基于长观水位及历史降雨量的建筑抗浮水位取值研究

以贵阳市地铁2号线三桥站主体结构基坑抗浮为研究对象,根据长观孔3~5年地下水位与降雨量关系对地下水位动态变化进行分析,提出一种定量计算抗浮水位的取值方法:抗浮水位值包括三个部分,勘察期间场区地下水最高水位（Hkmax）、可能的意外补给造成该层地下水位的上升值（ΔH0）及该层地下水相对勘察时的最大变幅值（ΔHe）;长观孔地下水位呈雨季升高、枯季下降的变化规律,最高水位出现在6、7月份;通过对4、5、6月份的降雨量与观测孔水位进行线性拟合,得到地下水位变化量与月降雨量变化量的线性变化关系;结合历史降雨量推测场区地下水位的最大升幅为2.26 m,进而计算场区的抗浮水位为1 128.46 m。      

岩溶地区地下水位动态分析

在岩溶地区,利用地下水位观测资料和观测曲线,可以解决很多复杂的岩溶水文地质问题,笔者提出的利用岩溶地下水位动态曲线和洪枯地下水位变幅以及地表水位和地下水位错峰时间来分析岩溶水文地质条件的几种新方法,综合称为岩溶地下水位动态分析法,用以评价岩溶发育程度、岩体透水性以及水库岩溶渗漏等问题。      

抗浮设防水位的推断及其作用分析

建议设立建设工程抗浮设防标准作为勘察设计的规范性技术依据,通过归纳抗浮设防水位推断计算公式,阐述了最不利条件下各影响因素的涵义,明确其中的地下水位最大年季节性变幅应采用统计分析的上限分位标准值,同时提出组合效应的分析思路;依据地层的水力连续性原理及实际的工程技术条件,分析了弱透水性土层中基础浮托力折减的风险性;强调抗浮分析和设计中应将结构重力按抗力条件取值,并对抗浮设防水位应发挥的功用给予了一些说明。     

地下室抗浮设防水位标高取值的讨论以及抗浮措施

地下水勘察是岩土工程勘察的一项重要任务。近年来,带有深基坑的高层建筑和地下广场式建筑大量兴建,一旦地下水可能高于地下室基础底板时,必须提供合理的抗浮设计水位,并对地下室抗浮有关问题提出建议。因此,抗浮水位的合理确定问题,它直接涉及到工程的安全性和成本问题,而实际中抗浮水位情况是比较复杂的,抗浮水位的标高取值尤其对一些水位变化大的地方,一直纠结于业内人士。抗浮水位取高了则造成浪费,估算低了则容易出事故,危险性很大。本文结合了不同的地貌地质和水文地质等条件探讨并总结了如何合理的确定地下室的抗浮水位以及相应抗浮措施,运用工程实例区别于传统的“拉压抗浮”设计方法,倡导节能绿色技术以“疏”代“抗”的疏水降压方法及时的降低地下水位,满足地下室抗浮要求。为相应的勘察与设计、施工单位确定抗浮水位或抗浮措施提供参考依据。     

岩溶区地下室抗浮水位问题讨论——以贵州省安顺市西秀区城区某建筑物地下室为例

针对近代岩溶山区城镇建设中频发的地下室底板突水问题,以发生了突水的贵州省安顺市西秀区城区某建筑物地下室为研究对象,采用对场区相关资料的分析、水动力计算,以及实地钻孔水位验证等手段进行综合研究。结果表明,地下室建设导致建设场区地下水动力条件改变增加"附加水头",是造成建筑深基坑底板突水的主要原因。在此基础上,指出了传统岩土勘察对地下室底板抗浮水位确定存在的问题,提出了工程建设"附加水头"的概念,以及"抗浮水位"和"附加水头"预测计算方法。     

济南市趵突泉与白泉地下水位相关性研究

为查明济南市趵突泉与白泉之间的水力联系,选取2007～2011年趵突泉、白泉以及7个岩溶地下水动态观测井监测数据,采用相关性分析、EOF分析法、小波分析等方法对地下水位动态进行分析。结果表明:趵突泉和白泉之间岩溶含水层整体连通性较好,受济南岩体的影响,两者之间水力联系相对较弱。趵突泉和白泉地下水位动态空间分布形式相同,变化趋势一致,受水力梯度的影响,趵突泉地下水直接补给白泉地下水。趵突泉水位和白泉水位均存在约12个月的连续主振荡周期,两者之间的响应时滞为39.18d,地下水径流速度为平均433.89m/d。因此,白泉除了主要接受南部山区的大气降水和地表水下渗的补给,同时也接受趵突泉的补给。     

