岩溶地区岩体裂隙网络渗流分析

岩溶区由于其特殊的岩性,造成岩体裂隙非常发育,这些发育的裂隙很容易形成连通网络,在具有化学侵蚀性水流的作用下,裂隙通道被加宽,从而导致渗漏量增加。在岩溶区岩体裂隙发育特点的基础上对岩体裂隙网络进行了划分,用Monte-Carlo三维模拟技术模拟岩体裂隙的发育程度,同时也模拟出裂隙网络连通图,该图再现了优势裂隙的发育方向。在岩体节理网络的基础上,将各种裂隙和孔隙按规模和渗透性分为四级处理, 即一级真实裂隙网络、二级随机裂隙网络、三级等效连续介质体系、四级连续介质体系,各级裂隙之间以水量平衡原理建立联系。然后采用多重裂隙网络渗流模型对岩溶区岩体裂隙的渗流进行分析。研究表明,将多重裂隙网络渗流模型应用于岩溶区坝基岩体渗流分析中,能够比较确切而直观的反映出岩溶区岩体裂隙系统渗流分布规律,对岩溶区水库的防渗和防腐蚀措施具有重要的指导意义     

喀斯特地区人工湖岩溶渗漏评价与防渗治理——以山东省枣庄凤鸣湖为例

凤鸣湖位于中国北方典型岩溶区枣庄市西部边缘,湖区主体位于寒武系炒米店组分布范围内。通过野外调查、物探、钻探、试验与测试等,对凤鸣湖湖区岩溶发育与渗漏特征进行分析研究,结果表明本区地表、地下岩溶裂隙极为发育,存在集中渗漏通道,管道裂隙连通性好。采用等效注水井法和达西渗流定律计算,凤鸣湖岩溶渗漏量分别为29 033. 305m3 /d和27 451. 74m3 /d。根据渗漏分析,选用高压注浆法对工程进行了治理。经检验,渗透系数由治理前的1. 41× 10- 2cm /s降低为治理后的3. 47× 10- 5 cm /s ,减小了近3个数量级,从而保证了凤鸣湖正常蓄水并发挥其生态功能。      

西南某水电站断裂构造和层间溶蚀带组合岩溶渗漏研究

西南某水电站坝址基岩为碳酸盐岩,坝区断层构造和岩溶较发育。水库蓄水后,坝址右岸抗力体1 315 m排水洞出现持续渗漏。随库区水位升高,涌水量逐渐加大至约1.9 m3·s?1,水库无法正常蓄水。为查明库水渗漏途径,有针对性地采取措施减少渗漏量,开展了岩溶渗漏研究。通过工程地质测绘、岩溶水文地质调查、钻探、压水试验、孔内电视、孔内电磁波CT等勘察手段,结合前期平硐、基坑开挖和物探等勘查成果,并利用灌浆孔灌浆过程试验数据,最终查明库水渗漏通道:在水压力作用下,库水沿断裂构造F₁₂下渗,在深部沿层间溶蚀带绕过防渗帷幕,呈30°倾角向下游逐步抬升,最终通过竖向岩溶发育带,从1 315 m排水洞地质薄弱点涌出。通过对灌浆帷幕采取补强措施,封堵了主要渗漏通道,库水渗漏得到有效控制,达到了设计要求。      

复杂岩溶水系统势汇区建坝成库可行性研究

北盘江流域沿线山高谷深,岩溶水文地质条件复杂,局部区域水资源短缺,岩溶渗漏问题成为水利水电工程建设的瓶颈。文章综合地质调查测绘、钻探及物探、水文地质试验、岩溶水系统分析、地下水均衡分析等方法,论证了PCH水库不会发生邻谷渗漏及绕坝基深部的岩溶管道型渗漏,但发生溶隙型渗漏的可能性较大。采用有限元法模拟溶隙渗漏显示:随着T₁yn1-1灰岩溶蚀率的增大,坝基抗滑稳定系数稍有降低,潜在失稳模式为后缘剪断T₁yn1-2岩体,前缘沿T₁yn1-2层内岩屑夹泥型软弱结构面剪出;坝基渗漏量呈线性增加,T₁yn1-1灰岩溶隙密集带为坝基主要渗漏区。当溶隙密集带沿T₁yn1-1灰岩与T₁yn1-2泥灰岩接触带水平发育且集中分布时,坝基抗滑稳定系数将明显减小,坝基渗漏量将明显增大;当溶隙密集带垂直发育、分散发育或主要分布于坝后区域时,其对坝基抗滑稳定及坝基渗漏量影响微弱。岩溶水文地质分析及数值模拟均显示,复杂岩溶水系统势汇区下游区域多以溶隙渗漏为主,其工程影响有限,具备建坝成库条件。      

