强烈非均质裂隙介质优先流及其工程意义——以HN地下水封洞库为例北大核心CSCD

在地下洞库工程建设中,低渗岩体内发育的节理密集带、断层等空隙中通常形成优先流,从而对洞库涌水量与储品水封安全性造成严重影响,因此裂隙介质优先流的识别、工程风险评估以及防渗控制研究具有重要意义。以HN地下水封石油洞库为例,使用FEFLOW地下水模拟工具的非结构化剖分技术对优先流潜在通道进行了精细的几何刻画,建立了工程场区尺度的地下水水流模型,并对施工期中优先流防渗处置不同工况下洞库涌水量与储品水封安全性进行了模拟分析。结果表明：优先流是影响洞库围岩中地下水的流场形态以及洞库涌水量的重要因素,断层、节理密集带等不连续面是主洞室涌水主要的充水途径,优先流形成的涌水量占据主洞室总涌水量的60%以上。在地下工程施工期间做好优先流通道的防渗处理是必不可少的工作。     

地下水封洞库分层施工工作面污染物扩散规律的数值模拟研究

为保障超大断面地下水封洞库群内的施工环境,提高施工通风效率,依托某石油储备地下水封洞库群工程,以超大断面地下水封洞库分层施工为研究对象,采用三维数值计算方法对地下水封洞库超大断面施工通风管的竖向位置以及距离掌子面的水平距离对工作面污染物浓度分布的影响进行了数值模拟研究。结果表明:地下水封洞库分层施工过程中,通风管竖向位置高于工作面时会导致部分新鲜风直接从上层区域流出,且通风管的竖向位置与工作面齐平时通风效果最好;污染物的排放速率随着通风管距离掌子面水平距离的增大呈现先增大后减小的变化规律,将通风管布置在距离掌子面水平距离为15 m时可获得最佳的通风效果。     

封洞库低渗介质地下水渗流场数值模型的参数反演

在地下水数值模拟工作中,模型参数是影响数值模型计算准确度的关键因素。对于低渗裂隙介质场,传统的参数分区方法很难准确地刻画低渗裂隙介质场的非均质性,因此需要利用有效的方法优化数值模型参数,使其计算结果更加准确、可靠。建立了烟台某地下水封洞库的低渗介质地下水渗流场数值模型,并对模型中的关键参数——岩体渗透系数进行了参数反演,得到了模型中两个关键层位的岩体渗透系数场。结果表明:研究区岩体渗透系数表现出强烈的非均质性,丁烷洞库在-94～-100m深度上形成了强渗透带,造成丁烷洞库地下水涌水量偏大。参数优化后的数值模型的计算精度进一步提高,能够准确地刻画地下水封洞库的运行状态。     

试井理论在洞库水幕效率试验中的应用

在低渗透性岩体中建造地下水封洞库需要水幕系统保证密封性,而单水幕孔及整个水幕系统的效率高低是判断地下水封洞库密封性的重要标准.通过水幕效率试验,可以获取洞库岩体的渗透性参数,预测水幕孔效率,并设计提高水幕系统效率的方案.运用试井理论以实测压力恢复曲线和压力导数曲线来识别和选择模型,用标准曲线进行拟合,能够将非常微小的地下水流动状态敏锐地捕捉,并进行准确地解释.将该理论应用到洞库水幕效率试验中,结果表明:其解释资料可准确获取低渗透性岩体的渗透性参数,有效预测水幕孔效率,提高低效率孔水幕效率,为地下水封洞库水幕系统方案设计提供技术支持.     

西南某水电站洞室群开挖对坝头边坡的敏感性分析

文章通过对水电站洞室群开挖的研究,在Midas/GTS软件的帮助下,用数值模拟的方法进行了水电站洞室群开挖对坝头边坡的敏感性分析,模拟了水电站的坝头边坡在洞室群开挖下的位移和应力的变化,得到了洞室群开挖对坝头边坡的影响的一些数据,得出了一些自己的结论,即洞室群的开挖对坝头边坡的影响主要是在断层附近,必要时应该进行一定的支护措施,而且根据地质条件的不同,影响程度也有一定的改变。     

