数值模拟研究

随着全球工业化迅猛发展,土壤和地下水六价铬污染日益严重。基于某铁合金厂铬渣场地现场调查与采样分析,开展铬渣场地土样吸附、渗透和弥散试验,研究六价铬在粉质黏土土样中的吸附特性和迁移规律,建立考虑对流-弥散-吸附的六价铬迁移三维动力学模型,结合数值软件获取污染源位于场地上、下游时地下水中六价铬迁移分布特征,并揭示弥散度?和分配系数 对六价铬时空分布的影响。试验结果表明,粉质黏土对六价铬吸附符合Langmuir等温吸附模型,最大吸附量为466.6 mg/kg;蒸馏水和160 mg/L 六价铬溶液入渗下粉质黏土渗透系数约为6.5×10–7～6.7×10–7 cm/s,1 000 mg/L六价铬溶液的渗透系数增大至4.4×10–6 cm/s;粉质黏土水动力弥散系数D为1.4×10–4 m2/d,计算得到阻滞因子 为4.2～10。数值模拟结果表明,场地下游受到六价铬污染时,即使不考虑分子扩散作用,上游仍有被污染的风险,污染程度取决于含水层的弥散度;考虑含水层对六价铬吸附时,土体分配系数越大,六价铬污染羽分布范围越小,在预测地下水中六价铬浓度分布时应重点考虑六价铬吸附等转化过程。     

沸石对放射性核素Cs+,Sr2+的吸附阻滞作用

通过对新疆乌鲁木齐浅水河地区沸石的物化性质和工程特性(包括阳离子交换容量、孔结构、粒度组成、击实密度、渗透系数等)、活化处理以及对放射性核素C s ,S r2 吸附性能的研究,结果表明:该沸石的阳离子交换容量(CEC)达到97.9 m eq/100 g,在中性条件下最高为195.4 m eq/100 g;击实后的渗透系数为8.7×10-4m/s。沸石对溶液中的C s ,S r2 吸附量分别达到162.6×1-0 3和74.9×1-0 3,吸附效果优于内蒙高庙子膨润土矿。经过钠改性和铵改性处理后的沸石,对C s 的吸附量有不同程度的提高,最高达234.5×1-0 3;但对S r2 的吸附效果影响不大。溶液pH值对C s ,S r2 的吸附量有明显影响,中性和碱性环境更有利于沸石吸附作用的进行。     

江汉平原典型含水层水文地质参数反演

含水层参数对于定性分析区域地下水资源评价、数值模拟及预报、开发利用与保护及科学管理具有重要意义,而江汉平原水文地质参数求解的研究却相对较少.2015年江汉平原1:50 000水文地质调查项目完成杨林尾图幅与陆溪口图幅,选择杨林尾图幅和陆溪口图幅中的4个代表性钻孔,分别做了3组抽水试验和一组压水试验.对抽水数据使用Dupuit公式法结合抽水稳定阶段数据求解含水层参数,同时利用Aquifer Test软件中Theis标准曲线法、直线图解法对抽水试验中非稳定条件下抽水数据对含水层参数求解,得到孔隙水含水层渗透系数及弹性给水度;利用压水试验工程规范求解基岩裂隙含水层的渗透系数.探讨了利用非稳定抽水试验条件下求解含水层参数方法的可行性及该方法的优势.计算结果表明:杨林尾镇浅层(20.2~64.55 m)含水层渗透系数为0.075 m/d,弹性给水度为5.8×10-2;深层(138~160 m)含水层渗透系数为9.89 m/d,弹性给水度为2.3×10-5;陆溪口镇浅层(19.4~36.4 m)含水层渗透系数1.26 m/d,弹性给水度为1.1×10-1;基岩渗透系数为0.012 m/d.通过结果对比分析发现对于单孔非稳定抽水试验,对前期水位降深数据筛选分析,同样可以利用非稳定井流理论反演含水层参数,结果比较可靠.      

