一种基坑降水影响半径的有限元计算方法

基坑降水总涌水量的计算是基坑降水方案设计的关键环节,影响半径是基坑降水总涌水量的重要参数。目前工程上通常采用经验公式、经验值及图解法估算影响半径。经验公式仅考虑井中水位降深和渗透系数对影响半径计算的影响,对其他影响因素考虑较少;图解法受测量及绘图误差的影响较大。为此提出了一种基于实域总势能极小原理计算影响半径的有限单元法:当井壁达到控制水位时,将地下水原始稳定水位、降水井水位、控制水位与降水井水位之间的出渗段(水跃区段)以及影响半径分别看作上游边界水头、下游边界水头、逸出边界、渗流场的水平尺寸,求解影响半径便可简化成已知上游边界水头、下游边界水头及逸出边界,求解模型水平尺寸的问题。通过求解工程算例表明,该方法较现场抽水试验结果及经验公式可精确地计算出影响半径。该研究成果可提高基坑降水总涌水量计算的准确性,使基坑降水设计方案更完善,具有潜在的工程应用价值。     

根据流体运动的能量变化计算单井稳定流抽水涌水量

在抽水过程中,如果已知某一降深地下水通过井壁周围岩层的孔隙和裂隙流入井内的速度V、过水断面W,可以求出这一降深的涌水量Q=WV。就如图1所示承压井而言,此承压井含水层厚度为M,井半径为v,水位降深为S,抽水前的稳定水位距含水层底板的距离为H_1,抽水后井内的水位距含水层的底板的距离为H_2,设含水断面的有效孔隙率为n_e(即多孔介质     

矿山淹井中水位、水量的快速估算和预报

本文用数理统计方法,快速估算和预报矿山淹井中水住、最高水位,矿井水涌量、涌入矿区的总水量和需要排出水量。用简单易行的反推法确定淹井的涌水量,并推导出计算式,以供使用。该方法在某矿淹井中使用,效果良好。     

VisualModflow模型在白涧铁矿区矿井涌水量预测中的应用

在分析确定白涧矿区水文地质边界条件的基础上,运用实测资料对Visu-almodflow模型进行识别和验证,同时修正了含水层的参数,修正后的模型较为可靠,可用于白涧矿区涌水量的预测。依据矿区奥灰含水层边界条件和渗透系数的不同,设计了-200m和-400m水平面不同边界及渗透系数三个方案对矿井的涌水量进行预测。结果表明:方案2的涌水量比较合理,能较真实的反映白涧铁矿矿体分布区水位疏降至-400m时的涌水量情况,预测其涌水量为7505m3/h。      

抽水孔到直线边界距离的确定方法

在抽水试验中,我们分析水位降深图,当抽水井附近有稳伏边界存在时,在确定参数时要考虑边界的影响和计算抽水孔到边界的距离。笔者试导出抽水孔至边界距离的计算公式以及有关的应用方法。     

水井影响半径之确定方法

确定水井影响半径的方法很多,如:利用观测孔直接观测;利用经验公式计算;根据单位涌水量或单位水位降低,根据含水层岩石特性等求得。当然最精确的方法是直接观测。应该指出,当计算地层渗透系数(K)时,影响半径(R)对它影响并不大;因为在计算渗透系数公式中,影响半径(R)是取其对数值。但为供水目的而正确布置水井时,影响半径的意义就特别显得重要了。     

地热资源可持续开发策略与保护

深州地热田是华北地区水质较好、水温较高的地热田之一.为了实现地热资源可持续开发利用,分析了构造断裂和热储层渗透性能对地热水水位下降的影响,采用干扰井水位消减法对合理井距进行了研究,得出了允许开采量、允许布井数及合理井距等地热资源可持续开发利用参数.     

