检索结果-内蒙古大学图书馆

作者：马磊上海交通大学

学位级别：博士

本研究针对含水层中地下水开采及地下构筑物引起地下水渗流环境改变造成含水层变形的问题，应用理论分析、室内试验与数值分析相结合的方法研究其发生机理。通过拓展基于Cosserat连续体理论的Budhu地面沉降模型(以下简称Budhu模型)，建... 详细信息

本研究针对含水层中地下水开采及地下构筑物引起地下水渗流环境改变造成含水层变形的问题，应用理论分析、室内试验与数值分析相结合的方法研究其发生机理。通过拓展基于Cosserat连续体理论的Budhu地面沉降模型(以下简称Budhu模型)，建立了可以分析承压含水层变形的含水层变形拓展模型(以下简称Budhu拓展模型)；通过室内试验证明了地下水开采及地下构筑物对地下水渗流环境的影响规律，同时对Budhu模型及拓展模型中的基本假设进行了验证；通过应用Budhu拓展模型分析上海市第IV承压含水层变形及常州市地面沉降问题。本研究的主要内容与创新性成果如下： (1)提出了含水层水位下降引起的土层中剪应力累积是造成含水层变形问题的主要原因：由于Cosserat连续体理论考虑了介质尺度的影响，可以计算连续体中的非对称剪应力分布，从而适用于研究复杂应力条件下土体变形的问题。 (2)建立基于Cosserat连续体理论的Budhu拓展模型：基于Cosserat连续体理论的Budhu模型可用于分析非承压含水层变形，在该模型变形计算中不仅包含了土层的压缩变形，还考虑了由于应力分布不均匀引起的剪切及扭转变形。通过分析非承压含水层与承压含水层之间的区别，以及含水层水位随时间变化的规律，在Budhu模型的基础上建立Budhu拓展模型。 (3)确立了地下水开采与地下构筑物对地下水渗流环境影响的发生机理：通过室内试验确立了地下水开采与地下构筑物对地下水渗流环境的影响规律，包括含水层水位及渗透系数两个方面。试验结果证明在含水层水位分布较均匀时，采用Budhu和Adiyaman提出的单一多项式拟合最终水位的方法是可行的；当含水层中存在地下构筑物造成水位突变时，采用联立多项式拟合效果更好。同时地下构筑物的存在也会影响一定范围内含水层的渗透系数，根据地下构筑物形式不同而有所区别。 (4)建立了挡桩群存在时含水层等效渗透系数的计算方法：挡桩群对含水层渗透性的影响在减小渗流面积的同时还延长了渗流路径，因此挡桩群的布置形式会影响等效渗透系数的大小。引入等效渗透系数修正系数对基于有效介质理论所得到的等效渗透系数计算方法进行修正，得到考虑布桩形式后的含水层等效渗透系数计算方法。 (5)应用本研究提出的Budhu拓展模型分析上海市第IV承压含水层变形及常州市地面沉降问题，结果如下： ①Budhu拓展模型可以较好地预测含水层变形的大小和趋势。Budhu拓展模型、渗流压缩模型、基于Cauchy连续体理论的轴对称模型三种模型的计算结果表明，传统模型无论从渗流角度或是土层材料性状角度出发，都无法考虑由于水力梯度引起土层中剪应力累积的过程，特别处于低水位处的剪应力值较大，所以对土层变形模拟结果均偏保守。而Budhu拓展模型由于考虑了上覆隔水层固结过程以及含水层中剪应力累积过程，模拟结果较好，并解释了变形滞后于水位的宏观现象。 ②通过对上海市第IV承压含水层变形的分析，验证了长时间的循环荷载不是引起含水层变形的主要原因。通过对常州市国棉一厂到龙虎塘之间的地面沉降的分析，验证了在长距离多井抽水情况下，采用联立多项式拟合水位更为准确。并且在大范围地下水开采时，密集建造地下构筑物会明显加大地面沉降。

关键词：含水层变形地下水开采地下构筑物室内试验数值计算等效渗透系数 Cosserat连续体理论

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西北矿区浅表水系统稳定性控制机理与矿区规划原则——以榆神矿区为例

西北矿区浅表水系统稳定性控制机理与矿区规划原则——以榆神矿区...