桂林会仙岩溶湿地水位动态特征及水文生态效应

会仙湿地是我国最大的岩溶湿地,具有重要的生态环境功能。近年来湿地面积萎缩、退化趋势显著,生态环境逐步恶化。从湿地水文过程的角度,基于野外定点监测数据,运用统计学方法研究了会仙湿地年季水位分布特征及其对降水的响应过程,分析了湿地内地下水与地表水的转换关系,并进一步讨论了湿地水位波动对生态环境的影响。结果表明:会仙湿地地表、地下水位存在显著的空间差异性,两者均对降水响应迅速,多峰多谷特征显著。湿地中部地表水位较边缘区稳定,各区地表水域相互贯通;地下水位变化受地势、降水、岩溶发育及第四系厚度等因素影响,表现出与地表水相似的变化特征,但其水位变幅自补给到排泄区逐渐降低。区内地表、地下水转换频繁、水力联系紧密,湿地地下水常年以一稳定强度补给地表水,是会仙湿地重要的补给水源。Pearson相关性分析表明,湿地地表水位与水体电导率呈显著负相关（R=-0.780 8）,水位下降期间水体营养盐浓度增高,可能诱发水体富营养化;而湿地地下水位与浅层土壤含水量的相关性不显著,对湿地生境的扰动较小。      

堆填岗地地下水水位动态特征及抗浮水位确定

在南方丘陵区工程建设的场地整平时，常形成一些人工堆填岗地，受到下覆黏性土的阻隔，岗地上的填土会形成独立的上层滞水地下水系统，但目前对于这个地下水系统的特征及其工程危害却鲜有研究。本文利用某人工堆填岗地导致地下室破坏的上层滞水水位监测资料，研究了该地下水系统的水位动态和流场及其变化特征，分析了水位和流场及其变化的影响因素。研究结果表明：堆填岗地上的集、排水工程易遭受填土不均匀沉降的破坏而出现渗漏；堆填岗地上的上层滞水虽属于“路过”型地下水，但系统的抗干扰能力弱，在汇集的雨水集中灌入时，因排泄相对缓慢，水位上升迅速，滞留时间较长，由此对地下工程造成破坏，因此工程建设时需引起重视。考虑到集、排水工程渗漏对上层滞水水位的影响，地下工程的抗浮水位应在考虑岗地的地下水水位的动态变化特征的基础上，以集、排水工程的埋深及可排泄标高为依据。本地下工程事故可用调整场地规划、封堵或重建渗漏集排水结构、盲沟疏排与拉锚结构的防治结合方式处理。     

桂北新寨角闪花岗岩角闪石矿物化学特征及其指示意义

对桂北新寨侵入岩体中的角闪花岗岩进行了详细的偏光显微镜观察和系统的矿物化学研究,并在此基础上,基于电子探针分析结果选取共生的角闪石和斜长石,估算了该岩体侵位时的温压条件、氧逸度和含水量。岩相特征观察显示,新寨角闪花岗岩中主要发育有自形、未蚀变半自形/他形和强交代半自形/他形3种主要类型的角闪石,是岩浆侵位过程中在不同深度的结晶产物或交代蚀变产物。电子探针研究结果显示,新寨花岗岩中角闪石成分变化较大,且在岩浆侵位过程中呈现出Al₂O₃、FeO^T、Na₂O、TiO₂、K₂O含量降低但MgO、SiO₂含量升高的趋势。矿物温压计估算结果显示自形和未蚀变半自形/他形角闪石的结晶压力分别为0.28~0.30 GPa和0.19~0.26 GPa,对应的结晶温度分别为767~783℃和740~764℃。温压计算结果表明新寨岩体初始侵位深度应大于11.3 km,且侵位过程是一个近乎等温降压的过程,变压结晶作用为新寨侵入体持续侵位过程中的主要结晶方式。角闪石结晶时具有较高的氧逸度,变化范围在ΔNNO+0.1（log f_O2=－13.5）到ΔNNO+0.5（log f_O2=－12.9）之间。角闪石结晶时熔体含水量为4.9%~6.4%,但在侵位到中地壳7.0~9.5 km时经历了由于降压引起的流体出溶。角闪石化学组成指示其母岩浆属于钙碱性的中酸性岩浆,来源于壳幔混合,且在侵位过程中不断有壳源物质加入。     

