基于水化学和氢氧同位素的峡口隧道涌水来源识别

峡口隧道是一条位于岩溶山区的深埋特长型隧道,遭遇了历时近两年来源不明的复杂涌水过程。为查明隧道的涌水来源和充水途径,通过解读隧道区的水文地质条件,分析对比不同涌水点的水化学及氢氧同位素组成差异,查明了隧道右洞北侧涌水主要来源于二叠—三叠系岩溶含水层,其他均来自于侏罗系裂隙含水层,二叠系灰岩与泥盆系石英砂岩接触部位发育的岩溶裂隙带为主要的充水途径。     

基于氢氧同位素和水化学的废弃煤矿充水水源识别

峰峰矿区地处太行山东麓边缘,属华北地层区,矿区含水层可分为四大含水岩系,其中第四系孔隙含水层地下水和二叠系砂岩含水层地下水主要接受降水补给,石炭系薄层灰岩含水层地下水除接受沟谷河段渗漏补给外,在局部接受下伏奥陶系灰岩地下水的补给,奥陶系灰岩含水层地下水主要接受鼓山、九山及西北部灰岩裸露区降水补给。峰峰矿区有生产矿井13对,废弃矿井4对,本次研究对象为废弃的一矿和二矿。本文运用水化学成分和氢氧稳定同位素作为水循环过程的示踪剂,研究了峰峰矿区不同含水层地下水的水文地球化学特征,并在此基础上识别了废弃矿井主要充水来源。通过现场调查,系统采集了该区废弃矿井水、奥灰水、薄层灰岩水、砂岩水和松散岩类孔隙水水样,并采用离子色谱法、滴定法和高分辨率激光光谱法在实验室完成了水化学成分（K+、Na+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、HCO3-和Sr2+）和氢氧稳定同位素组分（D和 18O）测定。水化学分析结果显示,废弃矿井水、奥灰水的水化学类型主要为HCO3-SO4-Ca-Mg,属于低矿化度水;不同水体Sr2+含量存在一定的差异,废弃矿井水和奥灰水Sr2+平均值分别为0.67mg/L 和0.69mg/L,且二者Sr2+/Ca2+和Sr2+/Mg2+比值比较接近,可能说明二者存在密切的水力联系;不同水体水化学成分主要受到溶滤作用的影响。氢氧稳定同位素研究表明,砂岩水和孔隙水δD和 δ18O相对富集,废弃矿井水和奥灰水δD和 δ18O值比较接近。结合矿区奥灰含水层富水性强并与煤系地层存在密切水力联系的水文地质条件,说明奥灰水为废弃矿井水的主要充水水源。     

吉莲高速公路钟家山隧道涌突水条件分析

钟家山隧道是吉莲高速重要的控制性工程之一,在施工期间多次发生突水突泥事故,并在山顶处形成塌陷坑。为查明涌突水来源及途径,综合利用了水文地质调查、水化学分析法、以荧光剂为示踪剂进行的地下水示踪实验等多种方法。水化学分析结果表明:隧道涌突水水化学类型为HCO3—Ca型水,主要来自于泥盆系砂页岩构造裂隙水,其次为与构造破碎带沟通的风化裂隙水、地表溪沟水,而与周边梓门桥段岩溶水无关。示踪实验结果表明:F5断层是阻水的,其南部的地下水不构成涌突水水源;与隧道大角度相交的F2、F3断层是主要的涌突水途径。     

通渝隧道涌突泥成因分析

通渝隧道区分布的含水层属海相沉积而成的可溶岩。2004年2月22日,在隧道中间地段k21+780里程,埋深达 940 m的隧道左拱肩发生突发性特大涌突泥的地质灾害。运用3D-σ数值分析软件对隧道k21+780地段的围岩进行应力计算,得出了围岩的应力及破坏域分布特征,结合工程地质及隧道施工分析了深埋隧道涌突泥的形成原因。     

地热水氢氧同位素控制因素识别与定量计算:以青海贵德盆地为例

氢氧同位素在地热水研究中得到了广泛应用,但由于影响因素较多,对地热水氢氧同位素组成的控制过程通常缺少全面认识.本文以贵德盆地周边两条断裂带上五处温泉为例,通过对比不同地热水之间的水化学差异和热储温度差异,建立了不同地热水的水岩反应程度与氢氧同位素是否偏离大气降水线的关系.在前人识别并定量出扎仓寺地热水存在冷水混合作用的...     