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作者：张帅中国矿业大学

学位级别：博士

浅表水系统稳定性作为维系矿区生态系统平衡以实现可持续发展的重要纽带,是煤炭开采动态响应指标及矿区规划的核心。深入研究采动浅表水稳定性控制机理与矿区规划原则对提升我国西北矿区煤炭资源开发的整体性、有序性、系统性、科学性... 详细信息

浅表水系统稳定性作为维系矿区生态系统平衡以实现可持续发展的重要纽带,是煤炭开采动态响应指标及矿区规划的核心。深入研究采动浅表水稳定性控制机理与矿区规划原则对提升我国西北矿区煤炭资源开发的整体性、有序性、系统性、科学性具有指导性意义。本文以岩土、覆岩损伤及渗流特征为基础,提炼了采动覆岩等效渗透系数计算方法,构建了采动浅表水系统稳定性的定量评价模型,提出了动态规划方法保障采动浅表水稳定的矿区规划原则,论文取得了以下研究成果:(1)揭示了采动岩土损伤及渗流演化机理。提出了非均质岩石损伤宏细观表征方法,揭示了非均质、裂隙形态对渗透率影响的内在机理,构建了非均质岩石应力-渗流-损伤-本构模型,定量揭示了不同采动损伤程度岩土层渗透率演化特征。提出了采动覆岩渗透率数值表征方法,实现采动覆岩渗透特性的实时更新。(2)给出了采动覆岩等效渗透系数确定方法。提出了采动覆岩损伤程度数值计算方法,揭示了采动岩土层最大损伤值与采高、岩土层层位的关系,分析了岩土层不同类型裂隙的水流特性,给出了考虑覆岩整体渗透性的岩土层破断损伤的采动覆岩等效渗透系数计算方法,基于改进的采动覆岩变形及三维空间渗透率的动态模型,揭示了采动覆岩等效渗透系数时空演化特征。(3)阐明了采动浅表水系统响应特征及控制机理。提出了采动覆岩等效渗透系数数值化处理方法,构建了考虑浅表水侧向补给、入渗补给及多开采单元浅表水渗漏模型,揭示了不同开采单元影响下浅表水响应特征,探讨了开采高度、煤水间距、恢复时间、开采范围对浅表水系统稳定性的影响机制,阐明了浅表水系统多矿井开采扰动效应。(4)提出了浅表水系统稳定约束下的矿区规划原则。提出了矿区采动浅表水稳定性评价方法,实现榆神矿区不同开采强度浅表水系统稳定性分区,创新出基于动态规划及优化模型的多矿井科学产能布局方法,以榆神矿区为例,构建了基于浅表水系统稳定的矿井布局新模式,量化了榆神矿区典型地质条件矿井布局方案,明确了动态规划方法保障采动浅表水稳定的矿区规划原则。该论文有图185幅,表53个,参考文献251篇。

关键词：保水开采浅表水系统等效渗透系数定量评价模型规划原则

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劣化水泥土渗透特性研究

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水利水电技术（中英文） 2021年第2期52卷 184-193页

作者：白书麒杨俊杰李恩刘浩武亚磊李斯臣中国海洋大学海洋环境与生态教育部重点实验室山东青岛266100 中国海洋大学环境科学与工程学院山东青岛266100 海军后勤部专项工程建设办公室北京100071 青岛水务环境公司山东青岛266000

为研究水泥土的劣化过程,揭示水泥土渗透性随劣化程度的演化规律,通过模拟水泥土在腐蚀场地的形成过程分别制备完全劣化、劣化过渡和未劣化水泥土试样,并实施了一系列的室内渗透试验。试验结果表明:渗透系数从大到小依次为完全劣化水泥... 详细信息

