地质参数确定方法
- 格式:docx
- 大小:13.43 KB
- 文档页数:9
工程地质数值方法是一种运用现代计算机技术、数学理论和物理模型对复杂的地质问题进行量化分析的手段。
在实际应用中,通过建立地质体的数学模型,并采用有限元法(Finite Element Method, FEM)、有限差分法(Finite Difference Method, FDM)、离散元法(Discrete Element Method, DEM)等数值计算技术,模拟地质结构的应力应变状态、地下水流动、地基沉降、边坡稳定性以及地震作用下的动力响应等。
具体步骤包括:
1. 地质数据采集与处理:获取岩土体的物理力学参数(如弹性模量、泊松比、渗透系数、内摩擦角、粘聚力等),并进行合理化评估与校正。
2. 建立地质模型:根据地质勘探资料构建地质结构三维模型,考虑地质体的空间分布特征及不均匀性。
3. 选择合适的数值模型:基于地质条件和研究目标选择相应的数值分析方法,例如有限元分析可以用于模拟大范围复杂结构的变形和强度特性;离散元法适用于模拟颗粒状材料的运动规律;有限差分法常用于地
下水流模拟等。
4. 参数化与网格划分:将地质模型转化为可输入到数值模拟软件中的参数化模型,并进行合理的网格划分以确保计算精度。
5. 计算与求解:利用数值计算软件进行模拟计算,得出各种工况下地质体的受力状态、位移变化、流场分布等信息。
6. 结果分析与验证:分析计算结果,对比现场观测数据或已有的工程实例,验证模型的有效性和准确性,并对可能的风险因素进行预测与评估。
7. 应用决策支持:基于数值模拟的结果为工程设计、施工方案优化和安全预警提供科学依据。
工程地质数值方法已经成为解决现代大型复杂工程地质问题的重要工具,在土木工程、水利工程、采矿工程、环境工程等领域得到了广泛应用。
地质勘探报告页岩参数页岩是一种具有独特特性的沉积岩石,其参数评价对于地质勘探至关重要。
以下是针对页岩的参数分析和评价内容。
1. 岩石成分:页岩通常由细粒的颗粒状沉积物组成,主要成分包括粘土、石英、长石等。
用X射线衍射(XRD)分析可以确定岩石样品的成分和相对含量。
2. 粒度分布:通过岩石样品的粒度分析可以了解岩石中不同颗粒大小的相对含量。
一般使用激光粒度仪或筛分方法进行分析,并绘制粒度分布曲线。
3. 孔隙度和孔隙结构:页岩的孔隙度一般较低,主要以微细孔隙和毛细孔隙为主。
通过压汞法或气体吸附法可以测定孔隙度和孔隙结构参数,如孔隙体积、孔隙直径分布等。
4. 孔隙流体性质:页岩的孔隙流体性质包括孔隙水和岩石中的吸附气体。
通过孔隙水的离子浓度、离子组成和pH值等分析可以了解页岩中的孔隙水性质。
使用石英晶体微天平(QCM)或气体吸附法可以评估吸附气体的性质,如吸附量、冷凝压力等。
5. 饱和度:页岩的饱和度是指孔隙或裂缝中被流体填充的程度。
通过测量样品的饱和水含量或进行核磁共振(NMR)分析可以评估饱和度。
6. 岩石物理性质:包括岩石的密度、声波速度、电阻率等。
测定岩石样品的密度可以采用气体置换法或饱和浮法,声波速度可以通过超声波测量仪进行测定,电阻率则可以使用电阻率仪测量。
7. 岩石力学性质:包括岩石的抗压强度、弹性模量、剪切强度等。
通过压缩试验、弹性波速度测量和剪切试验等方法可以评估页岩的力学性质。
以上参数分析和评价对于正确评估页岩的储层特性和勘探潜力具有重要意义。
在实际地质勘探中,通过综合分析这些参数,可以为页岩油气勘探和开发提供科学依据。
泥石流灾害防治工程勘查规范的工程地质参数测定方法泥石流灾害是一种常见的自然灾害,在山区地区发生频率较高。
为了有效防治泥石流灾害,对于泥石流灾害防治工程的勘查十分重要。
其中,工程地质参数的准确测定对于泥石流灾害防治工程的设计和施工起着至关重要的作用。
本文将介绍泥石流灾害防治工程勘查规范中工程地质参数的测定方法。
首先,对于泥石流灾害防治工程的勘查,应该进行详细的地质调查。
通过地质调查,可以获得地质构造、地层岩性、地下水位等相关信息。
