考虑渗透系数变化的非饱和土固结性状分析

基于Fredlund非饱和土一维固结理论,研究了有限厚度的表面透水透气、底面不透水不透气的线弹性和黏弹性非饱和土地基在加荷随时间指数性变化时的一维固结特性。分别得到了两类地基在固结过程中同时考虑液相、气相渗透系数非线性变化和仅考虑液相渗透系数变化两种情况下的半解析解答。利用典型算例进行计算,分析了不同情况下两类地基中超孔隙水、气压力消散以及地基固结度随时间的变化规律,并与不考虑渗透系数变化时的半解析解计算结果进行了对比。结果发现：固结过程中渗透系数呈非线性变化;只考虑液相渗透系数变化时,超孔隙气压力的消散变化不大,超孔隙水压力的消散加快;气相渗透系数变化对超孔隙气的消散产生明显影响,对超孔隙水压力消散影响不大。同时考虑液相和气相渗透系数变化时,土体中超孔隙水、气压力的消散均有明显变化,土体固结速度也相应加快;分析结果对非饱和土固结的进一步研究具有重要意义。     

抛物型方程和Poisson方程参数控制反问题的求解及其应用

提出用脉冲谱技术(PST)求解抛物型方程参数控制反问题和边界元-优化法求解Poisson方程参数控制反问题;推导了算式,给出了计算程式,并分别用这两种方法反演了非均质矩形土坝的渗透系数和新安江大坝坝基帷幕区补强前后的渗透系数.计算结果表明,用脉冲谱法和边界元-优化法求解参数控制反问题是行之有效的,应用于坝工渗流计算,可基本解决坝体和地基渗透系数的反演问题,其优点是,所需附加信息量少,无需大面积的钻孔取样工作,可节省大量投资.     

基于EnKF融合地球物理数据刻画含水层非均质性

含水层非均质性的刻画是模拟地下水中污染物运移的关键。以渗透系数为研究对象,构建了综合集合卡尔曼滤波方法、有效电阻率模型与地下水运移模型的同化框架,通过融合地球物理观测数据与污染物浓度观测数据来推估渗透系数的空间分布。基于理想算例,验证了该同化框架刻画含水层非均质渗透系数场的有效性,并针对不同初始参数信息与观测类型对比了耦合与非耦合水文地球物理方法的适用性。研究结果表明:基于集合卡尔曼滤波方法同化多种类型的观测数据,可有效地推估非均质参数空间分布。当初始信息较准确时,耦合方法的参数推估精度更高;初始信息存在偏差时,非耦合方法有更好的同化效果。由于非耦合方法计算成本较低且对初始信息缺失时适用性更强,在实际应用中可先基于非耦合方法初步估计参数,再利用耦合方法进一步提高参数推估精度。融合多种类型观测数据可有效提高参数推估效果。     

某水工隧洞裂隙岩体高水头作用下的渗透性试验研究

结合某抽水蓄能电站高压引水隧洞裂隙岩体的高压压水试验、常规压水试验和室内试验,分析了裂隙岩体在高水头条件下渗透流量与压力关系所反映的岩体渗透特性变化规律;在定量计算基础上探讨了裂隙岩体渗透系数与压力的相互关系。通过对比高压压水试验、常规压水试验和室内试验得到的渗透系数,分析了环境应力状态和压力变化对渗透系数取值影响的原因。研究结果表明,高水头作用下裂隙岩体的渗透系数明显大于低水压条件下的渗透系数,室内试验渗透系数因应力解除影响而大于原位压水试验渗透系数值。     

