渗流条件下地下水含盐量对基坑坑底冻结温度场影响的数值模拟

地下水含盐量不同会影响土体的热力学性质,探究渗流条件下地下水含盐量对基坑坑底冻结温度场的影响,可为市政地下工程、矿井工程、海底隧道建设等提供科学依据。运用COMSOL水热耦合模块对含盐量不同的地下水基坑坑底冻结温度场发展规律进行研究,通过对比冻结壁的厚度和路径分析得到渗流条件下地下水含盐量对基坑坑底冻结温度场的影响规律。研究结果表明：当地下水含盐量>3%时,渗流对基坑坑底冻结帷幕的形成影响较大,相较于上游,下游区域受到的影响更明显;随着地下水含盐量的增加,积极冻结40 d后冻结帷幕温度逐渐升高,降温速率逐渐减慢,形成的冻结帷幕厚度也逐渐变薄,含盐量越高,冻结效果越差,降温速率越慢。     

三排管非均质冻结壁弹塑性分析

为了分析深厚冲积层三排管冻结壁的力学特性,根据冻土弹性模量E、黏聚力c与冻结温度之间的函数关系以及三排管冻结壁的梯形-抛物弓等效温度场模型,将冻结壁视为材料性质沿着径向呈分段函数变化规律的厚壁圆筒,推导出了三排管非均质冻结壁的弹性区与塑性区应力的解析表达式,并给出了冻结壁承载力与塑性区相对半径之间的关系。根据淮南某矿区冻土的力学参数,利用提出的三排管非均质冻结壁计算方法对该矿区进风井冻结壁进行了力学特性分析,计算结果表明:三排管非均质冻结壁的径向应力随着相对半径r的增大而增加,而环向应力在冻结区间Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ呈现不同的变化规律。对比分析三排管均质与非均质冻结壁的承载力计算结果可知,利用均质冻结壁计算方法得出的弹性极限承载力计算结果偏大,因此基于该结果的冻结壁设计方法存在一定的风险性,而非均质冻结壁的计算结果更加符合冻结壁实际的受力情况。研究成果可为深厚冲积层多排管冻结壁的设计提供一定的理论参考。     

隧道工程混凝土水化热与冻结壁相互影响研究——以甘肃引洮供水一期工程为例

通过数值模拟与现场实测对比,探寻冻结法隧洞施工中衬砌混凝土水化热温升与冻结壁温度场相互影响的规律。研究结果表明,在初期支护的钢拱架外部木背板及喷混凝土形成的保温层作用下,二次衬砌混凝土浇筑后水化热对冻结壁的影响深度仅有30~100 mm,只有表层冻土温度短时间内升至零度以上,而后迅速降到零度以下;虽然二次衬砌混凝土受到外部冻结壁低温影响,但混凝土内部温度仍能升至28℃以上,混凝土外表面温度在浇筑20 d后降至零度以下,表明混凝土强度增长基本不受影响。数值模拟与现场实测结果基本吻合,相关成果对类似工程研究及设计和施工有一定参考价值。     

单向冻结条件下硫酸钠盐渍土的冻结温度试验研究

硫酸钠盐渍土具有明显的随季节温度变化而发生土体结构改变的特性,给工程造成较大危害。为了研究单向冻结条件下硫酸钠盐渍土的冻结温度特性,在室内配制初始含水率分别为15%、17%、19%、21%,含盐量分别为0%、1%、2%、3%、5%的硫酸盐渍土试样,采用可控温冰柜进行单向冻结试验。结果表明：(1)同一土体,不同位置处冻结温度相同,但达到冻结温度所需时间存在略微差异。(2)初始含水率和含盐量对硫酸钠盐渍土冻结温度有很大的影响,当硫酸钠含盐量为1%和2%时,冻结温度随初始含水率的增加呈“先陡后缓”型变化趋势,并在最优初始含水率时达到最大值,之后冻结温度随初始含水率变化曲线趋于平缓;当含盐量较高(5%)时,冻结温度随初始含水率增加近似呈线性增加趋势。(3)硫酸钠盐渍土冻结温度随含盐量的增加而降低,且盐量为1%～2%时,不同初始含水率土体冻结温度及达到冻结温度所需时间随含盐量均呈“归一性”变化趋势。在计算硫酸钠盐渍土冻结温度时,应将硫酸钠溶液视为非理想稀溶液。在同一初始含水率条件下,对硫酸钠含盐量与冻结温度按三次多项式进行拟合吻合度较高。该研究成果可为硫酸盐渍土地区工程建设提供参考。     

人工冻结砂土热力耦合模型分析

针对饱和砂土在单向冻结过程中的温度及其冻胀发展问题,基于多孔介质传热与固体力学理论,利用有限元数值计算软件Comsol Multiphysics,建立多物理场耦合下的热力耦合模型.在考虑单向冻结过程中热传导和对流传热的基础上,建立热力耦合方程,基于试验不补水的条件下,考察不同冷端温度下冻结砂土温度场和冻胀量的发展趋势....     