侧向有限越流承压含水层中非完整井非稳定流模型及解析解

工程建设中当距离抽水井r=rb处水位基本没有变化或不受抽水影响时,或当此处存在止水帷幕时,含水层系统视为侧向有限延伸,rb为有限半径。为此,构建更加符合工程实际的侧向有限延伸的典型弱透水层-承压水层系统中非完整井非稳定流计算模型,同时考虑井径和井储效应的影响,应用Laplace变换和分离变量法得到了水位降深在拉氏空间下的解析解,并应用拉氏数值逆变换Stehfest法得到真实空间下的水位降深。新建立的解析解可以进一步退化为诸多已有解,并进一步将其与已知解和有限元数值解进行对比,验证了所得解的正确性和可靠性。基于新建解重点分析了侧向边界和井的完整性对承压水层水位降深的影响。结果表明:含水层系统的侧向有限边界仅对抽水后期的水位降深影响明显,含水层系统侧向无限延伸情况下的水位降深要大于情形1(在r=rb处为定水头边界)且明显小于情形2(在r=rb处为不透水边界)下的水位降深,rb越小,两者之间的误差越大;抽水井的完整性对整个抽水期间不同情形下的水位降深均有明显的影响,承压含水层顶板处的水位降深随着抽水井滤管的长度和埋深的增加而减小。     

根据水力削减法评价玉门镇水源地允许开采量

依据玉门镇拟选供水水源地干扰抽水试验资料 ,用水力削减法对供水井群进行干扰涌水量计算 ,在开采期内开采量不变条件下对各开采井水位下降值进行预报 ,并依据计算结果评价其允许开采量。     

垃圾填埋场抽水试验及降水方案设计

垃圾填埋场中的渗滤液水位过高会引发一系列环境和稳定问题,工程上可用竖井抽水降低渗滤液水位。通过在填埋场现场进行抽水试验,确定垃圾土的渗透系数和抽水影响半径,在此基础上对填埋场降水的瞬态流问题进行有限元模拟,分析了抽水井口径和间距对填埋场降水的影响,提出了降水方案的设计步骤和方法。抽水试验表明,现场垃圾的渗透系数约为3.6×10-4cm/s,抽水影响半径约为20m。数值分析表明,井径的变化对于降水效果影响不大,而合理选择抽水井间距对降水十分关键。进行抽水方案设计时,应首先根据工期和降水幅度要求计算井间距,按井的出水速度选择水泵,再根据水泵确定井径,最后根据井径和过滤层形式确定钻孔尺寸并选择钻机。     

悬挂式帷幕基坑涌水量计算及插入深度影响效应研究

为确定悬挂式止水帷幕插入深度和基坑内涌水量、基坑外最大水位降深的关系,从而得出在预定基坑外最大水位降深和基坑内涌水量下的较优悬挂式帷幕的插入深度,根据达西定律和大井简化的均质含水层潜水非完整井的基坑涌水量计算公式,推导出帷幕插入深度、基坑涌水量、基坑外最大水位降深的关系式。将推导的公式进行基坑实例计算并与大卫登可夫和佛兰克的方法进行对比,分析两种计算方法结果的异同点。采用室内模型试验和Midas/GTS/NX数值模拟对悬挂式帷幕基坑地下水渗流进行模拟,对公式推导的结果进行验证,证明文中提出的计算公式与实际情况更接近,并得出结论:基坑外最大水位降深随着帷幕插入深度的增加略有降低,但变化不大,基坑涌水量随着帷幕插入深度的增加逐渐减小。     

昆明地热田马街(Ⅱ)块段地热资源研究

昆明地热田马街(Ⅱ)块段位于昆明滇池旅游度假区至黄土坡一线的昆明盆地西部,目前块段有地下热水开采井46眼,每天实际开采量为4 800 m3/d,全年为175. 2万m3/a,地热水开发用于疗养院、培训中心、度假村的康体、沐浴用水。在昆明滇池旅游度假区一带由于热水井开采集中,井距小于影响半径,近30多年来,地下热水长期过量的开采,导致地下热水水位不断下降,水位年平均降幅超过1. 3 m,说明块段内地下热水补给量和开采量失恒,处于超采状态,将会对地下热水含水层造成影响和破坏,地下热水的开发利用与资源保护的矛盾日趋突出。因此,采取加强地热资源的统一管理,合理规划、科学开采,加强地热资源监测、研究等措施进行管理,合理开发地热资源。     