基于多源数据的弱透水层水文地质参数反演研究

弱透水层是含水层系统的重要组成部分,其水文地质参数的准确获取一直以来都是研究难点,传统室内试验难以克服应力状态及环境变化对土层参数的影响,因此如何在原位状态下评价其水文地质参数有着重要意义。选取呼和浩特盆地某淤泥层为研究对象,基于抽水试验和溶质运移试验获得的多源数据,采用基于控制体积有限差分法的非结构化网格（Unstructured Grid）方法,建立三维地下水流-溶质运移耦合模型,对弱透水层水文地质参数进行反演。结果显示:模型计算的抽水井中水位和溶质浓度变化规律与实际观测数据能够较好拟合,模型识别出的抽水含水层渗透参数（4.8 m/d）与通过解析法计算得出的结果（4.17 m/d）相近,建立的数值模型符合实际水文地质条件;反演得到淤泥质弱透水层垂向渗透系数为1.2×10?4 m/d、储水率为1.0×10?5 m?1。基于多源数据的参数反演方法可为弱透水层参数研究提供借鉴。     

确定含水层渗透系数的冲击试验方法

运用Hvorslevr冲击试验方法测定CIRP试验场地下研究设施(URF)试验含水层的渗透系数。由于含水层厚度小、富水性差,正在进行核素迁移试验,以及操作空间有限,因此不能进行抽水或注水试验,同时考虑到试验范围较小,故采取冲击试验求含水层的渗透系数。含水层介质为亚粘土,隔水底板距URF底板面约6m。试验的冲击量小,可以忽略URF内南部含水层对试验结果的影响。试验钻孔的孔径和井管内径相近,减小了钻孔结构对试验结果的影响。试验结果(472×10-4、658×10-4cm/s)与采用自URF内试验含水层的未扰动土柱所作的室内渗透试验结果(41×10-4～82×10-4cm/s)在同一数量级。     

江汉平原第四系弱透水层渗透系数求算方法

弱透水层的渗透系数是区域地下水流系统划分和关键带水-土-生作用的重要参数.结合江汉平原关键带调查采集1:5万杨林尾-陆溪口图幅钻孔52组不同深度、不同岩性的原状土样,利用改进的渗透仪进行室内渗透实验,对粘性土样的渗透系数和粒度特征参数进行经验公式修正.发现研究区沉积物渗透系数与含水岩组埋深和岩性有关.浅层孔隙潜水含水岩组以粉质粘土、粘土为主,沉积环境稳定,渗透系数约10-9 m/s,变异系数为1.56;中深层承压含水岩组夹有多层粘土和粉砂,呈现多旋回分布的典型河湖交互作用的沉积环境,渗透系数为10-10~10-6 m/s,变异系数为2.04,变异性较大.利用有效孔隙比e_u与黏粒含量P的显著二项式关系,修正预测粘性土渗透系数的太沙基经验公式,预测值与室内实测数据基本吻合,二者比值均小于10,验证了太沙基修正公式在河湖相平原区的适用性.      

美国内布拉斯加州普拉特河河床沉积物渗透系数的现场测定

竖管测定法可现场测定河床的渗透系数.采用人工梯度法和自然梯度法两种方法,对普拉特河位于卡尼市(KearneyCity)东南河段河床的垂直、水平和任意方向的渗透系数进行了野外现场测定.10个测点的垂向渗透系数的平均值为30.51m/d,一个测点的水平方向渗透系数为97.2m/d,其各向异性比率约为3.结果表明:普拉特河床沉积物剖面上具有一定的各向异性,平面上为非均匀介质.     