绿洲土地利用对地下水矿化度时空变化影响的定量评估

绿洲土地利用对地下水矿化度时空变化影响模拟的关键在于如何在模型中体现土地利用的影响。论文在已建立对流－弥散溶质运移方程模拟地下水矿化度模型的基础上,把土地利用对地下水矿化度的影响视做地下水矿化度模型的源汇项,作为面上因子处理,并且把土地利用对地下水溶质变化的影响方式归纳为两点：入渗水把溶质带入地下水体和排泄地下水带走溶质。入渗水带入地下水的溶质数量就是从土壤剖面中淋洗到地下水的盐分,可以用试验确定一定入渗水量下土体脱盐率的方法计算。地下水排泄带走的溶质数量可以用排泄的地下水量与其矿化度积的方法计算。土地利用单元的土体含盐量和地下水矿化度用GIS和FEFLOW结合计算。入渗水带入地下水的溶质数量和排泄水带出地下水的溶质数量的和即为土地利用单元上的源汇量。把模拟结果与历史情况结合分析,证实预测的地下水矿化度变化趋势与历史上类似的土地利用引起的地下水矿化度结果是比较符合的,证明这种处理土地利用对地下水矿化度影响的原则和方法是可行的。而且说明目前的土地利用模式发展下去会导致地下水矿化度的上升,将导致土地盐渍化程度加重,从而影响到土地利用。     

岩爆灾害及其防治

1引言在铁路隧道建设、水电、交通洞室开挖、煤矿开采等工程实践中，在一定条件下常会发生岩爆现象。岩爆灾害是围岩体失稳后弹性变形能突然释放而造成岩块飞落或岩块喷射的一种物理现象。这种现象在高地应力区域开挖地下洞室过程中尤为突出。根据胡海涛院士“论地质灾害与防治”一文对地质灾害的定义及其类型划分，岩爆灾害属于地质灾害的一种地下采掘灾害。岩爆灾害的发生，影响工程的正常施工，对施工设备和财产造成破坏，并危及人身生命安全。比如，挪威Sima地下电站中的岩爆曾使2～3吨重的巨石从一侧墙上喷射出来，击中20米之外的另一…     

地应力对高放废物黏土岩地质处置库洞室群稳定性影响的数值模拟

世界上尚无建成投入使用的高放废物(指高水平放射性废物)地质处置库,世界各国的高放废物地质处置库仍是一种概念设计,总体设计思路基本是一致的,主要包括地面设施和地下设施设计两部分。目前主流的高放废物地质处置库地下设施的设计是以"井字形"巷道列阵的形式布置于地下,基于此类洞室群地下结构特征,以我国高放废物黏土岩地质处置库预选区(塔木素预选区)为工程地质背景,结合该预选区地应力场分布特征,针对比利时高放废物黏土岩地质处置库地下设施的概念设计模型,运用ABAQUS数值仿真软件对该高放废物黏土岩地质处置库洞室群主巷道洞轴线方向与最大水平主应力的夹角在0°～90°变化条件下,洞室群周围围岩位移场、应力场和塑性区的分布规律进行了数值模拟研究。结果表明:塔木素预选区受水平、垂直应力作用的影响均较显著,初步认为该预选区地应力分布特征可能具有一定的层控性;为减小地应力对高放废物黏土岩地质处置库稳定性的影响,地质处置库洞室群主巷道洞轴线方向应与地应力方向呈一定的角度;以比利时高放废物黏土岩地质处置库地下设施的概念设计为例,当地质处置库洞室群主巷道洞轴线方向与最大水平主应力夹角a为45°左右时,地质处置库洞室群的稳定性最好。我国目前尚未提出高放废物黏土岩地质处置库的概念设计模型,该研究可为我国高放废物黏土岩地质处置库的设计提供参考。     

岩体质量对地下洞室围岩稳定性的影响

在现场调查的基础上,通过对西南某电站地下厂房洞室群围岩岩体质量的分析评价,采用三维有限元数值分析方法,对比分析不同岩体质量条件下,洞室开挖后围岩的二次应力场、变形场和塑性破坏区的差异。较全面地讨论了岩体质量对地下洞室围岩稳定性的影响。     

地下洞室松动圈的研究方法与现状

地下空间的开发和利用是当前岩土工程发展的重要趋势之一.地下洞室是开挖在岩土体中作为各种用途的构筑物,地下开挖后,破坏了岩土体天然应力的相对平衡状态,引起围岩应力的重新分布,因此,地下洞室稳定性分析的重要内容之一是确定围岩应力的大小.围岩应力受诸多因素的影响,松动圈是重要的影响因素之一.文中比较详细地介绍并分析多种松动圈的确定方法,并对各种方法的优缺点进行简要评述,同时介绍了未来研究的方向.     