咸阳地区地热采灌井最佳井距分析

采灌井合理井间距的确定是对井采灌,资源可持续利用的关键性问题[1]。采灌井间距过大,不利于发生水力联系,间距过小容易产生"热突破"[2]。对采灌井合理井间距的确定提供依据,以咸阳采灌区为例,在建立地下水流场和温度场耦合数学模型的基础上,借助Feflow软件以咸阳地区WH2为回灌井中心,开采井呈东西南北向排布的方式模拟。模拟分析表明:在采灌过程中地下水水位稳定时间随抽、灌水量的增加相应减少。水流连通的时间缩短,主要是由于抽、灌水共同作用下,地下水发生强迫对流作用加强,使天然流场的作用被忽略。在强迫对流作用的影响下,经过一定的时间形成新的渗流稳定场,当新的渗流稳定场形成之后,水流连通也将出现。以回灌使含水层下降2℃视为出现"热突破"现象,运行3 650天时,在防止抽灌井发生"热突破"的前提下,抽水井距灌水井合理的间距的下限为400 m左右。结合水力联系影响下的合理井距上限500 m,得出的研究区采灌井间合理的井间距范围为400~500 m。     

论“单位涌水量就是导水系数”成立的特殊条件

针对截取侧向径流的抽水井,兰太权提出一个解释单位涌水量的公式,认为“单位涌水量就是导水系数”(q=T),并以砂箱试验的结果作为证据。然而,这个等式的推导过程缺少严谨的水动力学基础。砂箱试验的边界条件等价于含有1个或2个定水头边界的矩形承压含水层,单井抽水的稳定流场可以用镜像井点叠加法求解,从理论上表明单位涌水量与导水系数成正比,而比例系数取决于含水层的形状和抽水井的半径。在特定条件下,含水层和抽水井的尺寸可以造成单位涌水量与导水系数相等的情况,兰太权发表于文献中的2组砂箱试验恰好符合这种条件,但并不能证明q=T具有普适性。新的砂箱试验避免了几何尺寸的这种特殊组合,得到了显著偏离q=T的结果。     

神木县马镇渗流井抽水试验分析

为获得渗流井优化设计的理论基础,寻求技术经济合理的渗流井取水方案,以神木县马镇S3号渗流井为例,设计了5个落程的定流量抽水试验。结果表明,抽水试验初期,涌水量较小,涌水量主要来自于渗流井及其所在含水层,河流渗漏补给水量较少,水位能在较短的时间内达到稳定状态,而随着抽水量的增大,渗流井及其所在含水层出水量逐渐减少,河流渗漏补给量逐渐增加,水位达到稳定状态所需的时间逐渐变长;涌水量-降深曲线符合传统抽水试验结论,涌水量可达19 267.2 m~3/d。     

淮安市区某深基坑水文地质参数的确定与降水方案设计

结合淮安市区某深基坑工程实例,介绍抽水试验井设计、抽水试验情况和试验结果,通过不同的计算方法得出含水层的渗透系数、影响半径等水文地质参数。基于抽水试验的结果,提出了深基坑开挖降水的设计方案,采用管井井点降水法进行深基坑降水,根据基坑降深情况下的影响半径、涌水量等确定降水井的数量。同时分析了降水对周边环境的影响程度。     