低渗透岩土有效扩散系数的室内测定与分析

低渗透岩土是水文地质及环境地质研究的重点关注对象,有效扩散系数是研究低渗透岩土的关键参数之一。文章以原状黏土和粉砂质黏土为例,以Cl-为示踪剂,利用自主研发的室内径向扩散实验装置,建立Cl-径向运移模型,模拟其扩散运移过程。以实验模型为初始条件和边界条件,利用COMSOL软件模拟溶质理论浓度随时间变化的曲线,与实验数据进行拟合,利用绝对残差平均值进行理论浓度与实测值拟合优度统计,提取试样的有效扩散系数。结果表明:试样塘沽G1孔101.2~101.5 m、苏北SY1孔147.1~147.3 m、170.48~170.68 m的有效扩散系数分别为6.0×10-10 m2/s、4.5×10-10 m2/s、3.9×10-10 m2/s 时,理论浓度的绝对残差平均值最小,且孔隙度和有效扩散系数高度相关,进一步证明了该实验方法的可行性。同时,利用Archie定律有效孔隙度与有效扩散系数的关系,取常量n=1.9,预测了试验样品的有效孔隙度,分别为0.26,0.19,0.16。     

不同饱和黏性土渗透系数预测方法的应用与对比:以苏北沿海平原黏土为例

渗透系数(K)是水文地质、岩土工程领域的重要参数,而低渗透介质的结构较为复杂,在实际应用中,场地的尺度、介质的扰动程度等均会对K的确定产生影响.利用δ18O化学示踪法、室内试验及经验公式法估算饱和黏性土的垂向渗透系数,并对比分析不同预测方法的适用性.以苏北沿海平原第四纪厚层黏土为例,δ18O化学示踪法预测厚层黏性土的渗透系数低于10-11 m/s,室内法测得渗透系数为2.61×10-8~9×10-12 m/s,经验法预测值较大,是室内法的几倍到几十倍.δ18O化学示踪法是表征天然条件下长时间的实验结果,除了反映数十米厚层黏性土的等效渗透性能,还可预测黏土孔隙水的渗流时间;结合测定黏土样品液塑限等室内实验参数,室内实验和经验公式法可以提供系列剖面黏土的渗透系数,更清晰地说明厚层黏土剖面不同渗透系数预测方法的差异性.      

基于广义径向流模型的非均质孔隙含水层井流试验分析

Theis模型、Dupuit模型等经典井流模型分析非均质含水层井流试验数据有一定的局限性,获取的参数不适合表征非均质含水层特性。而GRF模型可以获取含水层流动特性的数据。相比于Theis模型、Dupuit模型,GRF模型更能表征非均质含水层特性。以黄石东湖新村棋盘洲长江大桥的抽水试验数据为例,采用Theis模型和GRF模型计算含水层渗透系数,结合实际水文地质条件,对比分析不同方法计算的水文地质参数,并计算含水层水流维数和表观压力传导系数（K_f /S_sf）。结果表明:研究区含水层为细砂夹条带状黏土透镜体的非均质含水层,采用GRF模型计算结果更符合实际情况,渗透系数为 4.09×10?3cm/s;含水层水流维数为1.61,地下水为双线性流动状态,含水层对抽水试验的响应主要受黏土条带控制;观测井和抽水主井的K_f /S_sf呈非线性相关,进一步验证了含水层的非均质性。在非均质孔隙含水层中,应用多孔联合非稳定GRF井流试验方法不仅能确定水文地质参数,并且能丰富对含水层特性的认知。     

江西何魁核电厂水文地质条件研究

为揭示水文地质条件对江西何魁核电厂工程建设的影响,采用水文地质测绘、压水试验、工程钻探与工程地质分析等手段综合分析。结果表明,区内地下水以基岩裂隙水为主,强风化岩体渗透系数为3.945×10-4~5.72×10-3cm/s,为中等透水,中等风化与微风化透水率为主要位于0.63~0.96 Lu(渗透系数为7.00×10-6~1.17×10-5cm/s),属微透水岩体,厂址区的岩体以微透水岩体为主,地下水对混凝土结构均无腐蚀性,地下水水量贫乏,开发利用程度低,水文地质条件简单,工程建设活动对地质环境的影响作用处于可控状态。     

