基于岩溶演化模型的隧道突水危险性评价

岩溶隧道是否发生涌突水,主要取决于洞身岩溶发育程度和岩溶系统结构类型,而这与岩溶系统的演化过程密切相关。岩溶系统的发育演化始于具有侵蚀性的水对可溶性岩体中裂隙的溶蚀扩展。基于此,本研究耦合了渗流模型和溶蚀扩展模型,并结合鸡公岭隧道区水文地质背景资料,建立了隧道区岩溶系统岩溶演化模拟模型,模拟再现了隧道区岩溶含水介质的发育情况。结果显示:随着岩溶系统的发育演化,整个系统中裂隙不断被溶蚀扩展,差异性溶蚀越来越显著,岩溶含水介质的非均质性越来越强;同时随着埋深的增加,岩溶发育程度及非均质性越来越弱;浅部和深部裂隙的平均溶蚀扩展率相差近1 500倍;鸡公岭隧道洞身标高处岩溶发育微弱,裂隙溶蚀扩展较小,仍为裂隙岩体,其等效渗透系数为0.51m/d,岩溶突水概率极低,隧道发生涌水时的涌水量为127.9m3/d,对隧道施工影响较小。      

济南泉域岩溶水动态特征及有关问题讨论

济南泉域岩溶水补给来源主要为大气降水渗入和河流渗漏，排泄方式主要为人工开采和泉水排泄，总体向北径流，多年平均补给量为70×104m3／d。1987～1996年间济南泉域岩溶水动态受降水影响极为明显：1987～1990年枯水期由于降水量少，水位呈下降趋势，1990年枯水期市区水位达到历年来最低点，为20．8m±；1991～1996年降水相对充沛，岩溶水水位总体呈上升趋势，1996年丰水期市区水位为十几年来最高值，达到29．4m。受人工开采量增加的影响，近十年泉域岩溶水水位较70年代以前明显下降，泉流量变小。济南市区岩溶水与西郊炒米店断裂（带）以东地区岩溶水联系密切，为此，加大峨嵋山水厂开采量或在炒米店断裂以西地区增加开采量不会对市区水位产生明显影响。     

娘子关泉域岩溶水氢氧同位素特征及影响因素浅析

为了研究娘子关泉域岩溶水状况及补给运移规律,系统采集了泉域内岩溶水、地表水样品,分析测试了样品的δＤ、δ１８Ｏ
值,利用氢氧同位素方法,通过分析氢氧同位素特征及其影响因素研究岩溶水的补给来源及各含水层的相互联 系。研 究 结 果 表
明,大气降水和河流渗漏补给是泉域内岩溶水的主要补给来源。由于大气降水的高程效应和温度效应,导致泉域内δＤ、δ１８Ｏ 值存
在一定的差异。由于受到强烈蒸发后的大气降水及河流渗漏水的补给,河流沿岸岩溶水的δＤ、δ１８Ｏ 值相对较高。同 时 对 娘 子 关
泉群城西泉、五龙泉和集泉站的 Ｄ和１８Ｏ 同位素分析结果表明,城西泉水来源于近源低海 拔 的 补 给 源;而五龙泉和集泉站泉水来
源于深循环、远距离、较高补给高程与地表水交换弱的补给源。通过以上研究,进一步明确了娘子关泉域岩溶水的补给运移规律,
为当地政府合理开发及可持续利用娘子关泉域岩溶水资源提供了理论支撑。      

滑床渗透性对超覆型库岸老滑坡稳定性的影响

超覆型库岸老滑坡滑床前缘大多发育一砂卵石层,该砂卵石层的强渗透性将影响滑坡渗流场,从而影响滑坡的稳定性。
以三峡库区万州中学老滑坡为例,在确定该滑坡中地下水作用模式为承压水含水层作用模式的基础上,假定砂卵石层的4种不同
渗透系数,来研究在库水位波动条件下,滑床砂卵石层渗透性对滑坡稳定性的影响。分析表明,超覆型老滑坡砂卵石层的渗透系
数不同,滑坡中浸润线也不同,渗透系数越小,浸润线越低,滑坡中地下水相对库水位的滞后效应越明显;库水位上升阶段、高水位
运行阶段和下降初期,万州中学老滑坡各级滑坡的稳定性系数随砂卵石层渗透系数k2 的增大而减小;库水位稳定在150m时,老
滑坡整体稳定性随k2 的增大而增大,k2 的变化对次级滑体和三级滑体的稳定性影响不明显。这对于库区老滑坡的复活和监测预
警工程有较强的应用价值。      

基于改进的Vensim模型模拟岩溶泉水文过程

经典的Vensim模型采用2个平行线性水箱来模拟岩溶水文系统中的慢速流和快速流,很难模拟岩溶水文系统内的非线性水文过程。提出一种改进的R-Vensim模型,将Vensim中的一个水箱改为非线性水箱,同时进一步考虑不同水文条件下降雨分配系数的变化,用于模拟岩溶含水层中存在的非线性水文过程。2个模型被用于模拟丫吉试验场的S31岩溶泉,模拟结果表明R-Vensim能更好地模拟不同降雨条件下岩溶泉水文动态过程,而Vensim总是低估暴雨下的流量峰值和高估低强度降雨下的流量峰值。研究区岩溶水文系统中慢速流呈现强烈的非线性,而快速流更接近于线性过程,2个模拟时段内78.5%和68.4%的泉流量来源于非线性水箱。研究结果表明模型中考虑非线性水文过程对于岩溶泉流量尤其低流量过程的精准模拟十分重要。     

