济南承压含水层场地单井常压回灌试验研究

单井常压回灌特性作为地下水回灌的一项基础研究内容,对其研究的成果将为基坑降水回灌及地下水资源保护提供有力的技术支持。文章针对济南典型多层承压含水层的非均质场地,通过不同的回灌布置方式,进行单井回灌的常规和精细试验,获取真实场地条件下回灌井内动水位水头差、日回灌量、观测井水位变化等试验数据,并分析单井常压回灌能力和影响范围的理论与试验结果。结果表明:承压含水层单井回灌量与井内稳定水头差呈线性上升趋势,同时当回灌量增大到一定程度,井内稳定水头差增长趋缓,实际与理论计算的水头差差距增大;同场地条件下单井常压回灌量约为抽水量的30%～50%,常压回灌效率较低;实际回灌影响半径远小于理论计算值。     

变水头作用下承压含水层地下水波动解析解研究

使用傅里叶变换方法提出一种变水头作用下承压含水层地下水波动通用解析解,并基于叠加算法,探讨上述通用解析解在"L形"和非"L形"河口海岸地表水-地下水交互作用解析中的应用.研究结果表明:对一维不同水头变化影响下的含水层地下水波动问题,通用解析解计算结果与经典解析解/MODFLOW数值解拟合较好,通用解析解能够有效反演不同边界水头变化驱动下的地下水位波动;"双潮"影响下河口地区地下水位变化可分解为河口潮和海潮对地下水位影响一维问题的叠加,提出的近似解析解能有效反演"L形"和非"L形"河口海岸含水层地下水变化过程.     

堆石体渗透特性的试验研究

研究表明堆石体的级配特征对其渗透特性有很大影响，在渗流速度较大时应对达西定律加以修正，结合作者提出的堆石体颗粒的概率统计分布模型，建立了堆石体颗粒含量与渗透系数之间的经验关系式，把渗透率、堆石体颗粒几何平均粒径和粒径分布函数的标准差有机的结合起来。     

地下水源热泵含水层水头分布及温度场的模拟分析

为使地下含水层能量更好为实际工程所用,进一步保护地下水空间,通过对地下水源热泵系统地下含水层中渗流场的分析,建立一抽一灌(对井抽灌)系统和一抽两灌系统地下水渗流数值模型,应用数值模拟方法对地下含水层渗流场水头分布及温度场进行模拟分析。结果表明:在相同的运行周期内,一抽两灌系统温度场的影响半径相对较小,并且抽灌井周围的等水头线分布较疏,水头变化缓慢,更利于地下水的回灌。尽量使回水井远离取水井,可以有效避免热贯通现象的发生。     

土工织物覆砂渗透特性试验研究

土工管袋是由充填砂及袋体材料共同组成的非均质结构,其渗透特性较充填砂有所区别.作为管袋系统渗流机制研究的基础,利用有、无土工织物覆砂条件下的渗透试验探究土工织物对充填砂渗透特性的影响.通过对比有、无土工织物覆砂条件下的渗透系数及砂颗粒的运移规律发现:土工织物对于砂料中的细砂颗粒的流失具有抑制作用,并可与砂料形成稳定的反...     

基于离散元筛分模拟的道砟级配修正的研究

选取8种常见不同形状的道砟颗粒模型进行振动筛分模拟,探讨了颗粒形状对模拟中预设级配与过筛后真实级配之间误差的影响,并对级配曲线进行修正。结果表明：球形颗粒的预设级配曲线与筛分后真实级配曲线相一致,但不规则形状颗粒的筛后真实级配曲线会相应产生偏大或偏小型误差,偏差幅度与道砟形状相关;粘聚体颗粒存在的内部孔隙,其最小投影面相较同体积的球形颗粒更大,每层筛板的真实过筛率最低。通过对比过筛前后级配曲线和统计各粒组的界限粒径平均偏差值,然后对初始生成级配的界限粒径进行修正,从而使筛后的真实级配更加接近预设级配。通过筛分模拟标定真实级配方法可适用于不同颗粒形状及级配的离散元试样。     

渗透变形中相似性问题的颗粒流模拟

在离心试验中进行渗流试验一般采用原型土,由于土样没有和模型同比缩放,导致试验中流体流动不遵循流体动力学相似准则.在分析离心试验结果的基础上,对照流体动力学相似准则,提出通过调整颗粒粒径和流体材料参数,获得模型和原型的完全相似.由于颗粒粒径和流体材料参数调整具有一定的难度,根据离散单元法的特点,考虑采用颗粒流程序对离心试验中的渗透变形问题进行模拟.数值模拟结果表明模型和原型中的流场可以实现较好的相似,与理论及试验结果一致.说明采用颗粒流程序进行离心试验是可行的,同时为颗粒流在涉及渗流过程的离心试验中进一步运用提供了参考.     

