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含圈闭气体的地下水流称为准饱和流,准饱和流中的圈闭气体对含水层渗透系数有重大影响。通过柱试验开展了粉砂、细砂、中砂和粗砂4种介质圈闭气体饱和度与准饱和渗透系数关系的研究。结果表明:圈闭气体饱和度明显受介质的粒径影响,在细粒介质中圈闭气体饱和度明显较大;4种介质圈闭气体饱和度在0~15%范围内,准饱和渗透系数与完全饱和相比减少了32.82%~56.38%,且准饱和渗透系数与圈闭气体饱和度之间可表达为一个负线性相关的经验公式;该公式与Faybishenko公式等效,但形式简单,参数较少,使用方便;准饱和渗透系数的变化规律可概化为圈闭气体占据了原有的有效孔隙,造成原有效孔隙度减少,从而使渗透系数减小。利用该理论,Kozeny-Carman方程能较准确地描述准饱和渗透系数的变化规律,而基于哈根-泊肃叶方程的渗透系数公式则存在较大误差,不适用于描述准饱和渗透系数;试验结果证明了室内测定饱和渗透系数时排除圈闭气体的必要性。 相似文献
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假定准饱和黏土由饱和基质（土骨架和水）和封闭气体组成,采用饱和基质塑性体应变和气体塑性体应变作为硬化参数以反映准饱和黏土的塑性硬化行为,在综合考虑气体溶解系数随温度和水中含盐量变化、预固结应力随封闭气体的变化等关键因素的基础上,基于临界状态土力学理论提出了可以反映封闭气体气压变化对准饱和黏土力学影响的弹塑性本构模型。模型共计10个材料参数,均可通过等向压缩试验和三轴剪切试验获得。通过与已有试验数据对比分析,结果显示本模型可以较好地模拟准饱和黏土在不排水应力路径下的应力-应变关系、孔隙水压力发展以及饱和度的演变规律;所建立模型形式简单,参数易于确定,为准饱和黏土地基中岩土工程问题的设计、计算及灾变控制提供了重要的理论基础。 相似文献
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内源瞬态荷载作用下圆柱形孔洞的动力响应解答是土动力学的经典问题之一。已有研究大都假设孔洞周围土体为理想弹性介质或完全饱和多孔介质。然而,实际工程中不存在完全弹性和完全饱和土体。分别视衬砌结构和周围土体为弹性材料和准饱和多孔介质（饱和度 95%）,根据牛顿第二定律、达西定律和Biot波动理论推导出准饱和土体的控制方程。根据边界条件导出衬砌和土体的位移、应力和孔隙压力的Laplace变换空间的解答。利用反Laplace变换数值计算方法,将解答转换为时域解。分析了饱和度对衬砌位移、应力和孔压的影响,结果表明,当95% 99%时,饱和度对径向位移和切向应力的影响较小;99% 100%时,饱和度对径向位移和切向应力的影响较大;但饱和度对孔隙压力的影响远大于对径向位移和切向应力的影响。得出位移、应力和孔压沿径向的衰减规律,当95% 99%时,饱和度对径向位移和切向应力沿径向衰减影响较小,99% 100%时,饱和度对径向位移和切向应力沿径向衰减影响较大,但饱和度对孔压沿径向的衰减影响远大于对径向位移和切向应力沿径向的衰减。 相似文献
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人工回灌补给滨海含水层是海水入侵修复经常采用的工程措施,然而人工回灌条件下滨海砂质含水层经常出现渗透性显著降低的现象,其含水介质渗透性的时空演变规律仍不清楚。本文以青岛市大沽河下游咸水入侵区含水层砂样为研究对象,通过利用不同尺度的室内砂柱淡咸水驱替试验,对定水头和定流速条件下人工回灌咸淡水驱替过程中砂质含水层渗透性的时空演变特征进行了研究。结果表明：当淡水驱替咸水时含水介质的渗透性会发生显著变化,整个砂柱的渗透性先降低后回升,原因是回灌过程中砂柱中的黏土矿物发生释放、迁移、沉积;定水头条件下,在砂柱的前半段存在一个淘空区,渗透系数是初始渗透系数的1.6~2.0倍,砂柱其它部分渗透性是先降低再轻微回弹;定流速条件下,砂柱的渗透系数随时间的变化均呈现先降低后升高趋势,且砂柱各段离入水口的距离越远其渗透系数的值越小;砂柱黏粒含量的变化规律与渗透性的演化特征相吻合。研究成果可为人工回灌治理滨海含水层海水入侵提供一定的科学依据。 相似文献
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粘弹性准饱和土中球空腔的动力响应 总被引：2，自引：0，他引：2
从工程实际出发,采用粘弹性两相介质模型,考虑土骨架的粘性以及流体与固体之间的耦合作用,利用Laplace变换求解了粘弹性准饱和土中球空腔的动力响应问题,得到了变换域内的解析解。借助数值Laplace反变换,数值分析了粘弹性准饱和土中球空腔动力响应的位移、应力及孔压的变化规律。为分析地下结构动力响应提供了一种有效的方法,模型符合工程实际,有一定的工程应用价值。 相似文献