岩溶隧道涌突水灾害危险性评价指标体系及量化取值方法

深入分析了岩溶隧道施工过程中涌突水灾害的超前预测预报及风险评价体系的研究现状,提出了国内外关于岩溶隧道涌突水灾害的超前预测预报尚处于探索性研究阶段、如何提高预测预报的精度成为长大深埋隧道施工中涌突水灾害防治最为迫切、最为关键的问题。采用理论分析与实例统计相结合的方法,查明了岩溶隧道涌突水灾害的孕灾环境与主要致灾因子,选取“岩石可溶性、地质构造条件、地表汇水强度、地下水循环交替强度、隧道与地下水位的相对位置关系”5个评价因子,建立了岩溶隧道涌突水灾害危险性预测评价指标体系,并采用定性与定量化相结合的方法,重点对评价指标的量化取值方法进行了研究。     

芦家山一号隧道防排水技术及其分析

以西(安)合(肥)大通道--陕西境商界高速公路芦家山一号隧道防排水施工的工程实例为基础,着重论述了复合式衬砌隧道综合防排水施工工艺、关键部位施工控制要点以及材料的选择.     

蒙陕接壤区浅埋煤层矿井水水化学特征及来源分析

为研究蒙陕接壤区浅埋煤层开采下矿井水水化学特征与来源,通过采集研究区内的矿井水、不同含水层地下水及地表水样,综合利用水化学特征研究、数理统计、离子比例系数法以及氢氧同位素,探究该区矿井水水化学特征及其形成作用。基于此,对研究区矿井水的主要来源进行了识别。结果表明,矿井水与第四系萨拉乌苏组、侏罗系直罗组和延安组地下水水力联系紧密。矿井水主要离子形成受水-岩作用影响,主要阴阳离子来源于硅酸盐矿物与方解石的溶滤作用;受到反向阳离子交换作用影响,使矿井水中Na⁺含量高于浅部地下水;混合作用对矿井水水化学成分形成影响较小。矿井水受延安组、直罗组地下水与萨拉乌苏组地下水共同补给,三者在矿井水补给水源中所占比例分别为86.39%、1.59%与12.02%。研究成果可为该区的矿井水害防治与水资源处理利用提供依据。     

黄土梁峁地貌矿井水水质时空变异评估与关键控制因子水源识别

针对黄土梁峁地区砂岩-泥岩互层覆岩突水水源难以准确判别以及不同水源所占比例无法定量化问题,在系统采集了陕北朱家峁煤矿地表水、地下水水样基础上,采用数理统计、Piper三线图、Gibbs图、常规水化学特征比值法,揭示了不同含水系统水化学演化规律和水源补给关系。通过分析水体稳定同位素组成演变特征,明确了不同环境背景下各类水源水质时空变异性。在此基础上,以常规、同位素特征比因子作为判别指标,构建了基于T-球型模糊聚集算子TOPSIS法(T-TOPSIS)、粗糙集理论(RST)、D-S证据理论(DSET)与单指标未知测度函数(SIUMF)的突水水源混合比例计算模型。结果表明,研究区地表水、地下水水化学类型虽均以Na-SO4·Cl为主,但两者受控因素有着明显差别,即地表水水化学成分受硅酸盐岩风化和蒸发结晶共同控制;地下水成分则主要受控于蒸发结晶作用。此外,经历了强烈蒸发作用的地表水对地下水存在一定程度的补给作用。T-TOPSISRST-DSET-SIUMF突水水源混合比例判别模型表明,陕北朱家峁煤矿50%以上的突水水源为顶板砂岩水和地表沙空沟水。三维高密度电法探测结果验证了该模型的准确性。     

青海省天峻县木里地区天然气水合物地震响应特征

天然气水合物是一种新型的潜在能源,广泛分布于大陆边缘海底沉积物和陆上永久冻土带中。2008年,在祁连山冻土区首次钻获天然气水合物实物样品。2010年,在木里地区开展了反射地震方法探测天然气水合物的试验研究,通过综合分析解释反射地震资料和地质资料,初步认为含天然气水合物介质形成的反射波在地震剖面上具有低速、弱振幅、高频的特征。在成藏机制上,天然气水合物的分布与深部断裂破碎带有关,天然气沿深部断裂构造向上运移,并受冻土层的封闭而富集,在合适的温压条件下形成天然气水合物矿藏。     