岩溶区某磷石膏堆场地下水渗流与污染物运移数值模拟

针对岩溶区某磷石膏堆放场渗漏污染问题进行研究,运用地下水数值模拟软件Groundwater Modeling System(GMS)模拟了岩溶区地下水流场及污染物(磷)在岩溶含水层的运移情况,确定污染物的浓度分布。结果表明:软件的河流模块(River)能较好的模拟岩溶区的岩溶管道渗流;堆场至发财洞方向为渗漏主方向,老落凼岩溶管道与摆郎发财洞岩溶管道为主要渗漏通道,形成堆场至发财洞污染物浓度梯次递减分布的规律;预测持续渗漏情况下,10 a后发财洞处总磷浓度可达400 mg/L左右。本研究可为堆场的污染防治提供参考,为岩溶区地下水污染治理提供一定的研究基础。     

平果铝平南赤泥堆场岩溶地质问题与防治技术

平果铝平南赤泥堆场地内受过构造强烈挤压作用的白云质灰岩可溶性中等但裂隙极为发育,在年降水量大（年均1374.2mm）、年蒸发量大（年均1572.6mm）、气温高（年均21.8C）的气候条件下,岩溶沿地质构造呈带状不均匀发育,形成了14个不同发育程度的岩溶区。堆场内浅表岩溶较深部岩溶发育,浅表岩溶的主要形态有落水洞、溶沟（槽）,深部岩溶的主要形态是溶蚀裂隙。堆场内岩溶形成了小型树枝状的暗河网,且与场外地下水相联通。堆场内岩溶的渗漏有管道集中渗漏和裂隙分散渗漏两种类型,按渗漏强度可分为强岩溶渗漏区、中等岩溶渗漏区和弱岩溶渗漏区。强岩溶渗漏区的防渗措施是对于中小型的岩溶先充填,大的岩溶用盖板跨越,然后再进行防渗铺盖,其他两区则先充填、整平,再进行防渗铺盖。     

浅切型岩溶纵向河谷坝基的渗漏问题及其灌浆处理——以湖南省几座病漏水库为例

浅切型岩溶纵向河谷坝基的岩溶渗漏类型主要可分为管道式渗漏、溶带式渗漏、洞隙式渗漏、沟槽式渗漏和缝隙式渗漏五种。从灌浆角度出发,以上五种类型基本可归纳为空洞型和充填型两种渗漏通道型式。正确区分不同渗漏通道类型,对于岩溶防渗处理,特别是制定合理的堵漏和灌浆处理方案十分重要。 对空洞型渗漏通道,控制灌浆堵漏成败的关键是:降低管道内渗漏流速、灌堵骨料形成堵体、控制浆液快速凝结时间和扩散范围等。到目前为止,已经采用的方法对规模较小,不十分通畅的管道溶洞和裂隙状溶洞是完全可行的,堵漏效果达到100～70％,但对规模很大、渗漏流速较大的管道溶洞,尚无十分成功的实例。 对充填型渗漏通道,采用灌浆效果一般都比较好,渗漏量可减少90～100％。影响灌浆效果和成本的主要因素是:适宜的灌浆压力选择和建筑物接触孔段的反复复灌以及对大量漏浆孔段的适时处置等。      

武汉汤逊湖污水处理厂岩溶地质灾害的危险性评估

汤逊湖污水处理厂的建设用地从南至北可分为四带:1.裂隙岩溶含水层带;2.隔水层带;3.裂隙岩溶含水层带;4.隔水层带,其中裂隙岩溶含水层带常发育有溶洞,以南部为甚,其地质灾害危险性主要是岩溶和地面塌陷,具有武汉地区的典型特征。钻探和物探相结合是评估这类地质灾害的主要方法。     

赤泥堆场岩溶渗漏治理

渗漏问题一直是赤泥堆场的一个难题。在岩溶地区的赤泥堆场,因岩溶裂隙管道的存在,渗漏的产生是必然的,而防渗处理又是一个比较复杂、系统的工程。而对堆存强碱性(溶液的pH值≥12)液、固体物的堆场,若发生废液外渗,其对环境的危害及影响都较大。对赤泥堆场岩溶渗漏通道采取垂直帷幕注浆、场内封堵落水洞、赤泥铺盖等综合防渗措施进行治理,通过灌浆前后地层的渗透性对比和泉点水质监测,结果表明防渗治理的效果很好。     

鲁布革水电站地下厂房岩溶防渗处理

鲁布革水电站地下厂区枢纽建筑物位于岩溶裂隙较发育的岩体内,厂房基底高程低于河水位和下游梯级电站的库水位,因此,防止河水、库水向厂区渗漏是一个主要的工程问题.本文介绍了通过对厂区岩溶发育规律、岩体地质结构及可能渗漏通道进行分析,提出防渗设计方案及工程处理措施,在工程处理后经过了连通试验及下游梯级电站水库蓄水的考验的成功范例,为类似工程提供参考.     

