山东滕南矿区侏罗系水文地质特征

通过勘探发现了滕南矿区侏罗系砾岩含有丰富的地下水资源可以利用。该区侏罗系砾岩含水层具有厚度大、分布面积广的整体特征;其含水性在平面上的严重不均一性与构造、含水层埋深和第四系水文地质条件有关;侏罗系地下水动态类型属人为－气象型;地下水化学万分与含水介质、水动力条件及原始沉积环境等因素关系密切;地下水补、径、排 条件受构造、第四系水文地质条件、地表水体的分布及矿井开采等因数影响较大。     

电反射系数（K）法在解释地质效果中的应用

1　测区概况测区位于内蒙古克什克腾旗西部 ,地形相对平坦、开阔 ,草原丰富。区内第四纪地层非常发育 ,分布范围广 ,堆积厚度大 ,为适应牧业的迅速发展和各牧场对地下水的迫切需要 ,为查明第四系松散层厚度、基底起伏、含水层厚度 ,我部开展了 1∶10万的电测深面积测量工作。根据测区内 80余个钻孔和电测深试验资料可知 ,第四系分布稳定 ,成因类型简单。其岩性主要为Ｑ3 上更新统湖积中细砂、细粉砂 ,厚度大 ,连续稳定。各电性层与主要地质层均有较好的对应关系。透水不含水砂层与含水砂层 (组 )之间 ;第四系地层与前第四系地层之间 ;某些前…     

近松散含水层下采煤安全性熵值模糊综合评判

基于模糊数学理论,通过统计经验数据,采用熵值法对影响近松散含水层安全开采的关键因素赋权,利用GIS定量确定各个因素的隶属度,构造了基于熵值的模糊综合评判模型。以山东某矿六采区01工作面开采为例,选择覆岩厚度、断层构造、第四系底部粘土层厚度、底部含水层的单位涌水量、煤层开采厚度、导水裂隙带高度6个影响因素为评判指标,确定了可行性程度的评判集:{较低,低,中等,高,很高},依据水体下开采的有关安全规程,采用GIS方法确定了各个因素的隶属度,并利用历史开采经验数据确定各个影响因素的权重。对该工作面近松散含水层下开采的评判结果表明,该工作面控制采高为2 m时开采是安全可行的,开采过程中针对薄弱环节采取了相应措施,没有发生突水溃砂事件,初步验证了该模糊综合评判模型的实用性。      

黏性土渗透性温度效应实验研究

由于全球气候变暖、城市热岛效应加剧和核废料地质处置等原因,温度对黏性土工程性质的影响日益受到关注。本文在实验的基础上,采用直接测量法,对南京下蜀土、淤泥质土以及混合土3种试样,进行了5°～45°温度下的变水头渗透实验,分析了温度对黏性土渗透性的影响。实验结果表明:温度对3种试样的渗透性均有较大影响。温度越高,渗透性越大;试样的密度越大,渗透系数随温度变化率越低;在3种试样中,混合土的渗透系数高于淤泥质土和下蜀土的对应值,而淤泥质土的渗透系数又略大于下蜀土。最后对黏性土渗透性的温度效应机理进行了分析,认为水的动力黏滞性,黏粒的双电层厚度以及土的微结构三方面因素的共同作用引起了黏性土渗透性的温度效应。     

地面核磁共振技术在隐伏火烧区富水性探测中的应用

煤层隐伏火烧区上覆基岩复合含水层(包括风化基岩和烧变岩含水层)是煤层开采的主要威胁之一, 明确隐伏火烧区的富水性对矿井水害防治具有重要意义。基于此, 以发生过较大突水事故的柠条塔煤矿为研究对象, 利用地面核磁共振(SNMR)技术开展隐伏火烧区含水层富水性探测并对其进行分析和验证。结果表明, 隐伏火烧区共有2个含水层位, 分别为第四系松散砂层含水层和1-2 上煤上覆基岩含水层; 第四系砂层含水层富水性受地表地形及其下隔水层顶部起伏形态影响水平变化较大; 1-2 上煤上覆基岩含水层富水性总体西南较低、北东较高, 该含水层厚度9~30 m, 局部相对较厚, 推测为1-2 上煤火烧区风化基岩和烧变岩含水层的叠加反映; 研究区内1-2 上煤上覆基岩含水层总体呈现出西部及中部偏东南区域富水性相对较大, 其余区域富水性相对较小。利用SNMR得到的含水层富水程度与探放水孔及水文孔的涌水量结果大致相同, 表明该方法的勘探结果相对可靠, 可用于隐伏火烧区富水性的探测。      

