利用天然与人工示踪法探测岩体裂隙渗流构造及渗透性研究

本文论述了拉西瓦水电站石门坝址同位素示踪探测岩体裂隙渗流中，所采用的天然示踪法与人工非示踪法以及其基本原理。天然条件下测定孔中及河水中的温度与电导，人工同位素示踪测定单井中测渗透流速、流向、渗透系数及含水层之间的补给关系，注水条件下示踪测定含水层分布、渗透系数及静水头等；以及进行天然流场与人工流场下的多孔连通试验。通过一系列的综合测试研究，查明了该坝址岩体的裂隙渗流网络及其渗透性。     

孔中同位素示踪方法研究裂隙岩体渗流

本文推导了孔中测定岩体裂隙渗透流速、等效力学隙宽的稀释定理及双井混合井流理论，通过对裂隙的渗透流速、流向、吸水量或涌水量等参数的测定，结合裂隙渗流立方定理与稳定流理论，提出了一种确定岩体裂隙渗透系数的示踪方法。     

钻孔与岩体裂隙斜交渗流场井流理论与示踪方法研究

本文论述了钻孔揭露裂隙岩体与裂隙斜交情况下通过示踪方法测定裂隙渗透性及其参数，将稀释测井与示踪测井方法相结合建立了井流理论。推导了双井系统中单裂隙岩体的渗透系数、等效水力隙宽、静水头、影响半径及水力坡度等的计算公式，并将此研究成果应用于大坝的渗流场探测之中。     

多含水层渗流系统电导示踪模型

在利用钻孔测定含水层水文地质参数时,如遇到多含水层情况,需使用栓塞系统对各含水层进行隔离探测,由于现场操作较为不便且钻孔条件要求高,故提出多含水层渗流系统电导示踪模型。在不使用栓塞系统的情况下,考虑含水层涌水或吸水等不同情况,通过测定抽水条件下各含水层的电导率,建立多含水层渗流系统电导示踪模型确定含水层渗透性参数。当钻孔中只存在涌水层时,直接利用电导率曲线面积与溶质质量的比例关系求解出流量;当钻孔中同时出现涌水层和吸水层时,根据溶质质量曲线的斜率可较准确地确定吸水层的位置,再由斜率的变化计算出含水层的流量。基于某工程实例采取3种方法求解各含水层的渗透系数、静水头、渗流速度、导水系数等水文地质参数,结果表明,采用电导示踪模型计算结果与同位素示踪测试及注水试验测试结果吻合较好,且电导示踪模型方法现场操作更为简便,可极大地提高含水层水文地质参数的测定效率。     

裂隙岩体渗流研究中的同位素示踪模型

总结了同位素示踪方法在裂隙岩体渗流研究中的应用，分析了单孔点稀释模型，双井模型及二维交叉裂隙渗流模型的优，缺点，提出了需要进一步研究的问题。     

高压条件下岩体渗透系数取值方法研究

裂隙岩体在高水压条件下的渗透性可以通过高压压水试验获得。高水压状态下裂隙岩体中水流形态及渗流本构律对岩体渗透系数起决定性的影响。针对高水压状态下岩体中渗流形态为紊流和非达西流的实际情况,以高压压水试验中压水孔内的水压力和流量以及渗压孔内的孔隙压力等参量为基础,推导了单孔三段压水法和单孔单段压水法的裂隙岩体渗透系数计算公式。结合某抽水蓄能电站高压压水试验成果深入分析了不同渗流形态下的岩体渗透系数的差异性。研究成果表明,裂隙岩体水流形态对岩体渗透系数定量取值结果影响较大,同时高水压条件下水力劈裂产生也将导致裂隙岩体渗透系数取值的急剧增加。     

多含水层稳定流非干扰多孔混合井流理论及示踪测井方法

本文提出了一种多含水层稳定流非干扰混合多孔井流理论，研究了在不抽水（或不注水）条件下，通过测定多含水层中各层的垂向流速，流向，渗透流速等求解各含水层的渗透系数，静水头、降深与流量的关系等水文地质参数的一种方法、该方法完全是在天然流场下进行渗流场的测试，可以获得比抽水流试验更多的水文地质参数。     

单裂隙层状岩体渗流模型研究

介绍了岩体渗流研究所涉及的渗流介质、岩体结构、分析方法，以及渗透系数；界定了层状岩体渗流模型的材料特性和定解条件，推导了单裂隙层状岩体渗流模型，讨论了应用该模型的方法，以期能为裂隙岩体渗流研究提供些许理论参考。     