大兴安岭北段新林地区晚石炭世花岗岩的岩石成因及地质意义

大兴安岭北段新林地区晚古生代花岗岩主要出露在大乌苏和富西里附近,岩性主要为二长花岗岩,另有少量花岗闪长岩。对其中二长花岗岩样品进行LA-ICP-MS锆石U-Pb测年表明,大乌苏和富西里岩体侵位年龄分别为（303.7±2.2）和（300.5±0.5）Ma,均为晚石炭世岩浆活动的产物。花岗岩具有富硅（w（SiO₂）为66.77%~75.85%）、富碱（w（Na₂O+K₂O）为7.41%~8.69%）、高铝（w（Al₂O₃）为12.90%~16.22%）,低MgO、CaO、TiO₂的特点,属于钙碱性系列;铝饱和指数（A/CNK）为1.06~1.44,为过铝质岩石;镜下未见原生白云母、堇青石、石榴石等富铝矿物,不同于富铝的S型花岗岩;而w（P₂O₅）与w（SiO₂）负相关,呈I型花岗岩特征;富集LREE和Ba、Rb、K等大离子亲石元素,亏损Nb、Ta、Ti等高场强元素,与后造山I型花岗岩特征相似,应形成于拉张的构造环境。花岗岩的⁸⁷Sr/⁸⁶Sr为0.712 938、¹⁴³Nd/¹⁴⁴Nd为0.512 386,（⁸⁷Sr/⁸⁶Sr）_i值为0.704 4,ε_Nd（t）值为-1.09,T_DM2=1 172 Ma,源区物质主要为中-新元古代从亏损地幔增生的地壳物质。结合区域研究成果,大兴安岭新林地区晚石炭世岩浆侵位活动与额尔古纳-兴安地块和松嫩地块碰撞拼合后岩石圈伸展环境有关。     

绥阳双河洞发育对区内地表水系变迁影响

双河洞是我国已探明长度最长洞穴,也是世界第一长白云岩洞穴。为全面了解其形成机理,本研究基于双河洞探测和地表调查资料,以双河洞发育特征,区内地表河床地貌、地形和现代水系特征为研究对象,以双河溶洞发育演化模式为基础,开展双河洞发育演化对区内地表水系变迁影响研究。认为:（1）研究区地表水系随双河溶洞发育演化而变迁;（2）双河洞穴发育,使让水沟地表水通过洞穴向池武溪排泄,将独立的让水沟和池武溪两个流域变成一个流域;（3）双河洞发育引起地下水袭夺地表水,形成断尾河4处;（4）随着地壳抬升地下水位下降,水力梯度增大,地下水运输能力增强,加剧洞穴发育,为地下水袭夺地表水提供良好的水势差与过水条件,是研究区水系变迁的主要动力。     

忻州盆地边山岩溶水系统与盆地孔隙水补给分析

忻州盆地边山岩溶水与盆地孔隙水存在密切的水力联系,岩溶水系统的圈划与分析对盆地孔隙水资源评价十分重要。文章运用地下水系统分析理论,基于地理信息系统技术,定量提取区域地质(岩相古地理、地层与构造)和水文地质信息,绘制了基于区域隔水底板等高线图、典型剖面图、盆地-山区两壁投影图等信息的岩溶水系统图;运用岩溶水系统图分析得出下马圈泉岩溶水系统与盆地孔隙水存在间接汇水、潜流和河流(泉)渗漏等补给关系,并给出了补给量的计算方法,为忻州盆地地下水资源评价与定量模拟提供了新的水文地质依据与基础。     