黄土与其矿物颗粒表面水膜类型及其定量表征

黏性土中细粒表面水膜是影响其物理力学性质的内在因素。经典土力学一般将土粒表面水膜分为强结合水和弱结合水,即所谓双电层模型,弱结合水的存在是土具有可塑性的原因,强弱结合水的界限含水率为塑限,该模型很好地解释了黏性土的稠度变化及其有关的物理力学行为。然而,通过等温吸附试验发现,土粒表面还存在吸附水膜,对非饱和土高吸力段的物理力学特性有重要影响。为此,本文将黄土颗粒表面水膜分为单层吸附水、多层吸附水、强结合水、弱结合水和自由水5种类型。取甘肃正宁Q2最顶层的L2黄土试样,采用等温吸附和液限、塑限测试,对该黄土样和其中的单矿物颗粒各水膜之间的界限含水率进行了定量表征,并测试黄土试样的土水特征曲线（SWCC）,在SWCC上界定了这些界限含水率与基质吸力的关系。当水汽压很低时,土粒表面的吸力来自水的偶极分子与颗粒表面离子间的静电引力,形成单层吸附水,水膜厚度为1个水分子直径;离颗粒表面超出水分子直径的地方,吸力来自范德华力,水的偶极子相互靠拢呈定向排列,形成了多层吸附水;当土粒周围水分增加,颗粒表面未平衡掉的分子引力又可吸引更多的极化水分子,此时在吸附水的周围形成结合水,结合水又分为强结合水和弱结...     

泰安市第四系水文地质结构对浅层地下水污染敏感性控制作用研究

通过对泰安市第四系水文地质结构研究发现, 浅层地下水的污染受地层结构的控制, 在包气带岩性及含水层岩性相同的条件下, 包气带的厚度越大, 其防污性能越高, 含水层遭受污染的程度越小; 在地面环境质量及包气带岩性和厚度相近的条件下, 粗砂含水层较粉质粘土含水层更易遭受污染      

江苏徐州地区岩溶塌陷致塌力学模型及水位控制红线

岩溶塌陷实际是覆盖层土体变形破坏的一种特殊类型。通过调查研究,将徐州地区岩溶塌陷概化为"单一透水型盖层"、"透—阻型盖层"以及"单一阻水型盖层"三种地质模式,破坏模式为渗透变形破坏和剪切变形破坏,致塌模式分别为"潜蚀渗透-超临界水力梯度致塌"、"潜蚀软化—吸蚀—渗透力致塌"以及"真空吸蚀致塌"。建立了内部塌陷阶段以及地表塌陷阶段的综合力学模型,经新生街塌陷和溶剂厂塌陷验证,计算结果与实际情况基本吻合。以徐州典型塌陷区为例,分别对不同覆盖层厚度(40 m、30 m、20 m、10 m)、不同溶洞直径(4 m、2 m、1 m、0. 2 m)、不同下伏黏性土厚度(5 m、10 m、15 m、20 m、25 m、30 m、35 m、40 m)的稳定性进行试算,得到稳定性系数随水位降深的变化关系曲线,结果表明:覆盖层厚度越大、下伏黏性土厚度越大、溶洞直径越小、水位降深越小,稳定系数越高,越不容易塌陷;当洞穴直径小于1 m时,自然条件下土体均处于稳定状态;以稳定系数等于1为变形破坏的极限平衡条件,确定了最大水位降深及其空间分布,并据此作为岩溶塌陷的水位控制红线,为研究区岩溶水安全合理开采提供指导意义。     

三江平原地下水资源潜力评价

三江平原地区第四系松散堆积物厚度一般为100～200m,最厚达：300m,为结构单一、大厚度的砂、砂砾石含水层,储存运移着巨量的孔隙水(部分为微承压水)。含水层疏导功能与富水性强,单井涌水量多在1000m^3／d,且水质为矿化度小于lg／L的淡水。依据含水层的地质时代和贮水介质类型,将三江平原地下水系统划分成第四系孔隙含水层亚系统、第三系孔隙裂隙含水层亚系统、基岩裂隙含水层亚系统。其中第四系孔隙含水层亚系统进一步分成更新统含水层次级亚系统和全新统含水层次级亚系统;第四系更新统含水层次级亚系统又细分为下、中、上更新统含水层。根据盆地浅部区域地下水分布的主要控制因素(流域水系、地质构造、地貌条件、含水层结构及地下水补、径、排条件),对三江盆地地下水系统进行了系统的描述;各地下水动力亚系统受外部动力条件(降水、蒸发、地表水、地下水)的制约,同时受内动力条件(含水介质循环条件)的控制,形成了独特的地下水动力场;论述了含水层系统的特征、边界条件、输入特征、输出特征、内部功能特征等。最后对三江平原的地下水资源潜力进行了计算与评价：依据水均衡原理,充分地考虑了计算区及计算单元在开采状态下多年补、排均衡的基础上,利用长系列的气象、水文资料,应用三维模型模拟计算了丰、平、枯水年各计算单元的地下水补给量和可开采量,进而求得了多年均衡条件下全区地下水可开采资源量。     