应力作用下裂隙岩体渗流特性的试验研究

 对在应力作用下接触型岩体裂隙的渗流基本规律作了研究。通过由天然大理石板人工构成的裂隙模型(仿真模型)进行的试验研究，探索了接触型岩体裂隙在大应力及高水头耦合作用下渗流的基本规律，除试验研究外，并做了数值模型分析，以此与试验结果相互验证。     

含不同倾角裂隙砂岩渗透性能试验研究

针对西南山区水电边坡破碎岩体的渗透特性问题,以锦屏左岸边坡砂岩为例,对岩石试样预制不同倾角的人工裂隙,使用岩石高压渗透仪对其在不同围压和不同渗透压条件下的渗透特性进行试验研究,并对试验取得的渗透系数进行统计分析。试验结果表明,随着渗透压从0. 1 MPa增加至0. 5 MPa,裂隙砂岩亲水矿物受到溶解和冲刷作用逐渐增强从而产生新的渗流通道导致渗透系数增加。围压从2 MPa增加至4 MPa,使得岩石内部的裂隙与孔隙受到压缩闭合,导致渗透系数减小。0°、30°和45°裂隙砂岩的整体渗透系数依次减小,裂隙倾角的增加改变了裂隙渗流通道与初始渗流方向以及围压之间的夹角,还减弱了渗透系数对于围压以及渗透压的响应。     

裂隙岩体二维渗流水力学理论模型研究

本研究主要内容包括 :裂隙岩体随机网络模拟、分形几何描述裂隙岩体参数几何特征、二维裂隙岩体等效渗透系数估算、二维裂隙岩体渗流应力耦合 非耦合模型、三维等效连续介质渗流模型、二维裂隙岩体连续介质与离散介质耦合模型、渗流模型与离散元应力模型耦合分析工程问题等。(1)利用三维裂隙网络随机模拟模型 ,针对乌江构皮滩水利枢纽工程平硐裂隙数据 ,研究其裂隙几何参数的分布情况 ,对其中一个优势裂隙组进行了模拟和检验。在模型中 ,基于蒙特卡罗方法 ,对裂隙隙宽的模拟进行了尝试。并应用分形几何的理论对其网络分维和裂隙数分维进行了研究 ,提出应用分形几何来模拟裂隙岩体中裂隙几何参数的方法。(2 )基于裂隙网络的转形 ,提出了裂隙岩块等效渗透系数的简便算法。与数值计算方法比较 ,其计算更简便迅速。 (3)推导了裂隙渗流和应力耦合的理论关系 ,建立二维裂隙岩体渗流应力耦合 非耦合非稳定流模型和三维等效连续介质渗流模型。耦合模型中应用经典耦合关系进行了计算验证 ,模型可以计算多种耦合关系。 (4)建立二维裂隙岩体连续介质和离散介质耦合非稳定流模型 ,并对其数值算法进行了研究。耦合模型使用离散介质渗透理论描述岩体主干裂隙中的水运动 ,使用连续介质渗流理论来描述岩体次要裂隙及孔     

综合示踪方法探测陡河水库堤基渗流场

从堤基渗流的角度分析陡河水库发生堤防渗漏的原因,阐述了应用人工同位素示踪和天然示踪技术探测陡河水库渗漏的原理和方法,综合分析了陡河水库左坝凤山区段的渗流场特征,证明了水库左坝凤山区段存在的广泛发育的溶蚀现象及由此形成的基岩渗漏通道是造成水库每年大量库水渗漏的直接原因。     

暴雨入渗下裂隙岩体边坡渗流及稳定分析

根据单裂隙饱和-非饱和渗流实验结果，确立了裂隙岩体渗流时饱和度与负压及饱和-非饱和渗透系数与负压之间的实验关系式，进而建立了有暴雨入渗下三维裂隙网络饱和-非饱和渗流数学模型，针对龙滩水电站左岸蠕变体边坡进行了不同工况下的渗流与稳定性分析，并相应给出了其高边坡工程安全施工建议措施．     

典型小流域裂隙岩体渗流补给特性试验研究

采用野外试验,在分析典型小流域坡地地质结构特征的基础上,针对下垫面的非均质性和空间变异性,通过测定坡地岩土的水分变化和流域出口裂隙岩体渗流对降雨入渗的响应,对天然降雨条件下的小流域水量转化特性进行了分析.得到如下结论：裂隙岩体渗流对暴雨过程具有明显响应;岩土二元结构下垫面具有较强的储水和透水功能,为降雨入渗过程中土壤层与裂隙岩体层之间形成暂时饱和区创造了地质条件,这为坡地渗流的集蓄技术提供了理论依据;水分在风化裂隙岩体中的运动存在优先流现象,这说明考虑下垫面的非均质性和空间变异性将有助于正确认识水分在风化裂隙岩体中运动的真实性,也说明等效连续介质模型在风化裂隙岩体中是不合理的.     