青海省天峻县木里煤田聚乎更矿区构造轮廓和地层格架

木里煤田聚乎更矿区是全球陆上中纬度、高海拔冻土带天然气水合物的发现地,也是当前青藏高原地质研究的热点地区之一.依据近年来的煤炭地质勘查资料,对聚乎更矿区的构造轮廓、含煤地层、沉积相和聚煤作用进行深入分析,认为聚乎更矿区位于祁连坳褶带西段,受大通山北缘和托莱山南缘对冲断裂组的制约,构造线总体方向为北西-南东向,构造轮廓表...     

青海省天峻县木里地区天然气水合物发现区 浅表地球化学特征

在青海木里天然气水合物发现区分别采集50件浅表土壤样品和顶空气样品,采用顶空间轻烃法、酸解烃法和蚀变碳酸盐法研究其浅表地球化学特征。结果表明,顶空气中可检测出C1—C3,土壤中检测出C1—C5,酸解烃各指标之间具有显著的相关性,碳酸盐指标与酸解烃也呈显著的正相关。地表烃类气体来源为原油伴生气、凝析油伴生气和煤型气,与水合物同源,显示出深部热解成因气的特征。     

青海省天峻县木里地区天然气水合物微生物地球 化学检测法（MGCE）试验

以木里煤田天然气水合物发现区为正演模型,探索和研究微生物地球化学检测法（MGCE）对于陆域天然气水合物勘查的实用性与可靠性。冻土带地表土壤中专性微生物含量异常与地下天然气水合物丰度具有良好的关联性,因而能灵敏而有效地预测天然气水合物的富集带。探区内天然气水合物具有以热成因气为主、生物气为辅的混合气源特征。试验成果表明,在青藏高原冻土带天然气水合物和油气资源勘查中,灵敏、快捷、经济而有效的微生物地球化学检测法（MGCE）将会有广阔的应用前景。     

Identification of sources of chemical constituents in groundwater from the Vilnius wellfields, Lithuania

The only source of drinking water in Vilnius City, Lithuania's capital, is groundwater. It can be supplied from 20 wellfields situated in the City or its environs. About half of them (11) are located in the valley of the Neris River crossing the City. The exploited aquifers were formed by melting continental glaciers and modified by the river. Until 1990 groundwater resources had not been conserved—the per capita consumption for domestic use in Vilnius reached 350 l/day. After 1990, due to the increasing cost of supplying drinking water, its consumption was reduced by a factor of three. As pumping rates of wellfields in Vilnius were increased or decreased, the groundwater quality was changed significantly. It is mainly affected by the surface water and shallow aquifers of the hydrologic system. The unoxidised organic matter that enters the exploitable aquifers from rivers and polluted shallow groundwater consumes scarce oxygen resources, thus creating anoxic conditions favourable for increasing the accumulation of iron, manganese and ammonium. Modelling and monitoring data show that the concentrations of sulphates and chlorides in Vilnius wellfields indicate not only the rise of brackish water from below, but also downward seepage of polluted surface water into the aquifers.     

青海木里三露天天然气水合物钻孔岩性测井识别

三露天井田具有断层发育、地层缺失和重复明显、岩性种类较多等特点,岩性识别难度较大。为此,专门利用测井资料对三露天井田地层岩性进行了岩性识别研究。通过对14个天然气水合物钻孔不同岩性的测井响应特征分析,优选了自然伽马、中子和密度测井作为岩性识别敏感参数,并采用交会图技术制作了岩性识别图版,建立岩性划分标准,对三露天井田地层岩性进行识别与划分。利用测井资料能够识别7种主要岩性,包括砂岩、粉砂岩、泥质粉砂岩、粉砂质泥岩、泥岩、油页岩和煤等。根据岩性测井识别结果,三露天井田岩性分布特征在横向上表现为东部砂岩物性好,西部地区泥岩较为发育;纵向上表现为木里组地层砂泥比为4.48,含有煤层204.5 m;江仓组地层砂泥比为0.84,泥岩和油页岩较为发育,更有利于水合物赋存。测井岩性识别结果为寻找三露天井田天然气水合物有利储层奠定了基础。     