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土体渗透性参数的测定是解决与水有关的岩土工程问题的关键所在。为使现场原状土体饱和渗透系数的测定更为准确,通过一种易于安装和固定的防蒸发型双环入渗仪,研究黄土的入渗规律与特点,试验结果表明:黄土的入渗分区可分为饱和区、湿润区与干土区,其中饱和区的入渗深度约占总入渗深度的1/2,而湿润区土体的饱和度在70%以上,这一特征与Green-Ampt入渗模型的假设较为接近,但在应用基于Green-Ampt模型的规范法（SL237-042-1999）求取黄土的饱和渗透系数时,发现该法会高估黄土的饱和渗透系数。因此,结合Green-Ampt入渗模型与土水特征曲线主要增湿路径的特点,提出了能合理测定现场黄土饱和渗透系数的双环入渗法,对Green-Ampt入渗模型参数加以修正,即直接采用干土区的初始基质吸力水头值,且该值由张力计实测或由主要增湿曲线求得;需采用入渗试验前期的平均入渗率;所对应的湿润锋发展深度需经由水分传感器实测而得。研究结果表明该法能合理估算现场黄土的饱和渗透系数。 相似文献
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人们对循环加载频率f对饱和石英砂液化特性的影响已进行大量的不排水循环试验研究,但循环加载频率f对饱和珊瑚砂液化特性的影响尚未引起重视。为探究f对饱和珊瑚砂液化特性的影响,针对中密、均等固结的饱和珊瑚砂试样,开展了f=0.01～1.00 Hz、循环主应力路径90°跳转的系列不排水循环剪切试验。试验表明：孔压比ru和广义剪应变γg的增长速率随f增大而降低,到达初始液化所需的液化次数NL随f增大而增大;不同循环加载方式引起的广义剪应变幅值γga与峰值孔压比rumax存在事实上的唯一性关系,且γga可表示为以rumax为自变量的正切函数;f的增大会减弱试样的剪胀性。引入单元体循环应力比USR作为施加于试样的循环应力水平指标,USR-NL关系曲线随f的增大而移向右上侧,不同f的USR-NL关系曲线均服从相同形式的负幂函数。这意味着饱和珊瑚砂的抗液化强度随f的增大而增大。 相似文献
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介绍了三峡花岗岩体裂隙毛管压力-饱和度试验。试验采用互不溶混驱替法。试验结果表明,在渗流基本特征方面,裂隙非饱和渗流毛管压力-饱和度关系曲线与空隙介质水分特征曲线具有相似性,如毛管压力-饱和度关系曲线的滞后现象;湿润流体(水)的排泄曲线具有进气压和束缚水饱和度;非湿润流体的吸湿曲线具有残余饱和度。这种相似性表明,孔隙介质非饱和渗流的研究成果可用于裂隙非饱和渗流,孔隙介质水分特征曲线的解析模型,可用于研究裂隙毛管压力-饱和度关系曲线和拟合毛管压力-饱和度排泄曲线的试验数据。 相似文献
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Johannes Holocher Frank PeetersWerner Aeschbach-Hertig Markus HoferMatthias Brennwald Wolfgang KinzelbachRolf Kipfer 《Geochimica et cosmochimica acta》2002,66(23):4103-4117
The formation of an excess of dissolved gas (“excess air”) in quasi-saturated media was studied by analyzing and interpreting dissolved noble gas concentrations in laboratory column experiments. Using quartz sand filled columns of 1 m length, two different experimental designs were realized. In the first, groundwater recharge was simulated by a unidirectional vertical water flow through the columns. In the second, groundwater level fluctuations in an aquifer zone without active infiltration were reproduced by cyclic water level fluctuations in the columns. The reproducible generation of excess air under these defined, near natural conditions was successful. Partial or complete dissolution of air bubbles entrapped in the quartz sand could be