鄂尔多斯盆地低信噪比复杂地区检波器组合方法分析

在鄂尔多斯盆地西北部,低信噪比复杂地区存在严重的随机干扰,这导致该区地震资料信噪比很低。在不提高覆盖次数情况下,针对该区造成地震资料信噪比低的严重随机干扰问题,开展检波器组合压制随机干扰的方法研究。研究了随机干扰对动静校正量准确求取的影响,检波器组合对干扰波的压制作用,组内高差和组合基距对地震采集资料高频的影响,对比分析检波器组内距对随机干扰的衰减效果。研究结果表明:在盆地低信噪比复杂地区,野外检波器组合重点压制严重的随机干扰波,提高地震资料信噪比;小于1 m的检波器组内高差对该区地震采集资料110 Hz以下高频成分影响有限,小于13 m组合基距对中、深目的层地震资料70 Hz以内频率影响有限;理论计算和试验资料综合确定的随机干扰半径为1.7~2.0 m,大于随机干扰半径的检波器组合内距能有效压制随机干扰波,其中组内距3 m比较稳定;以上参数确定的检波器组合接收方法压制随机干扰波后,所得到的地震单炮记录相比单点接收、高覆盖次数压制随机干扰波所得到的资料在70 Hz有限频带内更能提高信噪比、频率,而且成本相对低。该结果在鄂尔多斯盆地低信噪比复杂地区地震勘探野外采集中具有指导作用。      

用图解法确定影响半径

求影响半径的方法很多。和其他方法一样图解法具备自己独特之处。首先,利用图解法,可以大大縮短计算时间:第二就是以后保存材料方便;第三,也是主要的一项,那就是它符合于节约原则,因为只需要从钻孔中抽二～三次水(在不同的水位降低的条件下),用抽水时所浮的涌水量及水位降低值,引用以下的公式     

平面P波入射下浅埋平行双洞隧道注浆加固减震机制

地震动作用下小净距隧道双洞之间存在动力放大效应,依托某强震区小净距盾构隧道工程,基于傅里叶贝塞尔级数展开法,给出了平面P波垂直入射下地下半空间弹性介质中圆形双洞复合式衬砌洞室动应力解析解,深入研究了洞室间距、隧道全环注浆加固参数对衬砌动应力集中的影响。研究表明：洞室间距对衬砌的动应力有显著影响,随着洞室之间距离减小,左右洞室衬砌动应力明显放大;2.5倍洞径可以作为双洞洞室动力临界净距,当洞室间距小于2.5倍洞径时,应进行抗减震设计;注浆全环加固隧道周边土体,可以明显降低衬砌动应力,随着注浆加固区土体刚度增加,衬砌动应力幅值减小;结合工程实际,建议注浆加固区厚度取0.5倍的洞室半径值,加固区岩体和围岩剪切波速度之比取1.2。     

旱区湿地周边盐渍化农田生态水位阈值与“水位-水量”双控技术

西北旱区湿地周边农田易盐渍化,合理实时控制和降低地下水水位是实现湿地保护及其周边农田盐渍化防控“双赢”的有效途径。选取西北石羊河流域邓马营湖湿地与农田之间过渡带为示范研究区,通过分析地下水埋深变化特征及其与表层土壤盐分的协同关系,确定生态水位阈值,并基于该阈值研发了由虹吸辐射井群为支撑的地下水“水位-水量”智能双控技术,其关键点是:采用一井虹吸联通多个辐射井,用于增大弱透水层区单井涌水量,实现水位面状控制;利用电系统、信号系统和控制器集成智能控制子系统,实现地下水水位和水量的实时控制。该技术示范应用结果表明:随地下水埋深增大,农田盐渍化风险和湿地植被芦苇覆盖率均降低,农田盐渍化防控和湿地保护的地下水埋深阈值为1.9～3.0 m;每年7—8月的潜水蒸发阶段是表层土壤主要积盐时段,期间智能双控系统可将地下水埋深调控在水位阈限范围;该双控作用不仅能够控降灌溉引起的表层土壤电导率的增大幅度,而且还能有效降低表层土壤的积盐速率;相对微咸水,淡水灌溉条件下智能双控技术的淋盐和控盐效果更明显。因此,这项技术能够实现地下水水位精准调控,对旱区湿地保护及其周边农田盐渍化防控具有重要的现实意义。