东台沿海垦区水体含盐量分析

本文根据东台沿海垦区河水与地下水含盐量为实测资料,分析该区域水体含盐量的时空分布及其演变规律,为水资源开发利用规划、管理和保护提供依据.     

单管冻结温度场演变规律分析及试验验证

为了研究土中水相变（潜热）热传导过程中冻结温度场演变规律,构建了稳定线性冷源作用下单管冻结相变温度场模型,由变量替换法求得冻结温度场随冻结时间演变规律近似解析解,同时利用指数积分函数解析式表达了冻结区和未冻结区的温度场分布,并将理论解析解与冻结槽试验结果进行比对。研究表明：理论与试验结果误差在合理范围内,验证了瞬态冻结温度场分布近似解析解的有效可靠性;单管冻结锋面半径和冻结时间有着平方根关系;冻结温度场在时空维度上服从对数分布,且曲线曲率随冻结时间的增加而逐渐减小。研究成果对认识稳定线性冷源作用下冻结管周围不良地基土温度场演变规律和指导冻结法施工技术有重要意义。     

流量及含盐量对污水脱盐性能的影响

研究了流量与含盐量对电吸附脱盐的影响,把不同流量的脱盐率进行了对比,分析了流量与脱盐率、单位制水能耗的关系.通过调整进水的合盐量,考察电吸附的抗冲击能力,并对出水pH值变化的规律进行了分析.     

引洮7~#隧洞TBM卡机脱困冻结施工热固耦合分析

基于考虑相变的热固耦合理论,以引洮7#隧洞TBM卡机脱困施工为背景,运用大型有限元分析软件ANSYS14.0对该TBM脱困过程的冻结施工进行模拟,研究了先竖直冻结、后水平冻结条件下温度场的形成过程,以及在温度应力和重力共同作用下实施脱困后关键点的位移变化。结合现场监测数据,分析了冻土帷幕形成过程中关键点处温度变化规律。结果表明:冻结锋面在水平冻结进行约35 d首次相交,再经过30 d积极冻结后,冻结帷幕达到2.7 m的设计厚度。在冷媒温度保持-21℃左右的条件下,进行65 d的维护冻结后即可进行脱困作业。开挖后55 d,洞身断面顶拱、底拱、侧拱均发生不同程度的变形,变形量在10-4m数量级,属极小变形,说明冻结施工有效地抑制了地层变形,但要使冻结强度达到设计标准,必须严格控制冻结时间和冷媒温度。本工程的工程实践为类似工程提供借鉴。     

基于广义开尔文模型的冻结壁和井壁共同作用下冻结压力解析解

冻结压力大小是深厚冲积层冻结法凿井外层井壁结构设计计算的重要依据。在冻土单轴蠕变试验基础上,采用广义开尔文流变模型,以及弹性-黏弹性对应原理,建立冻结壁位移场黏弹性方程;然后考虑冻结壁与外层井壁及外围未冻土体的相互作用,推导出了作用于外层井壁上的冻结压力的数学表达式。计算结果表明:在外层井壁砌筑后的前10 d,冻结压力的理论公式计算值与实测结果平均值相差较大,约0.5 MPa;在20 d后,冻结压力趋于稳定,两者差值的绝对值在0.2 MPa以内。总之,冻结压力的理论计算值与实测结果的偏差绝对值在10%以内。因此冻结压力的理论计算公式是比较符合实际的,此公式可为冻结井的外层井壁结构设计提供依据。     

The influence of diffuse pollution on groundwater content patterns for the groundwater bodies of Germany.

Commissioned by Germany's Working Group of the Federal States on Water Problems (LAWA) the authors developed a procedure to define natural groundwater conditions from groundwater monitoring data. The distribution pattern of a specific groundwater parameter observed by a number of groundwater monitoring stations within a petrographically comparable groundwater typology is reproduced by two statistical distribution functions, representing the "natural" and "influenced" component. The range of natural groundwater concentrations is characterized by confidence intervals of the distribution function of the natural component. The applicability of the approach was established for 17 hydrochemical different groundwater typologies occurring throughout Germany. Based on groundwater monitoring data from ca. 26,000 groundwater-monitoring stations, 40 different hydrochemical parameters were evaluated for each groundwater typology. For all investigated parameters the range of natural groundwater concentrations has been identified. According to the requirements of the EC Water Framework Directive (article 17) (WFD) this study is a basis for the German position to propose criteria for assessing a reference state for a "good groundwater chemical status".     

地下水对修正后地基承载力的影响分析

结合例题,针对地下水对修正后的地基承载力影响进行了分析,通过5种工况的计算分析,得出相应结论,对工程设计提供一定参考和借鉴.     