identified as the mechanism responsible for the generation of excess air. Depending on the experimental design, supersaturation of the dissolved atmospheric noble gases ranging between 1.4% ΔNe and 16.2% ΔNe was found. The measured noble gas patterns were interpreted using inverse modeling and conceptual gas exchange models and were compared to results of numerical simulations of gas bubble dissolution in water filled soil columns. The gas composition in most of the samples resembles either unfractionated pure atmospheric excess air or is fractionated in accordance with closed-system equilibration between entrapped air and surrounding water. In addition to the amount of entrapped air, the hydrostatic pressure exerted on the entrapped air bubbles is the dominating parameter responsible for the total amount of dissolved air. The composition of the excess air component is controlled by the water flow regime, the bubble size distribution, the initially dissolved gas concentrations and the initially entrapped gas composition. 相似文献
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近十多年来天然放射性镭(Ra)同位素在水环境、水资源研究领域越来越受到重视,Ra同位素应用在海底地下水排泄估算、湖泊水均衡计算、地下水年龄研究、地下水地表水污染源解析等方面取得了重要的研究成果,这得益于Ra同位素测试技术的发展和对Ra地球化学性质认识的深化。Ra的固液分配系数(Kd)是影响Ra在土壤和含水层中迁移的关键参数,正确认识Kd是利用Ra同位素精准示踪水文过程特别是地下水循环过程的决定性因素。本研究对前人报道的地下水中Ra的Kd值分布范围进行了综合分析,并探讨Kd值的主要影响因素。发现天然环境下Kd值的变化范围为0.1~1×106 mL·g-1,最大值和最小值之间相差7个数量级。水的盐度、pH值和沉积物中铁(Fe)的含量等对Kd具有显著影响。总结了Ra的Kd值的确定方法,把不同研究者提出的方法归纳为氡(Rn)平衡法、热动力学吸附平衡计算法、实验法和离子交换法,分析了各种方法的优缺点。 提出建立精准的水溶液中Ra的α离子输入反冲项测定方法,优化分析计算流程,提供准确获得Ra的Kd值的技术思路。本研究成果能够为Ra水文地球化学性质研究及其在水文过程中的应用提供参考和技术支撑。 相似文献
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为进一步研究地下水曝气原位修复技术的影响因素,采用室内实验的方法系统地研究了含水介质对原位曝气技术修复地下水污染的影响。研究结果表明:大量水相中的柴油在曝气的开始阶段被去除,随着时间的延长,污染物去除率不断增加,但增加的幅度逐渐减小。污染物去除率与时间关系曲线符合对数曲线规律,相关方程为y=alnx+b,R2=0.802 4～0.907 1,相关性较好。含水介质的渗透系数对地下水污染修复的影响较大,渗透系数与污染物的去除率基本呈正相关关系,渗透系数越大,污染物的去除率越大;含水介质密度与污染物去除率基本呈负相关关系,含水介质密度越大,污染物的去除率越小。 相似文献