廊固凹陷奥陶系潜山不整合输导特征与油气优势运聚方向

不整合是廊固凹陷奥陶系潜山油气运移的重要输导通道和聚集部位,研究不整合分布及其输导特征对明确该区油气优势运移方向以及寻找有利勘探目标具有重要意义.以廊固凹陷奥陶系潜山顶面不整合的类型及分布规律、纵向结构特征为基础,对潜山顶面不整合的输导性和有效性进行了分析;利用钻井、测井、岩芯等资料对半风化岩石层进行了精细解剖,明确了主力输导通道分布和渗滤空间类型;在明确不同类型不整合展布规律后结合数值模拟确定了油气优势运移方向和潜在有利勘探区.研究结果表明,河西务潜山带奥陶系顶面不整合具有4种接触关系、2种运移通道,组合形成4种油气运聚类型,其中石炭系—二叠系覆盖的褶皱区最有利于油气聚集成藏.不整合半风化岩石层的渗滤通道类型南北具有差异性,南部岩溶发育,以溶蚀缝洞为主,北部以晚期构造缝为主.纵向上,垂直渗流带和水平潜流带是不整合岩溶带中的优势运移通道.平面上,不整合输导脊是油气的优势运移路径,位于其上的构造高点是油气聚集的有利区,杨税务南潜山和中岔口潜山是下一步油气勘探的潜在目标.     

地下水水位及水温在查明矿区岩溶水补给条件中的应用——以福建马坑铁矿为例

综合利用马坑矿区积累的水位、水温资料,结合前期对矿区水文地质条件的认识,查明了矿区岩溶水在疏干条件下的补给的变化特征。矿区岩溶含水层以石炭系船山组至二叠系栖霞组灰岩为主,大气降水为其主要补给来源。矿区开采过程中由于矿山采石场开采灰岩造成的溶洞出露地表、采空塌陷裂隙、第四系扰动及沟谷堵塞等使大气降水入渗补给量增大;断层破碎带使分布于灰岩含水层上部的二叠系文笔山组泥质砂岩地层具有了良好的含水性及导水性,致使其上部加福组砂岩裂隙水通过小娘坑断层及F3断层等破碎带补给岩溶水;溪马河河水沿河床与F1断层交汇段渗漏补给岩溶水;深部花岗岩低温热水也沿F1及F10断层破碎带进入矿坑。      

古潜山Z油田下古生界碳酸盐岩主控因素及储层发育模式

碳酸盐岩潜山是渤海重要的油气藏类型之一.以渤海区域重点开发目标Z油田为例,应用钻测井、岩心、微观薄片及地震等基础资料,对碳酸盐岩储层特征、形成机制及地质发育模式进行综合分析.明确了碳酸盐岩潜山储层岩性以白云岩为主,储集空间为晶间孔、裂缝和溶蚀孔隙.碳酸盐岩潜山储层主要受沉积、成岩及构造因素控制.结合单井特征及垂向岩溶分带性,将潜山纵向分为表层风化带、垂直渗流带和顺层溶蚀带.受成岩、构造等多因素影响,上油组较下油组储层发育,上油组储层全区发育,下油组储层局限发育.明确了岩溶分带及储层展布地质模式,为油田的下步调整和挖潜方向提供依据.     

重庆走马岭岩溶隧道涌水量初步研究

隧道涌水问题普遍存在,从隧道的施工到竣工运行都受其影响,特别是在南方岩溶地区尤为严重。根据勘察资料,走马岭隧道穿越可溶岩段(含断层破碎带)长1525m,占隧道总长的62%,极易发生隧道涌水事故。本文结合已开挖段隧道涌水的实时监测数据及前期工程勘察资料,对隧道涌水做出初步预测评价,为以后的施工提供依据。     

