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1.
圈闭有不连续、非流动和非混溶气体的含水层,被称为准饱和含水层。圈闭气体的存在会降低含水层的渗透性能,但准饱和渗透系数、圈闭气体饱和度和驱替速率之间的关系还没有完全被理解。本文通过室内砂性介质的驱替试验开展了圈闭气体饱和度、准饱和渗透系数和驱替速率三者相互关系的研究。研究表明,虽然总体上圈闭气体饱和度随驱替速率的增大而减小,但是在高驱替速率和低驱替速率分别出现了圈闭气体饱和度不随驱替速率变化的等值区间,该“台阶”型曲线可以采用与van Genuchten曲线类似的数学模型来表征,而砂性介质的准饱和渗透系数与圈闭气体饱和度之间呈简单的线性负相关关系。这两个经验模型说明可以用驱替速率定量估算准饱和渗透系数,该关系为利用驱替速率估算准饱和渗透系数提供了理论依据。上述准饱和水力学性质为深入理解准饱和地下水水流提供了依据。另外,驱替速率与圈闭气体饱和度的关系还表明,实验室测量完全饱和渗透系数时,应以大于初始毛细上升速率的速率进行饱和,以避免介质中的空气被水圈闭。 相似文献
2.
在Wei & Muraleetharan基于非饱和土两相流交界面上的动态相容条件提出的多孔介质热动力学混合物理论模型基础上,推导出能描述溢出量与时间关系的溢出量演化方程。根据溢出量演化方程,结合一定变化规律的基质吸力序列,建立了给定基质吸力序列作用下利用多步流动试验瞬态溢出量数据确定非饱和土-水力学参数的方法。通过对低液限粉土、低液限黏土的多步流动试验研究发现,利用瞬态溢出量数据的拟合来确定非饱和土-水力学参数的方法而得到的各基质吸力作用下试样饱和度和渗透系数预估值,与联合测试系统测得的各基质吸力作用下试样的饱和度及渗透系数接近。 相似文献
3.
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
4.
基于提出的横观各向同性饱和多孔介质Biot波动方程的一般解,研究了饱和半空间地基在竖向点源简谐激振荷载作用下地表振动的衰减特征,分析了激振频率以及横观各向同性饱和土介质的各向异性参数和孔隙渗透系数对地表振动特征的影响。计算结果表明,低频和高频激振时,地表位移衰减特性存在明显差异;在饱和土的各向异性参数中,纵向和水平方向动态渗透系数比值和刚度系数比值对地表位移衰减影响最大,这也说明采用各向同性饱和介质的动力学模型不能准确地描述具有明显各向异性特性的饱和土地基的动力特性。 相似文献
5.
《岩土力学》2021,(4)
为研究线性加载条件下不同应力历史的饱和黏土的渗透性,利用改装后的GDS三轴仪进行了一维固结渗透联合试验,对陕西洛川粉质黏土重塑样的渗透系数变化规律进行了研究。研究结果表明,正常固结与超固结饱和黏土的渗透系数均随固结应力的增大而呈非线性减小,且两者的孔隙比与渗透系数随固结应力的变化趋势一致。处于超固结状态土体的压缩性和渗透性要比处于正常固结状态小得多。在同一固结应力下,渗透系数和孔隙比均随渗透压差的增大而减小。最后,将实测值与文献[12]中修正后的达西渗透系数公式、修正后的柯森-卡门公式、斯托克斯孔隙流渗透系数公式以及固结度渗透公式计算得到的渗透系数进行了比较。结果表明,用修正后的柯森–卡门渗透系数公式计算得到的渗透系数与实测值吻合较好,因此,推荐使用修正后的柯森–卡门渗透系数公式来预测洛川饱和黏土渗透系数。 相似文献
6.