根据地质调查结果,确定勘测点位,并进行工程地质参数的测定。
1.土壤颗粒分析泥石流灾害防治工程的勘测中,土壤颗粒分析是非常重要的一项工作。
通过对土壤颗粒分析,可以确定土壤的颗粒组成、含量和粒径分布,对于泥石流流动性和侵蚀性的研究具有重要意义。
常用的土壤颗粒分析方法包括湿筛分析、悬浮液法和沉降法等。
2.土壤液化特性测试液化是泥石流灾害的一个重要特性,对于泥石流灾害防治工程的设计和施工具有重要的影响。
因此,对土壤的液化特性进行准确的测定是十分重要的。
常用的土壤液化特性测试方法包括标准贯入试验、剪切试验和共振柱试验等。
3.土壤剪切参数测试土壤剪切参数是泥石流灾害防治工程设计的重要依据。
通过对土壤的剪切参数进行准确的测定,可以更好地评估土壤的稳定性和抗剪强度。
常用的土壤剪切参数测试方法包括直剪试验、剪切框架试验和压缩剪切试验等。
4.地下水位观测与分析地下水位的观测和分析对于泥石流灾害防治工程的设计和施工非常重要。
通过地下水位的观测,可以了解地下水的变化规律和对泥石流灾害的影响。
常用的地下水位观测与分析方法包括孔隙水位测定和水文地质分析等。
5.岩土参数测定在泥石流灾害防治工程的勘测中,岩土参数的测定是至关重要的。
岩土参数的准确测定是工程设计和施工的基础,对于泥石流灾害的防治起到至关重要的作用。
常用的岩土参数测定方法包括三轴试验、压缩试验和剪切试验等。
综上所述,泥石流灾害防治工程勘查规范中的工程地质参数测定方法对于泥石流灾害防治工程的设计和施工具有重要意义。
第六章水文地质参数的计算水文地质参数是表征岩土水文地质性能大小的数量指标,是地下水资源评价的重要基础资料,主要包括含水层的渗透系数和导水系数、承压含水层贮水系数、潜水含水层的给水度、弱透水层的越流系数及含水介质的水动力弥散系数。
水文参数是表征与岩土性质、水文气象等因素有关的性能大小的相关指标,主要包括降水入渗系数、潜水蒸发系数、灌溉水回渗补给系数。
确定这些水文地质参数的方法可以概括为两类:一类是用水文地质试验法(如野外现场抽水试验、注水试验、渗水试验及室内渗压试验、达西试验、弥散试验等),这种方法可以在较短的时间内求出含水层参数而得到广泛应用;另一类是利用地下水动态观测资料来确定,是一种比较经济的水文地质参数测定方法,并且测定参数的范围比前者更为广泛,可以求出一些用抽水试验不能求得的一些参数。
§6.1给水度的确定方法一、影响给水度的主要因素给水度是表征潜水含水层给水能力和储蓄水量能力的一个指标,在数值上等于单位面积的潜水含水层柱体,当潜水位下降一个单位时,在重力作用下自由排出的水量体积和相应的潜水含水层体积的比值。
给水度不仅和包气带的岩性有关,而且随排水时间、潜水埋深、水位变化幅度及水质的变化而变化。
各种岩性给水度经验值见表6-1。
表6-1 各中岩性给水度经验值岩性给水度岩性给水度粘土 0.02~0.035 细砂 0.08~0.11亚粘土 0.03~0.045 中细砂 0.085~0.12亚砂土 0.035~0.06 中砂 0.09~0.13 黄土状亚粘土 0.02~0.05 中粗砂 0.10~0.15黄土状亚砂土 0.03~0.06 粗砂 0.11~0.15 粉砂 0.06~0.08 粘土胶结的砂岩 0.02~0.03粉细砂 0.07~0.010 裂隙灰岩 0.008~0.10岩土性质对给水度的影响,主要有三个方面,即岩土的矿物成分,颗粒大小、级配及分选程度,空隙情况。
不同的矿物成分对水分子的吸附力不同,吸附力与给水度成反比;岩土颗粒从两个方面影响给水度,一是吸附的水量不同,颗粒小的吸附水量多,相应的给水度就小,颗粒粗的吸附水量少,给水度则大;二是颗粒大小、级配及分选程度决定了空隙大小,级配愈不均匀,给水度就愈小,反之,级配均匀,给水度愈大。
抽水试验确定水文地质参数抽水试验是一种常用的水文地质参数确定方法,广泛应用于地下水资源开发与管理、地下水流动、渗透、储集和污染传输过程的研究。
本文将详细介绍抽水试验的原理和方法,并探讨其在水文地质参数确定中的应用。
