典型隔水边界非稳定流承压含水层抽水试验研究

隔水边界附近的承压含水层,即半无限区域的承压含水层参数的准确求取对于特定地段的地下水资源量计算具有重要意义。以高密市柴沟镇小于家庄抽水试验为例,详细阐述了隔水边界附近的承压含水层参数求取过程,并对结果进行较为详尽的讨论。     

上海市第四承压含水层变形特征研究

上海市自1968年调整开采层次以后,第四承压含水层逐渐成为地下水主要开采层次,历史上曾因过度开采利用地下水而成为主要的压缩土层。本文依据上海市长期的地下水位和地面沉降监测资料,总结了第四承压含水层在不同水位变化条件下的变形特征,同时根据压缩试验资料,对第四承压含水层变形机理探讨,为合理开发利用地下水资源提供理论依据。     

非承压含水层定水头抽水两区井流数值模型研究

为了揭示在非承压含水层中定水头抽水试验引起的达西-非达西两区流动机理,提出基于有限差分法的地下水定水头抽水井流数值模型。该模型根据抽水的流态特征将含水层分为2个区域：靠近抽水井的有限非达西渗流区域和远离抽水井的半无限达西渗流区域,其中非达西流区域流态的模拟基于Izbash方程实现。通过与COMSOL Multiphysics的有限元数值解进行比较,验证了所提出数值解的可靠性。最后,研究有限非达西流效应对水头和抽水井抽水速率的影响以及井内水头对抽水井抽水速率的影响。研究表明：在抽水试验中非达西区域的影响不可忽略,湍流会分别导致两区流中水头较纯非达西流和纯达西流的水头偏大和偏小,且随抽水时间的增加逐渐变大;通过减小抽水井井内水头或增大非达西系数可提高抽水速率,但该影响会随抽水时间的增加而逐渐减弱;断面流量随径向距离的增大而不断减小,断面流量与径向距离曲线下降速率不断减小,且在转换界面处会出现转折点。该模型为定量研究在非达西流和达西流耦合作用下抽水井附近的井流水头特征提供了一种简洁的方法,并为调查定水头抽水测试期间的抽水速率提供理论依据。     

深基坑承压含水层抽水试验及控制运行研究

为降低深基坑工程设计与施工风险,对东门口站现场实际水文地质情况进行不同工况的抽水试验,取得场地准确水文地质参数(承压含水层)。该抽水试验指导进行基坑突涌性评价和实际工况运行控制情况,为降水运行提供依据对类似工程的设计、施工及风险控制具有借鉴意义。     

超深高压旋喷桩在承压含水层中的止水效果实验及应用

采用超深高压旋喷代替部分地连墙可以大幅降低工程造价,同时,可有效控制降水对周边环境的影响。本文介绍了超深高压旋喷桩隔断某地区第一承压含水层的现场实验情况,并根据实验进行了相关数值模拟和分析,在实验和分析结果的基础上,对深达29m的富力广东大厦基坑进行了降水设计。最后通过对比在实际工程中的应用效果,验证了该方法的经济性和可行性。     

某地下空间承压含水层抽水试验及成果分析

由于地下水突涌风险,地下空间在施工作业中有必要通过抽水试验确定承压含水层的水文地质参数。依据勘察报告的初步评价,基坑开挖15.5m时,场地内第⑦1层承压含水层有可能产生突涌,为确保工程安全施工,需开挖前进行承压含水层抽水试验,取得场地承压含水层水文地质参数及降水引起的沉降特征,为地下空间设计和施工提供可靠依据。本次布设抽水井、观测井、分层沉降标组、孔隙水压力观测孔及地面沉降观测点,依据抽水试验技术要求获取渗透系数、抽水影响半径等相关水文地质参数。最后,针对工程场地内承压水情况及特点进行分析,提出基坑开挖时的承压水降压建议方案。     

振荡试验确定倾斜承压含水层水文地质参数

为评价振荡试验在获取倾斜承压含水层水文地质参数过程中含水层倾角对计算结果的影响,基于Kipp模型推导了考虑承压含水层倾角的振荡试验解析解模型。倾斜承压含水层量纲一贮水系数和量纲一导水系数不变条件下,测试井-含水层系统的量纲一阻尼系数随着倾角的增加而增加。修正模型计算的量纲一阻尼系数与Kipp模型计算的量纲一阻尼系数偏差10%以上时,必须考虑倾角的影响并且承压含水层倾角对水头响应曲线造成影响临界角度约为34°。修正模型和Kipp模型对现场振荡试验水头响应曲线分析结果的差异表明,忽略含水层倾角会对倾斜承压含水层导水系数和贮水系数的计算结果产生较大误差。     