缝洞型储层模型AVO属性特征分析

塔里木盆地是我国最大的含油气盆地,拥有巨大的油气资源潜力。但塔中地区奥陶系岩溶缝洞型储层埋藏深、类型复
杂、储层非均质性强,所表现出的岩石地球物理特性不清楚。为了分析典型缝洞型储层模型含不同流体情形下的AVO特征,建立
了过玉北1井的缝洞型储层地震地质模型,模型的3个储层段对应的孔隙度分别为10%,6%和8%,分别对应Ⅰ类储层、Ⅲ类储层
和Ⅱ类储层,设计了3个储层段都充填气和3个储层段分别充填气、油、水3种不同流体时的2个模型,基于正演模拟共成像点道
集记录(CMP),提取截距、梯度、纵横波反射系数及流体因子,采用AVO属性交汇分析方法,寻找油气识别的最佳属性组合,为叠
前反演解释提供理论基础。      

岩溶多重介质地下水模拟技术及应用进展

由于岩溶发育的极不均匀性和岩溶含水介质的多重介质性等特征,使得岩溶水系统的地下水运动规律呈现出复杂多变的特点,在孔隙或微小裂隙含水介质中岩溶水满足达西流,而在岩溶管道中可能出现非达西运动,这给岩溶区地下水模拟带来了极大挑战。系统地梳理了岩溶水流和溶质运移模拟的主要方法,总结了复杂岩溶多重介质系统地下水模拟技术的现状,并结合我国南方岩溶和北方岩溶各自的特点,提出岩溶水模型在实际应用中需要关注的要点。主要包括：需加强野外调查和观测,提高模型中对岩溶含水介质结构非均质性表征的精度;进一步深化对岩溶水运动机理的研究,刻画岩溶多重介质的水流特征以及水交换机理;针对北方岩溶水系统模拟,可选择等效连续多孔介质模型,重在耦合区域分布的岩溶溶孔-裂隙介质中慢速渗流与脉状分布的强径流带快速流;对于南方岩溶区,建议考虑建立分布式流域水文模型与能刻画集中管道流多流态变化的多重介质模型的岩溶地下水耦合模型。     

裂隙岩体局域离散模型构建及参数敏感性分析:以锦屏一级水电站坝区为例

基于对锦屏一级水电站坝区平硐1555条实测裂隙几何数据的整理分析,获得了左右岸裂隙岩体的几何特征参数及其
数据分布类型,利用GeneralBlock裂隙网络生成器实现局域离散模型,在与勘探平硐信息综合分析的基础上,采用“由单一到组
合,逐级深入,逼近实体”的模型构建方案和参数敏感性分析方法,并对模型进行了拟合检验。分析模拟表明:裂隙参数半径的波
动只改变单一裂隙延伸,裂隙产状的波动既影响整个模拟区,也改变单一裂隙几何特征,对裂隙模型的影响相当于增加了裂隙组
数。因此,裂隙产状是构建网络模型的关键因子。基于野外勘探平硐信息建模时,不同成因的裂隙,应该采用不同的控制方法,即
对于倾角较陡的构造与卸荷裂隙,实测时产状误差小,迹长误差大,应该控制产状,半径适当波动;而顺层裂隙组,则应该相反。      

同位素技术在古堆泉岩溶水保护中的应用

岩溶泉水资源是我国北方岩溶区重要的供水水源。查明泉水补给、径流和排泄条件,清晰刻画泉域边界,对合理评估和科学开发岩溶水资源具有重要意义。针对古堆-南梁泉群边界范围不清,补给情况不明的现状,开展了泉域岩溶水文地质条件和岩溶水δD、δ¹⁸O、⁸⁷Sr/⁸⁶Sr分布特征调查分析,采用同位素技术对岩溶水补给径流路径上的水岩相互作用和水力联系进行了系统研究。研究发现,岩溶水中δ¹⁸O数值范围较大,其原因主要是受到了高程效应、热水氧同位素漂移、蒸发浓缩和古封存水混合等作用的影响。岩溶水中δD、δ¹⁸O及⁸⁷Sr/⁸⁶Sr的分布特征,为岩溶地下水水力联系识别提供了有力的佐证：汾阳岭热田成因可能与中生代入侵碳酸盐岩的岩浆岩的水岩作用有关;泉域北部岩溶水开采将袭夺泉域内部岩溶水资源。古堆-南梁泉域岩溶水同位素研究成果可为区域岩溶水资源的管理和保护提供科学依据。     

铀储层结构与成矿流场研究:揭示东胜砂岩型铀矿床成矿机理的一把钥匙

以鄂尔多斯盆地北部的砂岩型铀矿为目标,在铀储层形成发育的沉积学背景研究基础上,重点通过砂分散体系、沉积物
粒度、隔挡层厚度和孔隙度的定量分析,精细地刻画了直罗组铀储层的外部几何形态和内部复杂结构,充分展示了铀储层的定量
非均质性。依据盆地构造充填演化阶段、铀成矿年代学和地学空间信息三维可视化平台,分别对5个演化阶段的古地貌进行了恢
复,并对不同演化时期的铀储层空间位置给予了准确定位,从而揭示了直罗组铀储层从沉积到接受铀成矿再到铀矿被改造期间的
空间形态演化历史。在盆地构造充填演化研究、古地貌恢复和铀储层定量非均质性分析的基础上,重建了5个不同时期古地下水
系统结构和参数的空间变化面貌,并运用地下水数值模拟方法再现了研究区5个演化阶段成矿古流场的特征及其演化规律。综
合分析认为,铀储层的空间演变和内部非均质性制约了成矿流场的基本格局,成矿流场又无疑控制着层间氧化带的发育和铀成
矿。当铀储层形成期的古水流方向与主成矿期地下水流场方向总体一致时有利于铀成矿,而当两者流向垂直时则成矿效率降低。