为了探讨非饱和含砂细粒土的气体渗透规律,制备不同含水率和干密度试样进行气体渗透试验,并基于多孔介质渗流理论分析进气压力、孔隙比和饱和度等对气体渗透率的影响规律,总结了非饱和土中渗透率的经验公式。试验结果表明,随着进气压力的增加,土样气体渗透率测试值逐渐趋于稳定值;含水率较高时,进气压力对土样气体渗透率的影响程度较大;含水率较低时,土样气体渗透率随进气压力增加而变化幅值较小。气体渗透率随土样含水率的增加（或饱和度的增加）呈减小趋势;当含水率低于最优含水率时,气体渗透率变化较小,但当含水率大于最优含水率后,气体渗透率急剧降低;在最优含水率两侧,土样微观结构的差异（絮凝结构和分散结构）是导致气体渗透率发生突变的主要原因;气隙比可有效表征土体孔隙比与饱和度对气体渗透率的影响规律,气体渗透率与气隙比呈良好的幂函数关系,并采用已有文献中试验数据验证了经验公式的合理性。 相似文献
7.
基于对非饱和多孔介质的研究成果,考虑孔隙中液相和气相的相互影响,研究了非饱和土地基中Rayleigh波的传播特性。通过非饱和土中固相、液相和气相的质量平衡方程、动量平衡方程和非饱和土有效应力原理,建立了问题的弹性波动方程。通过引入势函数及考虑自由透水（透气）的边界条件,经过理论推导给出了非饱和土中Rayleigh波的弥散特征方程。通过数值算例分析了Rayleigh波的波速和衰减系数随饱和度、频率和固有渗透系数等因素的变化规律。结果表明：不同饱和度下波速随频率和固有渗透系数的变化均是先不变,然后小幅下降,再急剧增加,最后趋于一致;衰减系数在不同饱和度下随频率的增大而增大,随固有渗透系数的增大而先增大后减小。 相似文献
8.
《岩土力学》2017,(11):3378-3384
减饱和法是一种通过减小饱和砂土地基中的饱和度,提高地基抗液化强度的新方法。基于水-气两相流反应与土体骨架变形的耦合模拟方法,建立了单调加载条件下减饱和砂土静态液化的数值分析模型。开展了减饱和松砂的三轴不排水试验数值模拟研究,与室内试验结果对比,发现两相流模型能够准确描述减饱和砂土加载过程中的应力-应变关系、应力路径及孔隙水压力增长规律,验证了两相流模拟方法的正确性。数值分析结果还表明,加载过程中减饱和松砂中的饱和度会增加,直至达到一个稳定值,当围压一定时,减饱和松砂加载结束时的饱和度与初始饱和度呈线性关系;且砂土中气体会在荷载作用下被压缩,使得减饱和砂土在不排水条件下发生剪缩。计算发现,当砂土饱和度从100%减小到94.5%时,孔隙水压力系数B值会减小约80%,最大孔隙压力值会降低40%~50%,不排水剪切强度提高2.0~2.5倍,残余强度会提升10倍以上,由此可知,此为减饱和法抗液化的主要机制,而基质吸力不是减饱和法提高砂土抗剪强度的主要原因。 相似文献
9.
进一步阐明了多相介质力学分析的相间相互作用原理.应用相间相互作用原理重新推导了饱和土壤和非饱和土壤水分运动的控制方程,使两者具有统一的表达形式和理论基础.说明了达西定律的物理意义,在此基础上给出了非饱和土壤导水系数与饱和土壤渗透系数之间关系的表达式,该表达式在饱和条件下退化为饱和土的渗透系数.引用大连地区亚粘土和硅微粉在非饱和稳态渗流条件下的渗透试验结果验证了导水系数和饱和土的渗透系数之间的关系. 相似文献
10.
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
11.
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
12.
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
13.
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
14.
15.
潜水水流的动态随机模拟是一个复杂而难解决的问题.通过建立二维潜水非稳定流模拟的摄动随机有限元模型, 把控制方程的主要参数渗透系数和给水度随机变量、及源汇项和边界条件看作随机变量.在充分考虑4种随机因素的条件下, 推导出求解潜水二维非稳定流均值和方差的9个方程; 重点介绍了不同方程数值离散的特殊处理方法.通过设定理想例子对模拟结果进行了分析, 表明随机变量中边界条件值方差、渗透系数方差变化对水头方差变化的影响很小, 给水度方差的变化对水头方差的变化影响很大.本模型考虑因素全面, 对一般的潜水非稳定流随机模拟都可应用.本研究给出了边界、渗透系数、给水度的随机因素对潜水动态模拟的影响, 丰富和补充了地下水运动的随机理论. 相似文献
16.
