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．     

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。     

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.     

承压含水层上协调开采底板岩体采动影响规律的观测研究

承压含不层上近距离煤层协调开采是以防止底板突水为目的，减轻底板采动影响程度的特殊开采方法，本根据实际观测资料，论述了通过调控协调开采步距，使下层工作面的超前支承压力与上层工作面应力释放区的张应力迭加，达到支承压力与张应力相对消减，最大限度地减轻工作面底板岩体采动影响程度。     

西安市承压含水层高压渗透模拟试验研究

为了揭示在地下水头升降过程中西安市承压含水层的物理及力学性质,采用自行设计的高压渗透固结试验设备模拟西安市承压含水层中细砂高压渗透,研究了在不同竖向压力和孔隙水压力条件下砂柱应变与时间的关系、应力与应变的关系以及砂样的渗透性,同时对比探讨了试验前后砂样微观结构。结果表明:孔隙水压力降低或竖向压力增大时,砂柱发生压缩变形且表现出分段线性的特点;在一定应力范围内,增大孔隙水压力,砂柱变形几乎没有发生回弹或者恢复。根据试验前后颗粒分析曲线、双目镜照相及电镜扫描照片的对比,可以推断砂样在压缩过程中除产生颗粒滑移和位置调整外,部分颗粒被压碎或压裂,由此导致了砂样在地下水头升降过程中颗粒级配发生改变、渗透系数急剧降低以及砂样在不同应力下表现出的分段线性、粘滞性和部分不可恢复等非完全弹性性质。     

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.     

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．     

煤层底板灰岩含水层突水危险性评价

在对某矿含水层富水性、地质构造、隔水层等影响底板突水因素综合分析的基础上,采用突水系数法和安全水头压力值对4号煤层底板主要灰岩含水层突水危险性进行了评价,分析结果表明,伏青灰岩水对-550m标高以下4号煤层的开采具有突水危险性,而对其他含水层均不构成突水威胁,这为矿井防治水和安全生产奠定了理论基础．     

毛蚶贝壳曲面承压力学特性及断裂机理

以毛蚶贝壳为研究对象,采用力学试验机对鲜体、浸泡体和干体不同含水状态下的毛蚶贝壳进行了曲面承压试验。通过贝壳承压力学试验数据和贝壳裂痕特征及微观结构进行毛蚶贝壳曲面的整体承压特性和破坏规律分析。结果表明,毛蚶贝壳在鲜体状态时曲面承压性能最好,浸泡体由于有机质流失其曲面承压性能下降,干体状态时曲面承压性能最差,且3种状态下贝壳的裂纹扩展和裂痕变化不同。本研究可为贝壳曲面力学性能研究和仿生应用研究提供重要的参考价值。     

定流量下承压层环向非完整井流理论及应用

考虑井壁沿环向一部分不透水,建立定流量下承压层环向非完整井模型,应用Laplace变换和Fourier变换得到井流问题的半解析解,并获得特殊情况下的近似解.基于所得半解析解,分析环向非完整区对流场状况的影响以及影响程度沿径向的分布和随时间的变化.计算结果表明,环向的非完整性使流场产生明显的空间分布差异,会导致定流量井流实验时应用完整井理论估算得到的含水层参数产生偏差.针对这一问题,提出减小误差的方法.环向非完整井的流场特性可用于基坑降水,以增加基坑内的降水深度而减小基坑外的降水深度,通过算例对降水效果进行验证.     

承压水体上开采底板岩层破断及渗流特征

以山西某煤矿承压水体上下组煤开采为工程背景,通过对煤层底板岩石进行全应力-应变渗透性试验及单裂隙渗透性试验,揭示了岩石应力-渗流耦合机理,获得了断裂面渗透系数的定量关系式;采用离散元流固耦合模拟方法,对承压水体上煤层开采底板岩层的应力状态及渗流特征进行模拟分析.结果表明:底板岩层"四带"中的渗透性均与水平应力密切相关,其中:直接底板受工作面矿压影响严重,岩层中的水平应力杂乱无章,破坏带厚度约13m;奥灰含水层顶部岩层为低围压区,容易形成奥灰水楔劈裂导升机理,导升带厚度为17m左右;底板中部层位受采动矿压及底板承压水直接影响相对较小,此带中水平应力自上而下呈递增状态,有效隔水层带厚度38m,是底板的关键阻水层.     

