非饱和土的抗剪强度与含水率关系的试验研究

研究非饱和土的抗剪强度及其随含水率的变化规律,对工程实践具有重要意义。在总结前人试验研究成果的基础上,以欠固结的第三系粉砂土为研究对象,对原状土和两种控制含水率方法的重塑土进行直剪试验,并与前人研究进行对比。研究结果表明,随着含水率的增加,土的抗剪强度降低,含水率对抗剪强度的影响主要是降低了土的黏聚力,对内摩擦角的影响较小。含水率与黏聚力之间的关系可以由两个直线段描述,第2直线段的斜率要大于第1直线段,当含水率增加到一定值时,土的黏聚力急剧下降。通过控制干密度,添加不同质量的水来改变土样含水率的重塑土方法,不仅改变了土样的含水率,还改变了土的压实度和颗粒结构,因此,土的抗剪强度的变化是含水率和压实度共同影响的结果,在分析试验结果时应该引起重视。     

山前冲洪积平原山洪灾害调查评价测量方案探讨——以新疆某地区山洪灾害调查评价为例

依据《全国中小河流治理和病险水库除险加固、山洪地质灾害防御和综合治理总体规划》《全国山洪灾害防治项目实施方案》（2013-2015年）,对新疆某地区进行了山洪灾害调查评价工作。通过实地查勘,针对该地区所处位置、地形条件、致灾因素展开了分析,确定了该地区山洪灾害形式属于项目部制订的分析评价方案中的特殊工况。探讨了特殊工况条件下的山洪灾害调查评价测量方案,为后续特殊工况的分析评价工作提供了思路。     

双重含水介质水文地质参数的高分辨率识别

某火山岩矿区由于受后期构造影响,含水介质除了发育成岩裂隙-孔洞外,还发育有多组构造裂隙和剪切破碎带。抽水试验显示:抽水早期(≤6 min)各观测孔的降深明显大于泰斯理论降深(单重均质),中后期(>6 min)趋于一致,呈现出双重含水介质的释水特征。本次研究在充分分析双重介质释水机理的基础上,结合时间步长为20 s的高分辨率降深资料,采用分段泰斯模型进行了水文地质参数的识别。结果表明:剪切破碎带等强导水介质的弹性给水度略小于成岩裂隙-孔洞弱导水介质的弹性给水度;但导水系数相差很大,强导水介质一般为5 590～6 130 m2/d,而弱导水介质仅715～743 m2/d,这必然会导致未来矿山开拓过程中初见涌水量和稳定涌水量的显著差异,需要引起足够的重视。      

伊犁盆地水文地质条件与铀成矿的关系

砂岩型铀矿是一种水成矿产,研究盆地水文地质条件与铀成矿的关系对揭示铀成矿规律和预测铀成矿靶区十分重要。以伊犁盆地为例,根据盆地地下水系统演化特征分析了不同地质时期铀成矿的水动力条件,运用水文地球化学测试技术分析了地下水化学特征及铀成矿的水化学条件,结合铀矿勘探钻孔资料,统计分析了铀储层及其内部层间氧化带的发育特征与铀矿分布的关系,揭示了盆地内部不同部位、不同时代铀储层的铀成矿水文地质条件的差异以及铀成矿的有利区段。结果表明:空间上,盆地西南部构造稳定,铀储层规模大、连续性好,铀成矿作用的持续性好,具有最有利的铀矿富集的水文地质条件;东南部次之,北部的铀成矿条件最弱。各铀储层中,西山窑组的铀成矿条件最好,八道湾组次之,小泉沟群最弱。      

江汉平原东北部地区高铁锰地下水成因与分布规律

肖港地区位于江汉平原东北部,属于大别山连片贫困区和贫水区,地下水资源较贫乏,且地下水水质不佳,水中铁锰离子含量普遍超过了国家饮用水标准。为查明高铁锰地下水成因及空间分布规律,服务区内地下水开发利用及安全供水问题,系统采集区内岩石、土壤和地下水样品,测试岩土与地下水中铁锰的含量,分析地下水中铁锰含量与含水层沉积物的铁锰含量、地下水的氧化还原条件和酸碱度之间的关系。结果表明:江汉平原东北部地区地下水中铁锰超标现象普遍存在,其中锰的超标率大于铁,第四系孔隙潜水超标最严重,铁锰最大浓度分别达到44.88 mg/L和19.21 mg/L。研究区岩土中铁锰氧化物为地下水中铁锰提供了物质来源,弱酸性、强还原环境为沉积物中铁锰的溶解释放提供了有利条件,总体上从研究区东西两侧（补给、径流区）向中部第四系孔隙潜水含水层（排泄区）,沿地下水流向Eh值、pH值逐渐减小,铁锰含量逐渐增大,形成北北东向带状分布的高铁锰地下水区。     