渗透系数的空间变异性对污染物运移的影响研究

随机水文地质学方法,较传统的确定性方法而言,是解决非均质含水层中水流和溶质运移问题的一种更为合理的手段。据以往研究,假设渗透系数场遵循对数正态分布,利用直接傅立叶变换方法来生成渗透系数随机场。应用基于随机理论的蒙特卡罗方法,来研究渗透系数的空间变异性对污染物运移结果的影响。实例研究表明,污染物在含水层中运移过程中污染羽的展布范围(二阶矩)随着渗透系数空间变异方差的增大而扩大,而污染羽在空间上的质心位置(一阶矩)基本不受方差的影响,仅取决于渗透系数随机场的均值大小。另外还分析了污染羽在各点的浓度变化方差和变异系数分别随渗透系数变异方差的变化状况。     

岩体渗透特性的渗透张量分析在某水电工程中的应用

针对岩体渗透性能非均质、各向异性显著的特点，采用从裂隙几何参数测量、裂隙分组，到渗透张量计算这一流程，获得裂隙介质三维渗透张量场，达到准确地刻画岩体渗透特性的目地，并在西南地区某水电工程中得到成功的应用。     

甘肃阳山金矿带安坝矿段地下水流的基本特征

阳山金矿区第四系残坡积物分布面积较广,厚度较大。地下水有孔隙潜水、基岩裂隙水和构造带脉状裂隙水三种类型。地下水在各种含水介质中运移时,在宏观与微观上具有不同的规律。借助计算机技术对矿区地下水等水头线进行了模拟,确定了区内地下水流的运移规律。     

含盐土渗透系数变化特征的试验研究

对含盐土的渗透系数进行了室内试验研究.结果表明:在干容重相同的情况下,渗透系数随着含盐量的增加而减小;对同一类型土,随着含盐量的增加,硫酸盐土的渗透系数要比氯盐土渗透系数减小显著;在干容重和盐类相同的情况下,细颗粒含盐土的渗透系数要比粗颗粒含盐土的渗透系数减小显著.在含盐量相同的情况下,同一种土的渗透系数随着干容重的增大而减小.当干容重在一定的范围内时,渗透系数与干容重呈线性关系,但当干容重超过该范围时,渗透系数与干容重呈幂函数关系.     

济南富水孔隙黏性土地层渗透性试验研究

以济南市轨道交通R1线大杨庄站主体基坑降水工程为例,研究表明发育于济南区域孔隙黏性土地层黏性土内具有独特的空间网状孔隙、孔洞结构。通过4种渗透性试验成果对比分析,室内试验、声纳渗流试验测定的渗透系数均较小,与实际地层渗透能力相差很大;抽水试验与回灌试验测定的渗透系数相近,远远大于一般黏性土的渗透性,渗透系数随着回灌压力的增加而呈线性提高,回灌引起周边地下水位上升较小,影响范围有限,符合济南孔隙黏性土地层的富水性强和渗透性好特性,具有独特性和鲜明的区域特点。相关试验成果可以为相关区域基坑降水与回灌设计、施工和泉水环境保护提供参考。     

水动力学参数对非饱和红黏土中溶质迁移的影响

在试验测得桂林和柳州红黏土的水动力学参数的基础上, 根据非饱和土溶质迁移理论模拟两种红黏土中的溶质迁移过程, 分析水动力学参数的影响。试验表明, 桂林红黏土含有比柳州红黏土更好的持水性能, 同样吸力下具有更高的体积含水率, 渗透系数更低, 这主要是因为柳州红黏土具有较高含量的石英矿物, 土的黏性更低。根据初始饱和度为95%, 90%, 85%, 80%下土中的一维溶质扩散计算结果, 发现随着初始饱和度减小, 柳州红黏土的溶质扩散深度增大, 而桂林红黏土则表现出了特殊性, 随着初始饱和度的减小, 扩散锋面出现转折点, 当初始饱和度降低到85%时, 扩散深度反而减小, 其原因是非饱和土的渗流受到吸力和渗透性双重因素控制, 桂林红黏土具有较低的渗透性, 随着初始饱和度降低, 渗透性减小超过吸力梯度增加的影响, 渗透性成为主要控制因素, 渗流速度降低, 而柳州红黏土中渗透系数随饱和度变化不大, 此时吸力梯度为主要控制因素。