松散承压含水层水文地质参数分区及水流场数值模拟

为了揭示华北型煤田松散承压含水层水文地质参数及其对地下水流数值模拟的意义,以安徽淮北煤田宿南矿区祁东煤矿松散层承压第四含水层(简称“四含”)为研究示范,对多个影响因素综合分析,采用层次分析-模糊综合评价法,对研究区四含水文地质参数进行分区,合理确定各分区的水文地质参数,并用于采煤情景下地下水流动态数值模拟。数值模拟结果表明：祁东煤矿2008-2012年浅部煤层开采过程中四含地下水流场没有明显改变,但南北分区水头差逐年增大,地下水流向始终从南向北,而且在井田北部水力梯度逐渐减小,在井田南部水力梯度逐渐增大,南北区以倾角为60°~70°、断距为10~320 m的魏庙断层为分界线,基岩中大倾角与大落差断层的出现是引起上覆松散承压含水层水力梯度异常的根本原因。     

不同地连墙插入深度下承压含水层减压降水对既有隧道的影响

当基坑需进行未截断条件下的承压含水层降水时,承压水抽降产生的影响范围远大于基坑开挖的影响范围,其对基坑外既有隧道的影响值得重视。进行了承压层减压降水对既有盾构隧道影响的有限元仿真模拟,并分析了采用地下连续墙插入承压含水层时,不同插入深度对隧道变形的影响,结果表明：随着地下连续墙插入承压含水层深度的增加,直至完全截断承压含水层,既有隧道沉降逐渐减小,但受地下连续墙变形的影响,隧道在水平方向仍存在较大位移。因此,当既有隧道与减压井净距较小时,即使承压含水层被完全截断,也应重视减压降水对隧道水平方向变形造成的影响。此外,长期减压降水将会引起隧道产生可观的沉降。因此,应尽量避免承压含水层未被完全截断条件下进行长期减压降水。     

承压含水层减压降水对既有盾构隧道影响研究

当基坑需进行非截断条件下的承压含水层降水时,承压水抽降产生的影响范围远大于基坑开挖的影响范围,其对基坑外既有隧道的影响值得重视。进行了承压层减压降水对既有盾构隧道影响的有限元仿真模拟,考虑了既有隧道相对于承压含水层不同位置时,既有隧道周围土体应力场、既有隧道横断面内力和变形。研究结果表明,隧道全部或者大部分位于承压含水层中时,抽水除可引起隧道发生整体隆起或沉降外,还将导致隧道自身产生较大的竖向压缩变形;当隧道全部位于上、下部隔水层时,含水层抽水对其隧道的变形影响不大,但当隧道位于上部隔水层情况下,抽水将会引起隧道产生整体下沉。     

海潮引起有越流的滨海承压含水层地下水头变化的数值模拟

海潮波动可以引起海岸带有越流的承压含水层地下水头发生波动。建立了基于有限差分法的滨海地区一维承压含水层地下水运动数值模型。通过将潮汐波动概化为正弦波,分别对初始水头水平及线性倾斜的承压含水层模拟了滨海地区有越流的承压含水层地下水头随潮汐波动的变化。通过对两种情形下的变化比较,结果表明,受海潮影响的滨海承压含水层地下水头与海潮有相似的波动特征,但变幅减小,受海潮的影响程度与离海岸的距离有关,随着离海岸距离的增加,地下水头的变幅及潮汐效率呈负指数函数衰减,水头倾斜情形下变幅更小,潮汐效率更小,滞后时间更短,地下水头对海潮的滞后时间随距离呈线性增加。     

海潮引起初始水位倾斜的滨海承压含水层地下水位 变化的数值模拟

海潮波动可以引起海岸带地下水位发生波动。建立了基于有限差分法的滨海地区一维承压含水层地下水运动数值模型。将潮汐波动概化为正弦波,模拟了滨海地区地下水位随潮汐波动的变化。通过与初始水位水平的承压含水层水位变化的比较表明,受海潮影响的滨海承压含水层地下水位与海潮有相似的波动特征,但变幅减小,受海潮的影响程度与离海岸的距离有关,随着离海岸距离的增加,地下水位的变幅及潮汐效率呈负指数函数衰减,但比前者变化程度稍缓,地下水位对海潮的滞后时间随距离呈线性增加。     

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。     

敦煌月牙泉域风积沙含水层渗透速度示踪试验

通过渗水应急治理措施,月牙泉湖水域长期萎缩状态得到了遏制.但是由于长期补水,月牙泉域地下水流场、水质及周边地质环境产生了变化.通过月牙泉湖周围1km地区利用钼酸铵作示剂进行地下水流示踪试验,对泉域风积沙潜水含水层地下水流动方向、渗透速度进行探索性试验研究.试验结果表明月牙泉湖周围地下水流方向由西向东流入月牙泉湖,随后向东北方向径流流出,速度为24.25～27.60m/min.     

无限承压含水层中主孔涌水多孔观测定降深井流试验水文地质参数计算

利用自溢井(孔) 做放水试验确定含水层水文地质参数, 是简便而经济的确定含水层水文地质参数的试验方法.涌水试验基本上属于定降深井流试验.在无限承压含水层中进行涌水试验, 使涌水孔(井) 降深s_w保持不变, 涌水量随时间的延续而减少, 除涌水孔(井) 本身以外, 含水层中任意点的水头H随时间的延续而降低.在单孔(井) 定降深井流试验利用涌水孔1/Q-lg t直线图解法计算水文地质参数的基础上, 建立一孔(主孔) 涌水多孔观测水位降低的直线图解法, 即s/Q-lg t直线图解法.      