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CO2在地下深部咸水含水层地质封存的多种封存机理中,束缚气封存的潜力很大,可占封存总量的30%左右。残余气饱和度是评价束缚气封存量的一个十分重要的参数。通过测定不同成分盐水驱CO2的残余CO2饱和度,对不同咸水含水层的束缚气封存潜力进行定性的评价,进一步为深部咸水含水层的CO2封存量的评估提供了参数依据。同时也对深部咸水含水层CO2地质封存的工程选址和目标含水层的选择具有一定的指导和借鉴意义。实验使用饱和CO2的蒸馏水、NaCl溶液、CaCl2溶液以及NaCl和CaCl2的混合溶液(质量比1∶1),溶液质量浓度都为10%,驱替饱和CO2的岩心,最后计算残余CO2饱和度。饱和CO2的溶液驱替CO2的过程可以分为两个阶段：活塞式驱替和携带式驱替。实验结果显示,4种液体驱替实验的残余CO2饱和度由小到大依次为：蒸馏水、混合溶液、NaCl溶液、CaCl2溶液。结果表明：在界面张力和流体粘性共同作用下,界面张力对岩心中CO2驱替效果的影响起主导作用;这3种类型盐水中,Cl-Ca型水束缚气封存潜力最大,其次是Cl-Na型水,Cl-Na·Ca型水最差。 相似文献
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在野外水文地质调查的基础上,采集青岛市大沽河下游咸水入侵区砂样,首先对含水介质的粒度和矿物组成进行了分析,然后通过室内砂槽模拟试验,对咸淡水驱替过程中含水介质的渗透性变化规律进行了研究。结果表明,当咸淡水相互驱替时,含水介质的渗透性会发生显著变化,这种变化主要是由于驱替液盐浓度的变化,使得伊利石、高岭石和绿泥石等非膨胀性粘土矿物经释放、迁移、絮凝和沉积,从而重新分布所引起的。含水介质渗透性的变化具有明显的非均质性,即位于距入水处不同水平距离以及不同高度处的含水介质,其渗透性变化规律有所不同。 相似文献
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A poroelastic numerical model is presented to evaluate three-dimensional consolidation due to groundwater withdrawal from desaturating anisotropic porous media. This numerical model is developed based on the fully coupled governing equations for groundwater flow in deforming variably saturated porous media and the Galerkin finite element method. Two different cases of unsaturated aquifers are simulated for the purpose of comparison: a cross-anisotropic soil aquifer, and a corresponding isotropic soil aquifer composed of a geometrically averaged equivalent material. The numerical simulation results show that the anisotropy has a significant effect on the shapes of three-dimensional hydraulic head distribution and displacement vector fields. Such an effect of anisotropy is caused by the uneven partitioning of the hydraulic pumping stress between the vertical and horizontal directions in both groundwater flow field and solid skeleton deformation field. Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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研究抗生素在浅层地下水中不同相态间的分布特征,对于了解抗生素的行为特征及评估其危害具有重要的意义。本文利用三维荧光淬灭法研究了胡敏酸(humic acid, HA)对磺胺嘧啶(sulfadiazine, SD)在地下水中不同相态间分布规律的影响及相互作用,探讨了HA浓度、pH值、温度对SD在不同相态间分布的影响,对淬灭过程进行拟合并计算了分配系数、淬灭参数以及热力学参数。结果表明:地下水中SD浓度(0.5 mg/L)较低时或者HA浓度增加(0~20 mg/L)时,HA可显著促进悬浮相中SD比例的增加;SD对HA的淬灭机理为形成复合物的单一静态淬灭,结合位点数均约为1,荧光淬灭常数Ksv为5.271×103 L/mol,淬灭速率常数Kq为5.271×1011 L/(mol·s),属于自发的放热过程;体系处于低温(15 ℃)、弱碱性(8~10)pH值环境时,SD对HA的淬灭作用最强,HA对SD进入悬浮相的促进作用最明显。 相似文献