Monitoring in Building Road Tunnel Across Coal Measures

<正>In some cases coal measures, goaf, big caves, and huge faults, as well as high initial stress cannot be avoided in road tunnel excavation. These geological features may make it more difficul practical tunnel construction. So it is necessary to take strong precautious measures against gas outburst, water bursting and roof fall in a tunnel across coal measures with risk of gas outburst. The techniques, such as advance drilling exploration, multiple-cycle shallow depth hole controlled blasting, reinforced supporting, which include concrete grouting and twice supporting, and monitoring measures are often applied in the construction of tunnels and satisfied results are achieved. Results in this paper can help others to get experiences in road tunnel construction with similar geological features.     

污染的孝妇河对其流域裂隙水化学环境的影响

根据孝妇河的纳污情况选择了３个断面，定期采样分析监测河水水质．对１９８９—１９９６年的监测结果的分析整理得到河水化学组分含量的变化特征．从水量和水质两个方面证明了引起河流污染的主要原因是矿坑水的排入．研究了河水与裂隙水之间的接触关系，发现两者之间不仅存在联系通道，而且裂隙水的水头明显低于河水水头．说明河水可以渗漏的形式补给裂隙水，引起裂隙水的污染．同时也从水化学的方面找到了污染的河水影响裂隙水化学环境的证据．     

基于GMS和ArcGIS的地下水库库容计算——以大庆西部地下水库为例

根据承压含水层中地下水组成包括重力水和弹性释水两部分的特点,本文综合利用GMS软件和ArcGIS软件对大庆西部地下水库库容进行了计算,方法简便,结论可靠。可以为地下水库库容求解提供技术支持。     

三江平原水田灌溉-排水过程中铁形态变化及输出贡献

采集三江平原农田灌溉地下水、稻田积水、渠系排水、土壤侧渗水,并采用切向超滤技术分离水体中不同形态铁,分析在灌溉排水及地下侧渗水中铁的迁移特征,并估算水田排水中铁的输出贡献.结果表明,在灌溉排水过程中,铁主要以低分子量形态和酸性不稳定形态迁移,地下水中Fe2+含量占可溶态铁的80.45%;地下水抽取到稻田后Fe2+含量显著降低,络合态铁含量升高,稻田积水中络合态铁占可溶态铁的75.50%;稻田积水排入渠系后,络合态铁中不稳定弱配位铁含量降低13.58%,其他铁形态变化不大.稻田积水通过地下侧渗进入渠系,随侧渗水体深度加深,Fe2+含量升高,络合态和胶体态铁含量降低,地下侧渗水向渠系水主要提供络合态和胶体态铁.三江平原湿地水田化改变了水体中铁的输出形态,同时,排水过程中铁的输出也对河流形成补给,水田灌溉排水过程可溶态铁的输出通量约为390kg.a-.1km-2,输出系数为0.186,灌溉-排水过程中残留在稻田土壤中铁的量约为1460kg.a-.1km-2,残留在排水渠系土壤中铁的量约为250kg.a-.1km-2,这对三江平原水土环境产生了深远影响.     

基于不确定性的水资源优化配置模型及其实证研究

针对城市水资源系统中存在的不确定性,将可信性模糊机会约束规划模型与区间规划相结合,提出了不确定环境下的可信性模糊-区间线性规划(FILP)模型,将其应用于某城市水资源优化配置与科学管理中,构建了城市水资源优化配置FILP模型.该模型以城市的经济、社会与环境的可持续发展为目标,以供需水量等为不确定性约束,以各水源在各子区不同部门间的分配为决策变量,利用改进的风险显性区间规划算法进行求解得到一定置信度和意愿水平下的水资源优化配置风险-收益权衡方案.实证研究表明,该模型反映了不确定性因素对水资源系统收益的影响,能够为实际的优化决策提供方法支持.     