为研究水泥土的劣化过程,揭示水泥土渗透性随劣化程度的演化规律,通过模拟水泥土在腐蚀场地的形成过程分别制备完全劣化、劣化过渡和未劣化水泥土试样,并实施了一系列的室内渗透试验。试验结果表明:渗透系数从大到小依次为完全劣化水泥土、劣化过渡水泥土及未劣化水泥土。完全劣化后的水泥土渗透系数比未劣化水泥土大三个数量级。基于渗透系数沿劣化方向变化规律,推导出劣化水泥土等效渗透系数计算式,并与渗透试验结果进行对比。计算结果表明,等效渗透系数随完全劣化层厚度的增大呈逐渐增大的趋势,随劣化过渡层厚度的增大线性增大,随未劣化层厚度的增大呈逐渐减小的趋势;等效渗透系数随完全劣化层和劣化过渡层渗透系数的增大呈逐渐增大的趋势,最终趋于平稳。研究结果可为腐蚀场地水泥土竖向隔离屏障的设计提供理论依据。

关键词：水泥土劣化劣化过渡层渗透试验等效渗透系数渗流影响因素

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场地土层渗透性差异对砂土液化的影响研究

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震灾防御技术 2024年第3期19卷 558-568页

作者：王浩宇王伟李金宇张晓庆杨研科徐凯放熊文防灾科技学院地质工程学院河北三河065201

目前国内外的砂土液化判别方法主要是基于易液化土层的原位测试资料建立,未考虑其周围相邻土层的渗透性差异。理论上讲,在地震荷载作用下,相邻土层渗透性差异对液化土层超孔隙水压累积具有影响。基于原位静力触探和钻孔资料,建立了新西... 详细信息

目前国内外的砂土液化判别方法主要是基于易液化土层的原位测试资料建立,未考虑其周围相邻土层的渗透性差异。理论上讲,在地震荷载作用下,相邻土层渗透性差异对液化土层超孔隙水压累积具有影响。基于原位静力触探和钻孔资料,建立了新西兰地震中砂土液化场地剖面,分析表明地表液化分布区域与场地土层结构特征显著相关。物理模型试验和数值模拟计算结果表明,高渗透性的砾石土层对相邻液化土层超孔隙水压累积影响显著,其影响程度可以采用土层竖向等效渗透系数表征,等效渗透系数增大时,易液化土层超孔隙水压力累积明显变小,降低了液化势。因此,需要在砂土液化判据中考虑相邻土层渗透性差异因素,进而提高液化判别结果的准确性。

关键词：液化判别土层结构等效渗透系数砂土液化数值模拟

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多孔材料孔隙尺寸对渗透系数影响的数值模拟

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力学与实践 2010年第4期32卷 12-17页

作者：李守巨刘迎曦孙伟吴金花大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室大连116024 大连理工大学机械工程学院大连116024

采用有限元方法数值模拟了多孔材料的孔隙尺寸与等效渗透系数之间的非线性关系.有限元模型中的固体骨架和孔隙根据孔隙率的大小随机生成,模型中的材料参数和单元属性用ANSYS中的APDL参数化语言赋值.根据有限元随机模拟断面的流量分布和... 详细信息

采用有限元方法数值模拟了多孔材料的孔隙尺寸与等效渗透系数之间的非线性关系.有限元模型中的固体骨架和孔隙根据孔隙率的大小随机生成,模型中的材料参数和单元属性用ANSYS中的APDL参数化语言赋值.根据有限元随机模拟断面的流量分布和稳态渗流问题的达西定律,计算在不同孔隙尺寸的等效渗透系数,研究等效渗透系数与孔隙尺寸之间的关系.计算结果表明,在孔隙率不变的情况下,等效渗透系数与孔隙尺寸的平方成正比,该结论与经验公式相一致.而孔隙尺寸不变的条件下,随着孔隙率的增加等效渗透系数近似呈线性增加.