某极低放废物填埋场稳定性初步评价研究

通过在研究区开展工作,查明该备选场址地质情况,分析核素迁移介质的渗透性等参数,初步评价某极低放废物填埋场备选场址的稳定性。该备选场址岩性主要有分为三层：①表层为粘土夹碎块;②中部为卵砾石漂砾层;③下部为志留系板岩。该区域内山区为地下水补给区,山前台地为径流区,河流为排泄区;第四系分布厚度大,可达31．5m,是含水层,地下水埋深为4．26m～9．38m,主要为第四系松散堆积物孔隙水,渗透系数总体较小,为0．487m／d～2．05m／d;地下水的化学类型为重碳酸钙型。因此,该地区作为备选场址,属于稳定性地区。     

综合物探技术在煤系上覆薄硬岩矿区的应用初探——以山西潞安集团司马矿区为例

山西潞安集团司马矿区东高西低,西部延至长治盆地,矿区水系发育。主采3#煤层埋藏较浅,层位稳定。新生界不整合于下伏基岩之上,厚度变化较大,属典型的薄硬岩煤矿区。为准确提供矿区煤炭开采上限的地质依据,采用了综合勘探技术,其中利用三维地震勘探技术追踪新生界底面反射波及第四系"天窗"位置,利用直流电法与瞬变电磁法提供电性分层,并对其解释结果进行相互印证。勘探实例表明,三维地震勘探、电法勘探与钻探的综合运用不仅可解决薄硬岩煤矿区新生界厚度、含水层富水性及第四系缺失等问题,还可提供新生界含水层与基岩含水层之间的水力联系、制约因素等资料。     

靖远矿区采煤沉陷区复垦综合评价方法研究

以靖远矿区为例,从土地复垦和恢复生态学的角度出发,建立了靖远矿区采煤沉陷区复垦综合评价系统,选择土壤条件（土层厚度、土壤质地、有机质含量、土壤水分）、地形改造条件（地面坡度、地表破坏程度、改造难易程度）、气候及水文条件（年降雨量、灌溉条件）作为分类及评价因子对复垦潜力进行评价。将采煤沉陷地分为四种潜力区,对每种潜力类型区的复垦开发利用方向进行了优化设计,从理论上和实践上对靖远矿区采煤沉陷地的复垦能力以及复垦过程中用地结构的优化作了探讨,以期对当地沉陷地的复垦提供一定的科学依据。     

天津滨海地区深部黏土层弹塑性变形特征与地面沉降关系研究

利用在滨海新区施工的2眼全取芯钻孔（G2和G3）,通过原状土样工程特性指标测试、固结压力试验、0-P0反复加、卸荷试验及地面沉降分层标监测数据分析等,系统阐述了滨海地区深部黏性土层弹塑性变形特征与地面沉降的关系。结果表明：天津滨海地区100 m以浅主要为欠固结土层;100～400 m土层处于超固结和微超固结状态,主要是由过去地下水超量开采造成的;400 m以下土层以正常固结为主。G2和G3孔不同层位黏性土层在反复加、卸荷试验过程中表现出塑性变形量逐渐减小,而弹性变形量几乎不变,与反复加、卸荷次数无关,表明黏性土层在水位反复升降条件下,逐渐变为以弹性变形为主。黏性土层这种特性显示,在地下水位反复升降多次后,黏性土层将会逐渐变成弹性体,在水位恢复时,将产生同步回弹,对防治地面沉降具有重要意义。分析弹塑性变形与黏性土层深度、天然含水率和黏粒含量的相关性发现：弹性变形量与黏性土层深度、天然含水率及黏粒含量呈正相关性;塑性变形量与深度相关性不明显,与天然含水率和黏粒含量呈负相关性。     

老采空区重复采动条件下地质稳定性研究

针对闭坑30多年的大通煤矿四号井老采空区受小煤窑重复采动情况下的地质稳定性问题,利用钻孔取样及室内土工实验研究了松散层物理力学性质,采用瞬变电磁仪器对研究区50m和100m埋深视电阻率平面分布进行了现场探测,在此基础上对研究区地质稳定性进行了分区。研究结果表明,大通湿地单元第四系粘土层厚度稳定,透水性差,有效的阻隔了地表水通过入渗补给地下水;由于小煤窑的开采,研究区内中部和东部塌陷区活化,属于采空塌陷不稳定区,而其它区域相对比较稳定。研究结果为该区地质环境治理和生态系统重构提供了依据。     