通过实验室一维砂柱模拟研究了不同影响因素下空气扰动技术(air sparging,AS)修复氯苯污染地下水的效果,包括介质渗透性、曝气方式、共存污染物、残余饱和态氯苯。结果表明:介质渗透性极大地影响着AS的效果,渗透系数越大,去除效果越好。对渗透系数为10-5m/s数量级及其以下的介质应用AS较为困难;在曝气时间相同的情况下,对于渗透系数为5.1×10-4m/s的中砂,脉冲曝气较连续曝气效果好,对于渗透系数为6.2×10-3m/s的粗砂,2种曝气方式效果相仿;苯和氯苯共存时各污染物的去除存在协同作用;AS对残余饱和态氯苯的去除存在着明显的拖尾效应。 相似文献
17.
广西北山岩溶管道—裂隙—孔隙地下水流数值模拟初探 总被引：12，自引：1，他引：11
本文从水动力学角度分析各种岩溶含水介质中的水流特征,将其归纳为储水介质、导水介质和控水介质,并根据折算渗透系数ＫＬ的概念和建立耦合达西流和百达西流于一体的岩溶管道－裂隙－孔隙三重介质地下水模型,对广西环江北山矿区岩溶含水系统进行了初步探讨。北山实例的模拟结果表明,三重介质模型较全面地刻画了岩溶水动态的特征,反映了相对均匀裂隙流与控制性管道流并存、线性流与非线性流相互转变的运动特点,不仅理论上比较合 相似文献
18.
Application of MODFLOW for simulating groundwater flow in the Trifilia karst aquifer, Greece 总被引：8，自引：1，他引：7
Georgios Panagopoulos 《Environmental Earth Sciences》2012,67(7):1877-1889
Karst aquifers can have a complex flow as a result of the formation of large conduits from dissolution features. As a result, a three-dimensional finite-difference groundwater flow model (equivalent porous media) may not apply as the dual porosity nature of karst features and the effects of turbulent flow cannot be directly simulated. Statistical analysis of karst hydrographs of the Trifilia aquifer in Greece showed the existence of a slightly karstified mass with high primary porosity that regulates the flow. An equivalent porous media model was developed to simulate the Trifilia karst aquifer using MODFLOW. Steady state and transient state calibration gave encouraging results for the equivalent porous media approach, which does not consider pipe flow or turbulence. Detailed hydrogeological research conducted in the area helped define the aquifer hydraulic conductivity zones and extent; and flux to/from the aquifer. Only hydraulic conductivity and specific yield were adjusted during calibration, as the flux to/from the system was considered known and applied as boundary conditions. Small mean absolute and RMS piezometric head error of the model under both steady and transient state conditions were achieved. 相似文献
19.
Mohamed Ahmed Khalil 《Arabian Journal of Geosciences》2011,4(1-2):269-281
Estimation of hydraulic conductivity from surface resistivity measurements is one of the most difficult and challenging hydrogeophysical targets. The promising side of this relation is the analogy between electric current flow and water flow, whereas the grand ambiguity is the non-dimensionality between both two quantities. Imaginary surface conductivity component is used recently to deduce the hydraulic conductivity via complex resistivity measurements. Since there are similar properties between imaginary (out-of-phase) and real (in-phase) surface conductivity components, the latter is used in this paper to predict the hydraulic conductivity. Two mathematical parameters were determined to express the electrical equivalent of hydraulic conductivity in sand and clay systems based on the mode of electrical double-layer formation in both systems. The reliability of the proposed method is tested through applying on two datasets representing sand and clay systems. The first dataset is a clean sand and gravel aquifer in the Keritis basin in Chania, Crete, Greece. The second is mostly clayey sand aquifer in Wadi El-Assuity, Egypt. Application of the present approach in these two cases resulted in promising nearly identical values with the measured hydraulic conductivity via pumping test or geometric hydraulic conductivity via grain size analysis. 相似文献