关键词：等效渗透系数孔隙尺寸多孔材料 APDL参数化语言有限元模拟

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塑料排水板处理超软土地基的数值模拟分析

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土木工程与管理学报 2018年第1期35卷 110-116页

作者：董超强苗雨钱志创华中科技大学土木工程与力学学院湖北武汉430074

在含水量高、压缩性高及承载力低的超软土地区,运用塑料排水板堆载预压法进行软基处理可加速地基的排水固结。本文针对霞浦县滩涂地区某超软土地基工程,在PLAXIS二维有限元软件中将塑料排水板分别用排水线和Chai的二维等效方法进行简化... 详细信息

在含水量高、压缩性高及承载力低的超软土地区,运用塑料排水板堆载预压法进行软基处理可加速地基的排水固结。本文针对霞浦县滩涂地区某超软土地基工程,在PLAXIS二维有限元软件中将塑料排水板分别用排水线和Chai的二维等效方法进行简化并做了相应的数值模拟分析。通过分析两种简化模型计算结果,并与现场实测数据进行对比,得出如下结论:(1)路基地表沉降、深层沉降、坡脚处深层水平位移及超静孔压与实测数据较吻合,偏差在允许范围内;(2)对比两种简化模型,说明等效渗透系数方法计算结果可靠,故Chai的二维等效方法可以推广到其他进行塑料排水板堆载预压法的有限元分析中,弥补该类有限元软件进行塑料排水板简化分析的局限性;(3)通过用PLAXIS软件进行数值模拟分析,发现该法降低了传统竖井地基固结理论计算的复杂性,具有一定的适用性,可用于指导同类工程设计与施工。

关键词：塑料排水板超软土地基等效渗透系数超静孔压数值模拟

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基于实测结构面网络的岩体渗流特性分析

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科学技术与工程 2016年第27期16卷 70-76页

作者：李克克章杨松李晓昭南京理工大学土木工程系南京210094 南京大学地球科学与工程学院南京210093

以甘肃北山核废料处置预选场址中的某均质区为研究对象,利用实测迹长与隙宽的关系确定隙宽并根据以往的压水试验资料对隙宽进行修正。基于数字化量测方法获得的结构面网络模型,考虑实际地应力的作用,采用离散元方法进行渗流—应力耦合分... 详细信息

以甘肃北山核废料处置预选场址中的某均质区为研究对象,利用实测迹长与隙宽的关系确定隙宽并根据以往的压水试验资料对隙宽进行修正。基于数字化量测方法获得的结构面网络模型,考虑实际地应力的作用,采用离散元方法进行渗流—应力耦合分析,确定了均质区内各测区的等效渗透系数及主渗透方向。根据现场观测的结构面填充和胶结及以往压水试验的反演,将垂直于最大水平主应力方向的结构面隙宽替换为花岗岩等效隙宽进行渗流分析。此外,提出一种反映实际渗流快慢的等效路径渗透系数,该渗透系数是基于连通路径上不同渗流段渗透系数的综合值。在确定等效路径渗透系数计算方法的基础上,研究了各测区最大,最小等效路径渗透系数及其方向(最短渗流路径)。结果表明,该均质区岩体中真实渗流路径上的等效路径渗透系数明显大于渗流断面上的等效渗透系数,而且往往取决于渗透系数最小的渗流段。

关键词：实测结构面网络等效渗透系数等效路径渗透系数迹长地应力

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水平井开采地下水方案优选的实例研究

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南水北调与水利科技 2013年第4期11卷 105-108,113页

作者：郭倩牟海斌徐嘉璐陈枭萌长安大学环境科学与工程学院西安710054 长安大学旱区地下水文与生态效应教育部重点实验室西安710054

为了合理有效地开采地下水,科学地设计地下水开采方案非常关键。在陕西省北部神木县境内的合河水源地选择了廊道、辐射井和渗流井3种水平井开采地下水方式,每种方式设计了多种开采方案,其中廊道有20种方案,辐射井有2种,渗流井有2种。利... 详细信息