矿山岩体压裂控制及裂隙渗流与应力关系分析

为开发矿山地热能,在利用矿山开采过程中自然涌出热水的基础上,提出了压裂矿山热岩石,利用裂隙渗流特性用冷水吸收热岩体能量的方法。通过对岩体开裂力学模型的进一步推导,得出岩块稳定开裂的条件;对失稳状态下裂缝压力进行分析,得到垂直裂缝压力和水平裂缝压力;通过实验,明确裂隙渗透率与静应力的关系;建立了三维裂隙在三向应力作用下的渗透系数及渗流量模型,求得岩体应力对渗透系数及渗流量的影响作用。     

断裂破碎带渗透特性原位测试设备研制及初步应用

断裂破碎带渗透特性参数的有效获取,对高放废物处置库工程布局设计至关重要。以引进的高精度钻孔型FL-24示踪仪为基础,研制出了配套的栓塞封段装置及可视化模块,并将其应用于甘肃北山高放废物处置库预选区断裂破碎带某注浆防渗测段精细化渗透系数获取,以及断裂核部跨孔宏观优势渗流方向分析研究中。初步结果显示,部分断裂内部各单元在注浆作用下整体防渗效果较好,但局部大裂隙封堵失效,仍存在明显渗流,渗透系数范围为1.2×10^-5~1.6×10^-5 m/s;研究区内典型边界断裂走向为其优势渗流方向。最后,对原位断裂渗透测试程中存在的困难及解决途径进行了探讨。     

考虑应力状态的裂隙岩体渗透系数张量计算

渗透系数张量的正确确定是进行大范围裂隙岩体渗流计算的基础.以实测岩体不连续面的几何特征和统计参数为基础,利用立方定律计算渗透系数张量时,还必须进行裂隙粗糙度、裂隙网络连通程度的修正,并考虑应力变化对渗透系数的影响.对取自丹江口水库库区的辉绿岩剪切裂隙进行了不同围压和裂隙水压力下的渗透试验,结果表明:裂隙的渗透系数与净围压的关系符合指数函数特征,而随着裂隙水压力的增大,裂隙面两侧基岩发生附加变形,导致渗透系数增大.在此渗流试验的基础上对渗透系数进行考虑三向应力和裂隙水压力变化的修正后,得到新的渗透系数张量计算公式.对丹江口水库库区某段裂隙岩体渗透系数张量的计算实例表明,修正后的渗透系数张量更符合实际.     

盐锅峡水电站左坝绕坝及台地渗水的同位素示踪研究

利用水库的库水、漏水点的渗水以及水文观测孔的绕坝渗水进行天然有人工同位素的示踪测试，查清了３处渗漏水的渗漏路路径、渗漏层位及渗漏源，为大 定检和维修提供了重要数据。     

盐锅峡水电站左坝绕坝及台地渗水的同位素示踪研究

利用水库的库水、漏水点的渗水以及水文观测孔的绕坝渗水进行天然及人工同位素的示踪测试，查清３处渗漏水的渗漏路路径、渗漏层位及渗漏源。为大坝的定检和维修提供了重要数据。     

我国截渗墙质量检测技术的研究与实践

对目前截渗墙的主要特点与可能存在的质量问题进行了总结,简要介绍了近年来得到研究与实践的一些截渗墙质量检测技术,包括高密度电法、地质雷达法、可控源音频大地电磁测深法、面波法、浅层地震法、工程CT法、垂直反射法、同位素示踪法等,并对各种检测技术的特点进行了分析.在对近年来国内截渗墙检测实践与研究进行回顾与分析的基础上,推荐了采用以可控源音频大地电磁测深法为主,配合地震映像法、垂直反射法或其他方法进行地面检测,以弹性波工程CT方法作为详测手段,条件允许时,用同位素示踪进行墙体渗漏或渗透系数检测的截渗墙质量检测的技术方案.