青海木里三露天天然气水合物储层测井识别与划分

三露天天然气水合物钻探结果揭示,水合物主要赋存于裂隙型和孔隙型储层中。基于钻探结果,在测井岩性识别的基础上,综合利用常规测井和超声波成像测井等资料,总结两类天然气水合物储层的测井响应特征,形成了基于测井资料的水合物储层识别方法,并对该区储层进行划分。结果表明：(1)裂隙型水合物储层比纯泥岩层段的裂隙发育;声波速度较高,范围为1.5~4.5 km/s ;电阻率最高可达90 Ω·m。孔隙型水合物储层比砂岩水层的声波速度高,范围为2.0~4.0 km/s;电阻率亦为高值,范围为90~180 Ω·m。(2)研究区14个钻孔共识别出裂隙型储层12层,孔 隙型储层15层,总厚度为217.2 m。钻遇水合物的厚层均能识别,但少量钻遇的薄层未能识别,原因可能为薄层水合物含量少,导致测井响应不明显。总体上,测井方法在三露天天然气水合 物储层识别方面应用效果良好。     

Effect of Blast-Induced Vibration from New Railway Tunnel on Existing Adjacent Railway Tunnel in Xinjiang, China

The vibrations of existing service tunnels induced by blast-excavation of adjacent tunnels have attracted much attention from both academics and engineers during recent decades in China. The blasting vibration velocity (BVV) is the most widely used controlling index for in situ monitoring and safety assessment of existing lining structures. Although numerous in situ tests and simulations had been carried out to investigate blast-induced vibrations of existing tunnels due to excavation of new tunnels (mostly by bench excavation method), research on the overall dynamical response of existing service tunnels in terms of not only BVV but also stress/strain seemed limited for new tunnels excavated by the full-section blasting method. In this paper, the impacts of blast-induced vibrations from a new tunnel on an existing railway tunnel in Xinjiang, China were comprehensively investigated by using laboratory tests, in situ monitoring and numerical simulations. The measured data from laboratory tests and in situ monitoring were used to determine the parameters needed for numerical simulations, and were compared with the calculated results. Based on the results from in situ monitoring and numerical simulations, which were consistent with each other, the original blasting design and corresponding parameters were adjusted to reduce the maximum BVV, which proved to be effective and safe. The effect of both the static stress before blasting vibrations and the dynamic stress induced by blasting on the total stresses in the existing tunnel lining is also discussed. The methods and related results presented could be applied in projects with similar ground and distance between old and new tunnels if the new tunnel is to be excavated by the full-section blasting method.     

青海贵德盆地高砷低温地热水水化学特征

文章以青海贵德盆地为研究区,在分析研究区水文地质条件基础上,采集21组水样,进行了常规化学组分、砷及氢氧同位素的分析.结果表明:(1)高砷低温地热水的水温由于受到中生代印支期花岗岩岩浆余热通过基底隐伏断裂供给的影响,达到16.3 ～68.5℃,远高于盆地多年平均气温,其砷含量在10.4 ～ 35.4μg/L,主要赋存于新近系贵德群承压自流水中;(2)盆地高砷地热水的pH较高,均大于8.2,氧化还原电位显示负值,为还原环境,水化学类型复杂,占主导的阳离子是(Na++K+)和Ca2,阴离子是HCO3-;(3)高砷地热水δ18O和δD的范围分别为-10.90‰ ～-12.32‰和-70.1‰～-84.4‰,氘盈余(d)值为12.78‰～15.02‰,说明主要接受大气降水补给;(4)相较于内蒙河套平原高砷地下水和云南腾冲地区高砷高温地下水,贵德盆地高砷低温地热水也赋存于碱性还原环境,但TDS较低,水化学类型不同,这与当地的地质背景有关;(5)盆地的地热异常不仅促进了地下水中砷水平和垂直迁移,与高温伴生的偏碱性的还原环境也加剧了地热水中砷的释放,最终导致水中砷浓度增加.