为了合理有效地开采地下水,科学地设计地下水开采方案非常关键。在陕西省北部神木县境内的合河水源地选择了廊道、辐射井和渗流井3种水平井开采地下水方式,每种方式设计了多种开采方案,其中廊道有20种方案,辐射井有2种,渗流井有2种。利用Visual MODFLOW软件,以"等效渗透系数"及"渗流-管流耦合模型"为理论基础,对不同方案进行地下水流数值模拟,并分别计算其平水期和枯水期的取水量。考虑枯水期的衰减程度、施工难度、造价及管理的难易程度等多种因素,最终确定"4眼渗流井开采"为最佳方案,其平水期总开采量为35 400m3/d,枯水期总开采量为27 500m3/d。

关键词：地下水水平井开采方式等效渗透系数渗流-管流耦合模型最佳方案

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渗流井取水数值模拟及应用

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南水北调与水利科技 2013年第4期11卷 97-100页

作者：徐嘉璐陈枭萌郭倩王玮长安大学环境科学与工程学院西安710054 长安大学旱区地下水文与生态效应教育部重点实验室西安710054

天然滤床渗流井取水工程是近年来发展起来的一种集取河流渗漏补给量的新技术,利用河床砂砾石层的净化作用,将河水转化为地下水以获得水资源。渗流井取水时,"渗流井—含水层"多种流态并存,水力条件复杂,边界条件很难确定。现... 详细信息

天然滤床渗流井取水工程是近年来发展起来的一种集取河流渗漏补给量的新技术,利用河床砂砾石层的净化作用,将河水转化为地下水以获得水资源。渗流井取水时,"渗流井—含水层"多种流态并存,水力条件复杂,边界条件很难确定。现以等效渗透系数为纽带将"井管"内外不同介质不同流态耦合起来,建立起渗流井取水的"渗流—管流"耦合模型。将所建模型应用于陕西省绥德县枣林坪水源地渗流井取水工程,计算了当地渗流井取水平水期、枯水期的出水量,最终确定允许开采量为47 600m3/d。计算结果表明建立的模型能够较好地反映渗流井取水时的井流特征,对于指导渗流井取水工程的勘探、设计、施工有着积极的理论指导意义。

关键词：渗流井等效渗透系数 “渗流一管流”耦合模型允许开采量

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新型砌块重力式挡土墙墙体裂隙渗流规律研究

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混凝土 2022年第3期 156-159,163页

作者：张信贵潘政宇严利娥汪海蕾韩伟张懿丹广西大学土木建筑工程学院广西南宁530004 广西交通设计集团有限公司广西南宁530000 广西大学设计研究院广西南宁530004

为了研究新型砌块重力式挡土墙全断面排水规律及墙体裂隙堵塞对排水效率的影响,采用缩尺模型进行试验。试验研究结果表明,水位高度和墙体裂隙率是影响挡土墙排水效率的两个关键性因素。挡土墙等效渗透系数随着水位高度增加而增大;挡土... 详细信息

为了研究新型砌块重力式挡土墙全断面排水规律及墙体裂隙堵塞对排水效率的影响,采用缩尺模型进行试验。试验研究结果表明,水位高度和墙体裂隙率是影响挡土墙排水效率的两个关键性因素。挡土墙等效渗透系数随着水位高度增加而增大;挡土墙等效渗透系数的变化与裂隙堵塞程度呈正比;垂直裂隙排水效果优于水平裂隙,水平裂隙会造成地下水一部分回流,降低挡土墙整体排水效率;设置土工布虽然会对挡土墙的等效渗透系数减小约20%,但可有效防止墙后土颗粒流失堵塞墙体裂隙;挡土墙在堆叠排块时应错缝堆叠,避免出现直缝或堆叠间隙相隔较大。

关键词：装配式挡土墙挡土墙模型试验裂隙渗流挡土墙排水等效渗透系数

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