四川省九龙县色脚沟火后泥石流成灾机理

火后泥石流是一种与林火密切相关的泥石流,以四川省九龙县三岩龙乡色脚沟火后泥石流为典型实例,采用现场调查、遥感解译、室内外实验等方法,系统开展了火后泥石流发育特点及形成机理研究。结果表明,灰烬层特别是表层岩土体经过林火烘烤后物理、水理、力学性质发生改变,构成了不同于常规泥石流的物源组成,火烧迹地土体渗透系数平均为4.31×10-5 m/s,而未火烧区土体渗透系数平均为7.52×10-5 m/s,两者渗透性不同,导致坡面径流存在差异而改变沟域内的汇水条件,降低泥石流启动降雨阈值,进而影响火烧迹地泥石流物源的起动机制,表明火后泥石流成灾具有与常规泥石流完全不同特点的发育特征和成灾机理。     

基于野外Guelph入渗法与室内变水头达西法的土壤饱和渗透系数变化规律

为揭示土壤饱和渗透系数的变化规律,在江汉平原杨林尾-陆溪口地区分别采用Guelph入渗仪和改进的TST-55型土壤渗透仪开展了土壤饱和渗透系数实验。结果表明:采用Guelph入渗法在粉砂质黏壤土中测得冲积物饱和渗透系数相对较大,数量级在10~(-2)～10~(-1)之间,最高达到7.50×10~(-1) m/d,最小为1.40×10~(-2) m/d;湖积物饱和渗透系数在1.86×10~(-3)～4.99×10~(-2) m/d之间;而残积物的为6.05×10~(-3) m/d,相对较小;同为粉砂壤土,相同水位埋深条件下甘蔗地和小麦地(同为耕地)的土壤饱和渗透系数明显比林地的大,这与土壤翻耕及根系、虫孔发育等有关;在相同水位埋深条件下,粉砂壤土的土壤饱和渗透系数普遍比粉砂质黏壤土的大,主要是因为粉砂质黏壤土比粉砂壤土的黏粒比重大、孔隙比相对较小的缘故。室内变水头达西法和Guelph入渗法测得的土壤饱和渗透系数分别介于5.43×10~(-5)～2.10×10~(-3) m/d和1.57×10~(-3)～7.50×10~(-1) m/d之间。室内变水头达西法所测结果明显偏小,主要原因包括:①Guelph入渗法进行现场原位测试时,土壤有效直径相对于室内变水头达西法使用的环刀直径要大得多;②室内变水头达西法所用土样为单一岩性,而Guelph入渗法为原位土层,常常具有双层或多层结构;③Guelph入渗试验期间恰逢雨季,地下水位埋深小,当支持毛细水带接近地表时,Guelph入渗试验将受支持毛细水的影响,从而使Guelph入渗法所测得的结果产生误差。     

水库土坝劈裂式灌浆施工技术

某水库主坝为均质土坝,劈裂灌浆施工前,坝体出现多条裂缝,坝坡及坝坡脚等多处渗漏水,坝土体渗透系数为6.41×10-4cm/s,坝体稳定性差。经采用劈裂灌浆施工后,其渗透系数降低至2.62×10-8cm/s,帷幕泥墙厚度及其连续性达到设计要求;坝坡及坝坡脚的渗漏水点已消除,坝体未出现新的裂缝,达到除险加固的目的。     

长江漫滩区软土渗透系数计算方法对比分析

软土(弱透水层)是地下水系统的重要组成部分,主要由黏土、亚黏土及粉质黏土等渗透系数较小的土体组成,其渗透系数在实际工程渗流计算中具有重要意义。以长江软土地区海太过江通道工程南岸弱透水层为研究对象,采用经验公式法(室内土工颗分试验)、微水试验配线法以及数值模拟反演法,对于弱透水层的渗透系数进行计算,所得结果分别为7.196×10^-5、1.50×10^-5、8.10×10^-5cm/s;多方法相互验证,降低了单一方法影响范围小、取样存在偶然性等因素的影响。根据工程最不利原则,研究区弱透水层渗透系数建议取值为8.1×10^-5cm/s。