Key Groundwater Control Factors of Deep Buried Coalfield by Landform and Sedimentation in the Northern Ordos Basin

There were three landforms (i.e. desert, bedrock platform and loess gully) in deep-buried coalfield of northern Ordos Basin. Water inflow of working face in desert area was 1~2 orders of magnitude larger than that in other landform areas. In order to find out the key controlling factors of the directly water filled aquifers on the roof of the coal seam, we carried out research from the aspects of topography, landform and geological sedimentation. The results showed that desert landform provides abundant recharge water for underlying aquifers because of gentle topography, large precipitation infiltration coefficient, thick and water-rich quaternary system. While bedrock platform and loess gully landform were the water sources with weak recharge capacity of underlying aquifers. The sandstone-mudstone interbedding structure formed by continental deposits resulted in the absence of regional stable aquifers in Jurassic and Cretaceous strata on the roof of coal seams. Pumping tests of boreholes showed that all strata belong to weak to medium water-rich aquifers. The groundwater level of Cretaceous aquifer decreased by 20~130 m in three mines. There was a close hydraulic relationship between shallow and deep aquifers. The Mesozoic strata belonged to fluvial deposits. Qilizhen sandstone and Zhenwudong sandstone aquifers were mainly developed on the roof of the coal seam, which were characterized by thick medium-coarse sandstone sections. The geological and sedimentary conditions of direct water-filled aquifer were similar, but the amount of borehole water, cumulative pre-drainage water and water inflow from goaf in desert geomorphic area were much larger than those in bedrock platform and loess gully geomorphic area. The water-rich of the aquifer was mainly controlled by geomorphology, and the water sources of the deep aquifers were meteoric precipitation and Quaternary aquifer. In different mines with similar Quaternary conditions in Mu Us Desert, there were also great differences in the amount of borehole water, cumulative pre-drainage water and water inflow from goafs. The difference was related to the thickness and lithology of the aquifers. It reflected that the geological sedimentary conditions of the coal seam roof were also important factors to control the water-rich of the aquifers. Topography, landform and geological sedimentation were the key factors to control the water-rich of the aquifer directly and the water inflow from the working face.     

鄂尔多斯盆地北部深埋区“地貌—沉积”控水关键要素研究

鄂尔多斯盆地北部深埋煤田区地表主要有沙漠、基岩台地和黄土沟壑等地貌类型,沙漠区工作面涌水量比其他地貌区大1~2个数量级。为了查清煤层顶板直接充水含水层补给水源、导水通道和充水强度的控制要素,从地形地貌和地质沉积方面开展了研究,结果表明:沙漠地貌地势平缓,降水入渗系数大,第四系厚度大、富水性强,为下伏含水层提供了丰富的补给水源;基岩台地和黄土沟壑地貌,地形起伏大,降水入渗系数极小,浅部地层富水性极弱,是下伏含水层补给能力较弱的水源。陆相沉积形成的砂泥岩互层结构,不存在区域性稳定隔水层,各层段均属于弱-中等富水性含水层,3个矿井的白垩系含水层水位下降了20~130 m,证明浅部与深部含水层存在较密切的水力联系。煤层顶板主要发育七里镇砂岩和真武洞砂岩含水层,为厚度较大的中粗砂岩段,直接充水含水层地质沉积条件相似,但是沙漠区工作面顶板钻孔水量、累计预疏放水量和采空区涌水量均远大于其他地貌区,直接充水含水层富水性主要受地貌控制,深部含水层的水源为大气降水和第四系含水层。沙漠地貌区的不同矿井,工作面顶板钻孔水量、累计预疏放水量、采空区涌水量也存在较大差异,该差异与直接充水含水层厚度和岩性等有关,反映了地质沉积条件也是控制含水层富水性的重要因素。地形地貌和地质沉积是控制直接充水含水层富水性和工作面涌水量的关键要素。     

温度对非饱和土抗剪强度影响的试验研究

在室内试验的基础上,对不同含水量和干密度的粘性土试样进行了不同环境温度下的直剪试验,获得了南京地区非饱和下蜀土重塑土抗剪强度与温度的关系.试验结果表明:温度对粘性土的抗剪强度有比较复杂的影响.当含水量大于约18%时,土的抗剪强度随着温度的升高而降低,表现出强度的热软化现象;而当含水量等于或低于18%时,土的抗剪强度在干密度等于1.67g·cm-3时,几乎不受温度影响,而当干密度小于1.67 g·cm-3时,土的抗剪强度随着温度的升高而增加,呈现出强度的热同结现象.与此同时,还对土的热固结和热软化现象的机理进行了分析.