贵阳市某岩溶地区地下汽油污染物运移特征分析

岩溶地区地质环境脆弱,防污能力差,特别是浅埋藏岩溶发育地区,地下水具有易污染性。本文以贵阳市某加油站10年前发生的油灌泄漏污染为例,分析了汽油污染物在岩溶水中的运移特征。调查结果表明(1)汽油污染物运移受包气带的岩性、结构、厚度以及地形坡度、地下水流速等的影响,主要沿岩溶管道、基岩面、裂隙运移;(2)汽油污染物优先在断裂、裂隙、溶缝、溶洞等通道中迁移扩散,以侧向运移为主,垂向次之;(3)有机污染物除了随地下水流动而迁移外,还会发生弥散作用,在基岩隆起部位或地形较高部位,这种现象更为明显;(4)受限于红粘土本身对污染物的拦截吸附作用,污染物向上浸染扩散程度并不高,只有最靠近基岩面的那一部分才会遭受油类污染物的浸染;(5)汽油污染物长期着在岩溶管道壁、岩溶裂隙、土岩接触面上,具有难迁移、难消除的特点。      

基于离散裂隙网络模型的裂隙水渗流计算

离散裂隙网络模型(Discrete Fracture Network（DFN）)是研究裂隙水渗流最为有效的手段之一。文章根据裂隙几何参数和水力参数的统计分布,利用Monte Carlo随机模拟技术生成二维裂隙网络,基于图论无向图的邻接矩阵判断裂隙网络的连通,利用递归算法提取出裂隙网络的主干网或优势流路径。基于立方定律和渗流连续性方程,利用数值解析法建立了二维裂隙网络渗流模型,分析不同边界条件下裂隙网络中的流体流动。结果表明,该方法可以模拟区域宏观水力梯度和边界条件下,裂隙网络水力梯度方向总的流量,以及节点的水位、节点间的流量和流动方向的变化特征,为区域岩溶裂隙水渗流计算提供了一种实用、可行的方法。      

重庆茶园煤矿扩能技改斜井岩溶发育情况分析

茶园煤矿为水文地质复杂型矿井,开采二叠系吴家坪组近底部K1煤层。矿井充水水源主要为大气降水,补给途径为岩溶裂隙与暗河。该技改扩能明斜井将穿过二叠系嘉陵江组(T1 j)、大冶组(T1d)和长兴组(P2c)三个岩溶裂隙含水层。从已有采掘工程、矿区地形地貌、物探结果、接触面岩溶发育情况等方面对这三个含水层进行了分析对比,得出了该矿扩能技改斜井井筒在开凿期间遇暗河岩溶水的可能性很小,但可能会遇到岩溶裂隙水的结论。并制定相应的防治水措施。实际揭露情况表明,该斜井掘进期间,井筒实际涌水量为15m3/h以内,与分析结果基本吻合。证明其分析方法正确,结论可靠,对煤矿水害的防治具有指导意义。     

广西合山电厂灰水对岩土层工程特性的影响

采用溶滤试验和渗透变形试验等方法,重点研究了广西合山电厂灰水对岩土工程性质的影响: 在灰水的长期作用下,溶解并带走土体中难溶的碳酸盐和Al2O3 胶结物等物质,造成土体骨架疏松,降低土体的胶结力,破坏土体的结构,从而使土体含水量、液性指数、渗透系数快速增长,土体渗透变形临界坡降则大幅度下降。因此,在灰水长期作用下,大大降低了土体抗变形和抗塌陷破坏的能力,加速土层中土洞的形成和发展。另外,灰水长期作用,还促进了岩溶作用,扩大了岩溶管道和裂隙,有利于塌陷的形成和发育。      

利用多源大功率充电法定位复杂岩溶含水通道的方法

由于地下发育的岩溶形态空间分布存在不均匀性,导致地表地质调查很难确定地下岩溶含水通道的位置;而一般的地球物理方法受地形或地质条件的限制,在对岩溶含水通道进行探测时存在多解性,往往需要几种物探方法综合判断。本文尝试利用大功率充电法对岩溶含水通道进行快速准确的定位,并通过布设多个充电点来验证异常的可靠性;在布设测线的同时布设以充电点为圆心的弧形测线和平行直线测线,分析对比其优缺点;在数据分析之前分别对数据进行正常场改正和Fraser滤波处理。通过利用多源大功率充电法对洛潭水库复杂岩溶含水通道进行探测后发现：该方法可以快速准确地定位测区内岩溶含水通道的位置及走向,其中弧形测线能够更好地控制整个测区岩溶含水通道的走向,经过正常场改正和Fraser滤波处理后的平行直线测线观测结果也能很好地对异常进行定位;而“多源”观测能更好地甄别有效异常。经钻探及示踪法验证,该方法的探测结果是准确可靠的。