承压水基坑突涌的水力劈裂

突涌是基坑工程施工过程中常遇的主要灾害之一。现有的承压水基坑突涌稳定分析方法均不能反应突涌破坏机理。从水力劈裂的机理入手,建议承压水基坑突涌问题应考虑应力-渗流场耦合作用。在Biot固结理论基础上,建立了基坑突涌分析水力劈裂耦合模型,考虑了土体物理力学性质的动态演化。试图通过分析工作面推进过程中基底土体应力场和渗流场的变化,来判断突涌发生的可能性。研究结果表明：突涌始于基底隔水层所发生的张拉破坏,基底周边是发生突涌的危险位置;渗透弱面(初始张拉裂缝)的水压楔劈效应所导致的水力劈裂为基坑突涌提供了通道;高水压力的存在是突涌发生的前提条件,高水力梯度的产生是基坑突涌的根源。     

深基坑工程监测分析方法

在深基坑的开挖过程中,对基坑支护结构、基坑周围的土体和相邻的构筑物及周边环境进行综合、系统的监测分析,才能对工程情况有深入的了解,确保工程顺利进行.结合立丰购物广场基坑监测的工程实际,针对围护结构的水平位移、地表和地下管线及建筑物沉降、建筑物裂缝的开展情况、地下水位和基坑环境等进行了监测,并依据监测数据对该工程做出了安全性评价.指出了深基坑工程监测中需注意的两个问题并提出了改进意见.     

武汉地铁岳家嘴车站深基坑降水技术应用

本文以正在新建的武汉地铁四号线一期地铁换乘站——岳家嘴站深基坑降水工程为实例,结合该工程的实际特点：复杂的基坑结构围护设计、工程地质、水文地质和周边环境等,详细介绍了武昌临长江和沙湖地区承压水位较高、地层渗透系数大等工程地质与水文地质特性。然后针对该工程的实际特点进行了详细的基坑降水计算与设计,制定了该基坑工程的降水方案,评估了基坑降水对周边环境的影响,并对降水井的构造、施工工艺流程以及运行时的保障措施进行了简要介绍。最后,通过对施工降水运行期间的各种监测点的合理布置以及监测数据的采集、整理与分析,对整个基坑的降水效果与基坑安全风险进行了全面分析,实证了该基坑施工降水方案的可行性,希望能对类似大型工程基坑降水施工提供参考。     

深基坑逆作法施工地表沉降规律分析

以天津某交通枢纽深基坑工程为例,通过基坑开挖过程中周围地表竖向位移的实测资料分析,对比了基坑不同开挖方法下周围地表沉降的特点,总结了基坑开挖对周围地表沉降的影响因素,并提出控制沉降的措施.     

某软土深基坑降水开挖地表沉降及影响因素分析

基于某软土地铁站深基坑工程项目,依据勘察与抽水试验数据采用有限元软件Midas GTS建立三维模型,研究渗流-应力耦合作用下基坑降水开挖过程中孔隙水压力及地表沉降变化规律,分析土体渗透系数及降水深度、降水速率等设计参数对地表沉降的影响。研究表明:基坑降水开挖使得地下水渗流路径呈降落漏斗形,基坑底部出现凹弧形等孔压线;地表最大沉降点与基坑的距离约为降水深度的1.0~0.75倍,孔压消散是地表沉降的主要因素;最终降水深度每增加1 m相应地表最大沉降量增加约2 mm,采取回灌措施比未采取引起的基坑周边地表最大沉降小26.2%。     

深基坑降水对周围建筑物沉降的影响

深基坑降水对周围建筑物沉降的影响应用有限差分程序FLAC3D的流固耦合功能和三维数值模型分析了基坑降水时影响周围地表及建筑物沉降的主要因素,包括地表建筑物的存在与否、建筑物与基坑的相对位置、基础特性(如基础面积、埋深、刚度和基础形式等)以及相邻建筑物的相互作用等.计算结果表明:建筑物的附加应力场及其基础形式对地表沉降预测有影响,不考虑建筑物的基础形式时,对于浅基础建筑物,预测结果偏小,对于桩基础建筑物,预测结果偏大;浅基础建筑物的最大沉降及最大差异沉降与基础的埋深和刚度有关,埋深增加时,最大沉降减小,但最大差异沉降会有所增加,刚度增大时,二者都会变小;相邻建筑物的影响取决于建筑物与基坑的相对位置,在基坑轴线方向的影响要大于平行基坑边缘方向的影响.     

基坑开挖及降水对坑外地表沉降的影响

考虑降水、支护结构变形以及基坑隆起3个因素引起的基坑周围土体的沉降,根据降水引起土体沉降的机理,运用修正的分层总和法单独计算出由降水引起的周围土体沉降。通过研究基坑开挖引起坑外土体沉降的规律,推导出由基坑开挖引起的坑外土体沉降理论公式。把降水引起的沉降及基坑开挖引起的沉降进行叠加,加入修正系数,最终以简化的理论公式合理地计算出基坑周围土体沉降。具体工程验证表明,推导的理论解析解与实测数据十分接近,能有效预估基坑周围土体沉降,为施工方案编制提供可靠的理论依据,最大限度减少基坑施工对周围环境的影响。