地下水封石洞油库岩爆灾害预测评估——以某地下水封石洞油库实际工程为例

地下水封石洞油库属于大型地下工程,岩爆灾害是施工过程中可能引发的地质灾害之一。本文以某地下水封石洞油库实际为例,介绍了建设场地地质灾害危险性评估中岩爆灾害预测方法。借鉴目前国内外岩爆判别的主要方法,并依据拟建工程场地实际情况,选用岩体初始应力及岩石单轴抗压强度作为定量评估指标,对岩爆灾害进行预测评估。根据宏观分析与定量评价结合的方法最终确定岩爆灾害程度。     

淮北平原“四水”转化模型实验研究与应用

论文基于野外实验,采用五道沟实验站和杨楼实验区1965-2007年长系列资料,考虑土壤水垂向运动和再分布、冠层截留、蒸发、填洼、大孔隙、潜水排出补给地表水等要素,采用野外实验数据逐步细化和确定参数,提出淮北平原集总式“四水”转化模型,并提出一种新的冠层截留量年内分布确定方法。模型物理意义明确,对资料的要求较低,实用性较强。模型在杨楼流域应用结果表明,模拟流量过程线精度较高,在潜水位变动过线的拟合上效果较优,在径流过程和土壤含水量的拟合上表现较好。通过模型逐年计算统计,得出杨楼实验流域1991-2007年逐年及多年平均“四水”转化定量关系,为该区水文预报和作物水利用提供技术依据。     

填埋场排水层结构对其渗透性能的影响

垃圾填埋场存在着因渗滤液收集和排水系统渗透性能减弱而失效的问题,威胁着填埋场的安全稳定及其周边地质环境。因此,研究填埋场排水层结构及其渗透性演变规律对垃圾填埋场的正常运营及其对周边环境的影响评价具有重要现实意义。以相似理论为基础,采用现场垃圾渗滤液作为渗流流体,对比分析了2种结构排水层、3个渗流段的排水孔隙度和渗透性的演变规律。研究结果表明:渗滤液在单粒组结构排水层渗流时,第3渗流段渗透性的变化滞后于第2渗流段及第1渗流段;砂砾粒径较渗流深度对排水孔隙度的影响作用更大;砂砾粒径越大,排水层淤堵的发生时间越晚;在排水层中间段设置粒径较大的砂砾层,可以减缓排水层渗透性的降低速率。     

基于不确定性分析的太湖水体多环芳烃的生态风险评价

利用概率法[蒙特卡罗抽样(monte carlo sampling,MCS)和拉丁超立方抽样(latin hypercube sampling,LHS)]、区间分析法、模糊数法和方差传递等不确定性处理方法,分析了太湖水体ΣPAH8生态风险的不确定性,量化了不确定性因素影响的太湖水体ΣPAH8的生态风险.结果表明,基于概率理论的MCS和LHS模拟结果为太湖水体ΣPAH8危害商值的概率分布,危害商值的平均值分别为0.37和0.35,90%的置信区间分别为(0.000 18,0.89)和(0.000 17,0.92),超过临界值1的概率分别为9.71%和9.68%,敏感性分析表明毒性数据对ΣPAH8商值概率分布的影响较大;区间分析结果表明太湖水体ΣPAH8危害商值范围为0.000 17～0.99;模糊数计算得到可信度为0.9对应的太湖水体ΣPAH8危害商值的区间值为(0.001 5,0.016 3);方差传递结果表明太湖水体ΣPAH8的危害商值在90%置信水平下的置信区间为(0.000 16,0.88),各种不确定性分析均表明PAHs的生态风险较低.通过各种方法比较,基于概率理论的不确定性处理技术更适合太湖水体PAHs的生态风险评价,可为水体有机污染物的风险管理和控制提供科学依据.     

黑河下游河道渗漏规律研究

黑河下游河道都是天然河道,断面不规则,属宽浅型沙质河床,河道渗漏量大。下游的天然生态正是由于河道的渗漏水量补给地下水来支撑天然植被的生长,所以河道的渗漏对于下游生态意义重大。而对于黑河下游河道渗漏情况,长期以来没有系统地进行监测,利用常规的渗透系数法无法计算,目前大多是估计或者简化处理。论文根据水量实时调度和长系列水资源配置的需要,根据断面流量相关关系对其渗漏规律进行分析,分别得到了短期实时调度考虑河道前期水情状况影响下的河道渗漏规律以及长系列水资源配置情况下平均的渗漏规律。