抗滑桩对滑坡地下水径流影响分析——以湖北省兴山县石佛寺滑坡为例

石佛寺滑坡是位于长江一级支流香溪河左岸的一大型滑坡,滑坡地下水具有自由水面,属潜水。为治理该滑坡,在滑坡体上设置了抗滑桩,并在滑坡体前缘回填压脚,抗滑桩实施后,滑坡原有的地下水径流、排泄条件发生改变,地下水泄流量较施工前减少了约81%,给当地居民饮水带来困难。分析了抗滑桩对滑坡地下水径流影响的原因,并提出滑坡居民引水工程方案设计建议。     

地下水人工回灌和停采对地面沉降控制的影响分析

地面沉降是全世界主要的工程地质灾害之一,而地下水超采是造成地面沉降的主要原因之一。为研究地下水人工回灌和停采对北京平原地面沉降的影响,采用三维地下水模型和情景设计法,设计3个情景(保持现状、人工回灌和地下水停采)对北京平原区域及沉降中心的沉降速率进行模拟。结果表明:保持现状、人工回灌和地下水停采等情景下北京平原在2015、2020和2030年的区域地面沉降分别为24 mm/a左右、12. 7～23. 2 mm/a及12. 4～23. 7mm/a,沉降中心地面沉降分别为39. 30～158. 62 mm/a、21. 09～165. 83 mm/a及16. 5～162. 95 mm/a;人工回灌和地下水停采对研究区地下水水位和含水层储存量的恢复以及地面沉降的控制有显著的促进作用,但地下水停采的效果要优于人工回灌的效果;只有综合考虑社会经济发展和地面沉降控制,才能既控制地面沉降的恶化,又保证北京平原社会的可持续发展。     

基于数学统计模型的山体地下水位影响因素分析

地下水是地下工程设计考虑的关键因素之一,直接关系到岩土工程的稳定性及结构安全。工程运行期大量地下水位实测数据信息,如实反映了工程运行状态和周围环境,对地下水分析评估和工程安全性评估十分重要。通过建立监测数据定量分析数学统计模型,对大量长序列实测数据采用回归拟合方法,获得地下水分布及其主要影响因素。以天荒坪一级抽水蓄能电站为例,利用运行20年以来的实测数据,对工程区域地下水分布及其渗流影响因素进行了分析评价。研究成果对工程实测数据分析、地下水分布、防渗效果评价、运行管理等有重要参考意义。     

应用数值技术揭示开采地下水对河道径流量的影响

利用VisualMODFLOW软件,模拟河流基流的减少、河流入渗的增加两个过程在抽水期间和抽水后期的地下水位场变化,直观的揭示了开采地下水对河道径流量的影响.得出:开采是导致研究区下游地下径流排泄量呈现逐年减小的趋势.从整体水均衡来看,模拟区含水层2001年至2004年都处于负均衡状态,说明该区地下水已出现超采现象.     

地下水对灵泉露天矿边坡稳定性影响分析研究

在详细分析灵泉露天矿水文地质以及实验室试验数据的基础上,对疏干措施前后,地下水对灵泉露天煤矿东帮边坡稳定性进行了分析研究。结果表明:不进行疏干排水,东帮边坡将处于不稳定状态,通过采取疏干措施,即:设置3号疏干井、468深井泵以及528水圈、508水圈、468水圈后,减小了地下水对东帮边坡稳定性的影响,东帮边坡处于稳定状态。     

人工鱼礁开口比对流场效应影响的三维数值模拟研究

采用CFD技术,模拟得到了开口立方体人工鱼礁绕流的三维水流场。通过速度场模拟结果分析,揭示出了流场效应随开口比变化的规律:1上升流最大速度与来流速度的比、上升流平均速度与来流速度的比、以及上升流最大高度与礁体高度的比均随开口比的增大而降低;2背涡区的尺度随开口比的增大而显著降低,当开口比为0.1和0.2时,在礁体背流面后端形成尺度较大而速度很小的尾涡区,而当开口比为0.5和0.6时背流面后端已无明显旋涡区。此外,模拟结果也揭示出上升流特性参数和速度场分布图案几乎不受来流速度大小的影响。     

尾矿堆场对地下水及其水质影响的联合模拟研究

矿产资源开发利用后的废弃物堆场常处水文地质条件复杂、区域内外边界不规整的地带。为了客观评价堆场渗漏对地下水及其水质的影响,本文提出了适宜于复杂水文地质条件、复杂内外边界条件的地下水与地下水中污染物分布规律联合模拟分析的非构造网格FVM数值模型,通过在某化工行业尾矿堆场渗漏评价的具体应用,取得了很满意的结果。     

地下水人工回灌颗粒沉积研究进展

颗粒堵塞是影响地下水人工回灌效率的主要因素,揭示地下水人工回灌过程中引起颗粒堵塞发生发展的颗粒沉积机理规律,为减少回灌堵塞、提高回灌效率的研究提供技术支撑。对已有关于回灌颗粒堵塞现象和颗粒沉积理论机制的研究进行了综述。结果表明：现阶段相关研究不能定量地观测颗粒堵塞的微观物理过程,颗粒堵塞机理与颗粒堵塞现象间的内在联系不完全清楚,跨尺度耦合研究不充分。