黔东北高原斜坡地区4种岩溶地下水系统模式及特点——基于地貌和蓄水构造特征

受深切河谷地貌控制,黔东北大部分地区岩溶地下水深埋且排泄于河谷岸边,以快速的管道裂隙流为主,给地下水资源勘探开发带来了极大的困难,局部地区受蓄水构造控制形成勘探有利的地下水富集区。笔者基于地貌和蓄水构造将研究区岩溶地下水系统归纳总结为深切河谷型、向斜山地型、单斜夹层型和背斜槽谷型4类模式。深切河谷型岩溶地下水系统地下水水力坡度大,地下水以快速的管道流为主,排泄点低,开发利用方式建议直接在地下河出口或天窗中抽提地下水,经济效益明显地区可堵洞成库进行综合利用;向斜山地型岩溶地下水系统发育高位岩溶泉或地下河出口,排泄点高,适合直接引水利用;单斜夹层型岩溶地下水系统在岩性接触带出露一系列接触泉,排泄分散,开发利用方式建议直接利用或抽提岩溶泉水,受夹层隔水顶底板影响局部地区可钻井取水;背斜核部出露寒武系白云岩地层,导致背斜槽谷型岩溶地下水系统含水岩层均匀厚度大,分布大量非全排型岩溶泉,地下水开发适合抽提泉水或钻井抽取地下水。     

大兴迭隆起隐伏岩溶水资源评价及开采方案预测

大兴迭隆起地区隐伏岩溶地下水是北京市的重要水源,为保障水源地能持续为大兴、通州地区提供优质的城镇生活用水,需对研究区岩溶地下水进行水资源评价和开采规划预测分析。利用数值模拟法,应用GMS模拟软件对研究区岩溶水系统进行地下水流数值模拟及水位变化预测。建立的岩溶水系统模型分为5层,模拟验证期为12年9个月。由模型评价的岩溶水系统补给资源量为14 425.74×10^4m3/a,可开采资源量为14 310.52×10^4m3/a,其中岩溶含水层可开采量为2 309.36×10^4m3/a。在模型识别验证后,分4种开采方案对水源地进行开采预测,通过对典型观测孔水位过程线拟合和研究区水均衡分析可知,按2020年之前维持现状开采,2020年后停采念坛水源地,2025年后全区按可开采量进行开采的开采方案最为合理,可分批逐次实现水源地的采补平衡。     

石期河流域岩溶水系统及其水资源构成分析

在深入研究石期河流域岩溶水系统含水介质结构特征、水资源形成的基础上,通过对流域岩溶水总排泄口流量动态长观资料系列的分析,选择2005年丰水期内最后一次洪峰(年内最大洪峰)后的流量衰减过程,根据该过程的数据资料建立本流域岩溶水总排泄口的流量衰减方程,并利用该流量衰减方程对流域岩溶水资源的构成进行定量分析研究。结果表明,石期河流域岩溶水系统在2005年最大洪峰状态下,可自然排泄的岩溶水资源总量为69 469.95×104 m3, 其中:流域坡面产流占3.64%,赋存于大型溶洞或管道中的溶洞-管道水占4.53%,赋存于小型管道或强岩溶化裂隙中的管道-裂隙水占74.10%,赋存于细小溶蚀裂隙中的溶隙水占17.73%。从衰减期的初始时刻起,它们各自可供消耗(可作为有效利用岩溶水资源)的时效分别为2日、8日、35日和126日以上。      

地下水位变化对透—阻型岩溶塌陷影响的分析

文章从一维地下水运动和渗透力学的角度,分析比较潜水位上升与承压水位下降对岩溶地区透—阻型盖层中阻水层渗透稳定性的影响,重点讨论了承压水位下降速度(降速)与下降深度（降深）对阻水层中渗透坡降的影响,结果表明:地下水位变化（潜水位上升或承压水位下降）产生的非稳定渗流不利于岩溶洞穴开口上方阻水层的稳定,承压水位的下降对岩溶开口附近处阻水层中渗透力的影响远大于潜水位的变化;在承压层水位最大降深确定的条件下,承压水位下降速度愈快,岩溶开口附近处阻水层中向下渗透力愈大。因此,在覆盖型岩溶地区抽取地下水时,为了减缓或避免覆盖型塌陷的发生,应同时控制好最大降深和最大开采速度。      

非开挖穿河管道工程对堤基渗流稳定的影响评价

非开挖穿河管道工程在河流与堤基下的地层中形成一条隐蔽、弯曲的扰动带,为了评价该扰动带诱发渗透破坏的可能性,结合工程实例建立了相应的地下水流数值模拟模型。利用该模型,在极端不利的水文、气象条件下,计算地下水流场中最大水力坡度;依据临界水力梯度法,定量评价工程诱发渗透破坏的可能性。实例研究表明,最大水力坡度值随河水位上升而逐渐增大,但增速逐渐变缓;河道底部厚度不大但渗透系数很小的淤泥层,对最大水力坡度值的影响十分明显。