承压含水层上采煤突水危险性评估研究

为了评价岩层阻水性能、确定导升带高度,准确评估不同地质和采掘条件下承压含水层突水危险性,实施了井下钻孔水压致裂综合测量,并采用数值模拟方法评估了带压开采突水危险性．实际观测表明,泥岩、粉砂岩、中砂岩、灰岩阻水性能由大到小,导升高度则由小变大;模拟结果显示,当隔水层厚度较大且没有垂向导水构造时,正常地层不会发生奥灰突水;当存在陷落柱时,随着采面推进向陷落柱接近,采矿扰动导致柱体内应力集中及集中范围不断加大,柱体内岩层裂隙活化不断加强,当采动应力集中带与柱体内应力集中带之间煤岩柱不足以抵抗地下水压力时,即发生突水．     

充填复垦土壤水分竖直运动模拟研究

应用直立柱状模型模拟研究了煤矸石和粉煤灰两种充填模式下覆土层土壤水分运动特点,把充填复垦土壤水分运动过程分为3个阶段和4个层次,并通过与全部充填土壤情况下水分动态对比找出其差异性.把监测数据与应用竖直一维动力学模型计算得到的水分分布规律比较,找出了充填层对覆土层土壤水分动态产生影响的本质原因,并对充填煤矸石和粉煤灰复垦的土壤水分动力学参数进行修正.结果表明：充填煤矸石和粉煤灰复垦的土壤水分动态与正常土壤不同源于煤矸石和粉煤灰的颗粒级配与土壤的差异;覆土层土壤与充填料孔隙的差别大,其保持水分的能力反而较强,煤矸石充填不会导致覆土层水分大量渗漏.     

砂砾石坝料渗透特性试验研究

结合乌鲁瓦提工程,针对乌鲁瓦提砾石料的级配特性,通过试验研究,结果表明处于骨架颗粒孔隙中的细颗粒在水流的作用下极易产生移位和流失,而使砾石料的整体渗透特性发生变化;细颗粒的移位及流失不会使骨架颗粒产生有影响的变位     

不同评价方法比较研究——以天津大港区地下水有机污染评价为例

针对研究区承压含水层地下水有机污染特性,选择了石油、烃类气、阴离子合成洗涤剂、COD和BOD5项有机指标作为评价因子,采用目前比较常用的4种不同评价方法:综合指数法、模糊数学法、层次分析法和灰关联度法对研究区地下水进行有机污染评价,采用GIS技术将评价结果进行展布,并对4种不同方法评价特点和评价结果进行了分析比较.     

濮阳市李子园地区潜水含水层中COD的分布及衰减规律

濮阳市李子园地区河渠水质受到不同程度的污染,其中以三里店沟水污染最为严重,严重威胁地下水水源地水质安全,主要污染因子有COD、BOD、氨氮、挥发酚、石油类和大肠菌群等.在水文地质条件研究的基础上,通过数值模拟对三里店沟水COD在潜水含水层中的分布及衰减规律发现:构成COD的物质在潜水含水层中迁移缓慢,COD衰减梯度较大,为0.89 mg/(L.m).目前对该水源地的地下水质影响不大,但仍要加强水资源保护,以免污染程度增大.     

高承压富含水层人工强制解冻温度场数值分析

在含水层跨江跨海盾构隧道施工中,盾尾刷破坏后如何更换是目前需要解决的关键问题.结合杭州庆春路过江隧道盾尾刷更换工程,利用ADINA大型有限元软件建立三维数值模型人工强制解冻温度场进行数值模拟,研究了温度空间分布及温度随时间变化规律,并对影响解冻温度场的因素进行敏感性分析.通过数值模拟和现场原位实测的对比分析,得出了强制解冻温度场的发展规律:人工强制解冻的时间随着土体导热系数的增大而延长,随土体容积热容量的增大而延长,随着循环热水温度升高而缩短,随着土体相变潜热的增大而延长,缩短了承压含水层中封水更换盾尾刷后盾构机重新推进的时间.     

基于数字信号处理技术的地下水资源管理模型研究--以西北某水源地规划管理模型的建立为例

根据地下水资源管理模型响应矩阵法的建模思想，一般的二维承压含水层系统可分解为两个承压含水层子系统，一个为由人工干扰作用下的，另一个为由天然补径排条件作用下的．本基于数字信号处理技术和方法的基本理论，证明了前为线性时不变(LTI，Linear Time Invariability)系统，并应用LTI系统响应特征的卷积表示法，论述了将地下水流离散系统通过响应矩阵与规划管理模型进行耦合的方法．最后，建立某水源地规划管理模型，计算结果表明数字信号处理技术可应用于地下水资源优化配置和管理。     

铬矿砂抗金属渗透机理的研究

采用SEM，EPA及微区X-光衍射等先进检测手段，对铬矿砂与金属液界面相互作用的显微结构，烧结行为等进行了分析，表明铬矿砂高温下发生了以固相烧结为主的高温烧结，形成的Cr,Fe,Mg,Al等组成的尖晶石表面致密烧结层是其抗金属渗透的原因所在，并为大型铸钢件面砂国产化提供了理论依据。     