荧光示踪剂的干扰实验研究

通过在室内无光照条件下开展干扰实验,探究了荧光素钠、罗丹明和荧光增白剂三种示踪剂之间的干扰规律,并应用于野外地下水二元示踪试验实例,说明了校正荧光示踪仪检测浓度(ΔC)的方法。结果表明:（1）在实验室条件下,荧光素钠的抗干扰性最强,罗丹明次之,荧光增白剂易受到干扰产生检测浓度增大的假象,这种假象服从线性变化规律;（2）当使用罗丹明作为示踪剂时,ΔC钠=0.052C罗、ΔC白=0.012C罗;当使用荧光素钠时,ΔC罗=0.507C钠、ΔC白=0.323C钠。在野外开展二元示踪试验时,建议尽量选用相互之间干扰较小的罗丹明和荧光增白剂进行组合投放,或利用本实验得到的不同示踪剂之间的干扰规律对荧光示踪仪的检测浓度进行校正。      

地下水多元示踪试验在岩溶隧道水害预测中的应用——以张吉怀高铁兰花隧道为例

以张家界—吉首—怀化高速铁路兰花隧道为例,在岩溶水文地质调查基础上结合地下水多元示踪技术,查明了兰花隧道隧址区各岩溶地下水系统以及地下暗河管道的空间展布。结果表明:（1）兰花隧道及其附近区域全部为寒武系碳酸盐岩裸露区,以峰丛洼地为主,地表和地下岩溶极为发育;（2）兰花隧道隧址及其附近区域共发育有呆业洞和兰花洞两个独立的地下暗河系统,其中Ⅰ号、Ⅱ号、Ⅲ号三个岩溶水系统属于兰花洞地下暗河系统的子系统;Ⅳ号岩溶水系统属于呆业洞地下暗河系统;（3）Ⅳ号岩溶地下水系统在平面和剖面上都没有与兰花隧道相交,不会对隧道突涌水构成威胁;（4）兰花洞地下暗河系统以中部兰花洞暗河天窗为界分为上游和下游两段,上游段Ⅰ号和Ⅱ号岩溶水系统在平面和剖面上都没有与兰花隧道相交,不会对兰花隧道突涌水构成威胁;下游段Ⅲ号岩溶水系统在平面上与兰花隧道相交（交点里程为DK60+100）,可能存在隧道突涌水风险;（5）依据高分辨率降雨-水文动态监测数据,采用降雨入渗系数法预测在极端暴雨情况下兰花隧道揭露Ⅲ号岩溶管道的最大涌水量为7.08×104 m3?d-1。      

宜昌潮水洞岩溶间歇泉动态特征及成因

潮水洞无降雨补给时仍有规律的间歇性流出,是典型的岩溶间歇泉,其流量、水化学动态规律及形成机制缺乏系统的研究.基于长期水文气象观测和水化学测试数据,分析了潮水洞不同时期流量、水温和电导率变化特征以及潮水洞岩溶水系统的水化学特征.潮水洞为多个岩溶水子系统的连接,其动态呈现为雨期和无雨期两个不同特征,且存在多个不稳定周期的间歇出流过程.通过c(Mg2+)/c(Ca2+)比值及水文动态特征辨识出间歇出流的地下水来源为天河板组灰岩含水层,随着过程流量的不断增加,深循环地下水占比最高达97%.结合水文地质条件概化出潮水洞岩溶水系统循环模式,天河板组灰岩含水层内虹吸管道的发育是间歇性动态特征的主要成因.      

云应盆地东北部含水层结构特征及地下水转化模式

云应盆地东北部属鄂北贫水地区,赋存于古近系—第四系含水层中的地下水是当地生产、生活用水的主要来源,亟需查明含水层的结构、含水层间地下水的转化关系等基本条件,为研究区内合理开发利用地下水提供依据。本研究通过野外水文地质调查、水文地质钻探工作,将研究区划分为单层含水层与双层含水层结构两个亚区（6个小区）。并通过地下水水位动态长期监测,获取了区内不同含水层的水位动态变化特征,分析各含水层之间的水力联系,建立了区域地下水转化的概念模式,即:研究区地下水以接受山前降雨入渗及风化裂隙水侧向径流补给为主,主要以水平径流的形式经古近系孔隙-裂隙含水层及第四系孔隙承压含水层往澴水方向运移,而后进入第四系孔隙潜水含水层。地下水和地表水在不同季节补排模式不同,雨季地表水（澴水）补给地下水,旱季地下水向地表水（澴水）排泄。古近系孔隙-裂隙水与上覆第四系孔隙水联系密切互为补给,共同构成具有统一水力联系的垂向多层结构的含水系统。独特的含水层结构决定了区内地下水接受降水补给的条件较差,地下水可开采资源量总体较贫乏,建议重点利用区域地表水资源,适度开发地下水资源,推进农业节水灌溉工程,实现水资源可持续利用。     

潜水含水层井流模型的对比研究

依托在潜水含水层中开展的10组高分辨率抽水试验,探讨了泰斯(Theis)、博尔顿(Boulton)和纽曼(Neuman)3种潜水井流模型的识别精度。结果表明:泰斯模型由于忽略了潜水含水层的三维流动和潜水含水层重力释水的滞后效应,因此无法真实反映潜水井流的运动特征和释水机理;博尔顿模型能够较好地刻画抽水试验早期潜水含水层重力给水滞后的主要特征;既考虑潜水含水层重力滞后给水机理,又同时考虑了潜水含水层三维流动特征的纽曼模型最能全面反映潜水含水层井流试验的运动特征和释水机理。