松散承压含水层渗透系数变化规律与估算模型研究

我国华北隐伏型煤田的煤系普遍被第四系松散层覆盖,其中的松散承压含水层在煤矿生产中常带来矿井突水、地表沉降、井筒变形破坏等水文地质灾害,造成巨大经济损失和人员伤亡。渗透系数是反映松散承压含水层土体介质渗透能力的重要参数,其数值的合理估算,对该类煤矿水文地质灾害的防治具有重要指导意义。目前,华北隐伏型煤田松散承压含水层渗透系数往往仅通过现场抽水试验确定,基于地质勘探钻孔信息与数据估算松散承压含水层渗透系数的模型研究较少。通过收集淮北煤田祁东煤矿松散承压含水层已有抽水试验的钻孔信息与数据,选取承压含水层厚度、泥层砂层比、最厚砂层占比、有效应力与底砾层厚比作为影响指标,分别与渗透系数进行相关性分析。最终确定底砾层厚比、有效应力、泥层砂层比为关键影响指标,并分析其对渗透系数的影响规律。结果表明,松散承压含水层渗透系数随底砾层厚比的增加而增大,随有效应力和泥层砂层比的增加而减小。在此基础上,采用多元线性回归分析,提出了基于底砾层厚比、有效应力、泥层砂层比的渗透系数估算模型。并将该估算模型应用于淮北煤田祁南、朱仙庄、青东煤矿松散承压含水层的渗透系数估算,结果显示估算结果与试验值一致。     

越流区开采条件下承压含水层易污染性机理研究——以单井开采为例

地下水易污染性分析是合理开发利用地下水资源、保护地下水环境的一项重要的基础性工作.长期以来针对潜水含水层易污染性的研究进行的较为深入,而对承压含水层易污染性的研究较为少见.同时,易污染性评价方法又以经验方法为主,受人为主观因素影响较大,因此需要通过对承压含水层污染机理进行研究,以减少人为主观因素对评价结果的影响.本文以单井开采承压含水层为例,通过分析承压含水层受污染的原因,以单位面积上越流补给量占开采量的比重为承压含水层易污染性指数,在建立越流区承压水向完整井稳定运动的微分方程的基础上,得到易污染性指数的解析表达式,并分析了各参数对易污染性的影响,使承压含水层易污染性评价有了一定的理论依据,对合理开发利用承压含水层有一定的指导意义.     

承压完整井非稳定流抽水试验的观测时间要求

文章针对无界承压含水层中完整井的非稳定流抽水试验,将Theis公式描述的水位降深与时间的变化关系作为观测井外水位变化的理论真值,考虑观测井内外达到水力平衡所引起的滞后时间因素,推导了观测井内水位变化的理论测量值,分析了测量值与真值之间的相对误差以及测量值接近真值所需要的观测时间。     

基于水力层析法的某煤矿承压含水层叠加放水试验分析

水文地质参数是衡量含水层富水性的重要指标,其空间分布特征的准确推算,对于矿井突水灾害预报与防治具有积极意义。传统放水试验分析方法得到的是等效水文地质参数,不能准确刻画含水层的空间异质性。基于随时间变化的水头数据与水文地质参数的互相关分析,将水力层析法应用在陕西榆林柠条塔煤矿井下承压含水层叠加放水试验数据分析中,获得了研究区水文地质参数的空间分布特征。结果表明,工作面南北富水性差异大,涌水区位于强导水带上;从涌水区往北,导水系数和储水系数整体上逐渐减小;南部导水系数和储水系数均较大,属于富水异常区。研究表明,水力层析法是一种有效的非均质含水层参数识别的新技术,将井下放水视为针对含水层的刺激源,结合水头与水文地质参数的互相关分析,联合多个观测孔的水头响应数据,反演刻画研究区域的主要地质结构特征。在矿井水文地质条件分析中,预先采用水力层析法识别富水异常区域,可以有效降低突水事故风险。     

改进加权马尔科夫链模型在喀什地区承压含水层参数动态识别中的应用研究

承压含水层的估算对于地下水开发利用的合理规划十分重要。而承压含水层参数识别对于含水层水量参数估算至关重要。结合改进加权马尔科夫链模型,以喀什为研究实例,对该地区承压含水层参数进行动态识别,从置信区间分析结果可看出,喀什地区承压含水层参数的变幅为7.93 m^2/min,而承压含水层参数μ的变幅为0.048,从不同置信度下的变幅结果可看出,相比于传统模型,改进加权马尔科夫链模型提高了参数识别收敛效率和计算精度。计算结果的可靠性程度较高。研究成果对于喀什地区含水层水量估算具有重要的参考价值。