气雾两相受限射流特性的研究

本文采用自由射流理论研究了有限空间中气雾两相射流的流动特性,考虑雾相的存在对气相流速的作用,并由此推出了受限气雾两相流气速分布和雾相浓度分布计算方法,结果表明雾滴的卷入对气流的流动起到了阻滞作用,使其流速减小,在此基础上对受限射流在排出口附近存在的分离面进行了讨论,并采用单颗粒动力学模型求解了雾滴的速度分布,得知当雾滴的直径dp=5μm,在距喷嘴出口30mm的地方将雾滴加入到出口气速u0=140m/s的气相射流中时,雾滴在15mm左右的距离内就能被加速与气流等速,最后经过实验论证得知模型计算值与实验值吻合较好,该模型能较好的体现有限窨中的气雾两相射流特性。     

咸水体修复过程中含水层物理堵塞试验研究

针对山东半岛大沽河下游咸水体修复过程中含水介质物理堵塞的问题,采用室内模拟试验,系统研究了悬浮物质量浓度和粒径对咸水体含水介质物理堵塞的影响,并通过测定人工回灌过程中渗透系数的时空变化,定量分析和评价含水介质物理堵塞的机理和程度。结果表明:悬浮物质量浓度和粒径是影响含水介质渗透性的关键因素; 在悬浮物质量浓度分别为50、100、200 mg·L^-1的条件下,含水介质的等效渗透系数分别为其初始值的38%、20%和10%; 随着注入悬浮物质量浓度、注入时间的增加和入渗深度的减小,相对渗透系数不断减小; 悬浮物的粒径越小,迁移距离越大,造成渗透系数下降区的厚度越大; 随着悬浮物粒径的不断增大,粒径大的颗粒容易被截留在表层,造成表层渗透系数下降幅度增大,其余各层渗透系数下降幅度随深度增加而减小。     

承压含水层地下水稳定流的有限层分析

有限层法是一种对空间某一方向进行数值离散，而在其余两方向采用连续函数的半数值半解析方法．该方法能有效地将三维问题简化为一维问题求解，从根本上解决了常用数值分析方法在模拟三维地下水运动时存在的计算工作量大、占用内存多、耗时大等缺点．文中基于有限层法的优点，推导了以伽辽金法结合贝塞耳函数为基础的层状非均质各向异性承压舍水层的稳定流有限层方程，并编制了相应的计算程序．通过对2个经典算例的数值解与解析解对比分析，验证了该方法的正确性．     

北京地区多层含水层中施工降水诱发地面沉降的实时预测

施工降水诱发地面沉降是当前主要岩土工程风险之一,对于以多层含水层为典型水文地质特征的北京地区,这类问题尤为突出.为准确而便捷地进行该类问题预测,首先基于渗流理论和有效应力原理,分析了多层含水层区降水过程中不同层位的压缩量变化规律及主要影响因素,并建立了相应的渗流-压缩耦合数学模型;根据地下水赋存与运动原理,结合北京地区水文地质特征,提出了采用主控含水层来确定耦合模型下边界的新方法,实现了渗流和地层压缩2个物理力学过程在特定地质条件下的耦合,在保证模型科学性和工程精度的同时,降低了实际分析工作的难度,提高了分析模型的实用性;在弱透水层释水率这一重要模型参数取值方面,根据地下水动力学和相关实测资料,研究了既有计算公式存在的误差及其主要原因,并结合北京地方经验,提出了相应的修正方法,进一步提高了模型分析精度.最后,以北京地区某实际工程为例,进行了多层含水层中降水诱发地面沉降的精细模拟,并对数值结果合理性进行了分析.     

Experimental Study on Penetration and Perforation of Laminated Kevlar

The penetration behavior and perforation characteristics of Kevlar/Epoxy laminates with various thickness in quasi-static and ballistic perforation penetrated by steel projectiles with different noses are investigated. Quasi-static tests are conducted on MTS810 testing system. The results indicate that global deformation is the major mechanism of energy absorption and woven laminates exhibit larger energy dissipation than that of angleplied laminates. Therefore, the woven laminates have better quasi-static penetration resistance. Ballistic tests with velocity of 200 - 700 m/s are executed by using a powder gun with 7.62 mm barrel. Comparing ballistic experimental results with those under quasi-static condition, both the perforation performance and the failure modes are related closely to the speed of penetrator. Quite different from quasi-static tests, ballistic tests indicate that thick angle-plied laminate targets are even better than woven laminates in resisting ballistic impact. It is observed that the damage zone of the laminate is localized highly with the increasing of the impact velocity and correspondingly, the failure modes are more manifold. The shape of projectile noses affects the impact resistance of laminated Kevlar significantly in the range of velocity around the ballistic limit.