抽水试验是通过在井中抽取水来观测地下水位变化和抽水效果,从而推算地下水漏水性、渗透性、导水系数等水文地质参数的一种试验方法。
其基本原理是根据达西定律,地下水位变化与抽水速率之间存在一定的函数关系。
首先,进行抽水试验前需要选取适当的试验井点。
试验井点要求与研究对象相对应,尽可能选取代表性的地下水位和地下水层。
同时要考虑到管道管径、泵水速率、抽水时间和井房的布置等实际因素。
然后,在试验井点附近安装水位监测点。
水位监测点用于监测地下水位的变化情况,一般在不同的深度处设置水位计,以便在试验过程中获得更准确的水位变化数据。
接下来,进行抽水试验。
试验过程中,需要记录抽水井的抽水速率和抽水时间,并同时对水位监测点的水位进行实时监测。
试验结束后,通过对抽水试验期间的水位数据进行分析,并绘制水位-时间曲线和抽水速率-水位曲线。
通过分析曲线的形态和斜率,可以确定地下水位变化与抽水速率之间的关系,并进一步计算出地下水的导水系数和渗透性。
抽水试验可以用于确定地下水位补给量、水文地质勘探作业区域、水文地质环境调查以及地下水资源开发和利用策略的研究。
同时,抽水试验还可以用于地下水污染传输机理的研究,通过测定抽水井点附近的地下水位和水质变化情况,可以得到污染物在水体中的迁移速度和迁移路径。
总之,抽水试验是一种常用而有效的方法,可以用于确定水文地质参数,为地下水资源开发与管理、地下水流动和污染传输等问题提供科学依据。
在实际应用中,需要结合其他的水文地质调查方法和综合分析,以获得更准确和全面的结果。
同时,抽水试验的设计和实施应根据具体情况进行调整,以提高试验数据的可靠性和适用性。
多种抽水试验方法确定水文地质参数摘要:随着地铁建设的突飞猛进,越来越多的基坑临近地铁线路,特别是建成并运行的地铁线路,基坑施工降水对地铁的影响问题越发突出。
本文通过工程实践,采用多种抽水试验方法,为设计提供准确的水文地质参数。
关键词:地铁基坑抽水试验水文地质参数抽水试验[pumping test],包括自试井抽取一定水量而在某距离之各观测井测定各种时间距地下水位的变化,观测数据利用各种地下水流理论式或其图解法分析抽水试验的结果。
抽水试验按孔数可分为:单孔抽水试验、多孔抽水、群孔干扰抽水;按水位稳定性分为:稳定流抽水试验和非稳定流抽水试验方法;按抽水孔类型分为:完整井和非完整井。
抽水试验应在洗井结束,洗井质量已达规定要求后进行。
抽水试验的类型、下降次数及延续时间应按照《供水水文地质勘察规范》(TJ27—78)及《城市供水水文地质勘察规范》中有关规定执行。
试验前,应根据井孔结构、水位降深、流量及其它条件,合理选择抽水设备和测试仪具。
抽水设备可用量桶、空气压缩机及各种水泵;流量测量,当流量小于2 L/s时,可用量桶;大于2 L/s时;应用堰箱(三角堰、梯形堰或矩形堰)或孔板流量计;高压自流水可用喷水管喷发高度测量法测量流量;水位测量可用测钟、浮标水位计或电测水位计;水温测量一般可用缓变温度计或带温度计的测钟。
抽水设备安装后,应先进行试抽,经调试能满足试验要求后,再正式抽水。
采用空气压缩机作抽水试验时,应下测水位管,在测水位管内测量动水位。
抽水试验中应做好地面排水,使抽出的水排至试验孔影响范围以外。
在抽水试验中,应及时进行静止水位、动水位、恢复水位、流量、水温、气温等项观测,并及时如实记录,不得任意涂改或追记。
如遇水位、流量、水的浑浊度及机械运转等发生突变时,应做详细记录,并及时查明原因。
1 工程概况拟建场地原始地貌单元属冲积阶地。
本项目场地表面多为建筑垃圾堆填。
场次范围内埋藏地层的岩性及野外特征自上而下分别为人工填土、冲洪积黏土、砾砂、黏土、砾砂、残积砾质粘性土、燕山期粗粒花岗岩。
用纽曼法确定水文地质参数的原理和方法纽曼井流模型不仅考虑了流速的垂直分量和弹性释水,而且把潜水面视为可移动的边界。
纽曼根据水均衡原理建立有关潜水面移动的连续性方程,进而简化得到潜水面边界条件的近似表达式。
纽曼模型不涉及非饱和带和延迟给水。
纽曼模型是在下列假设条件下建立的:(l)潜水含水层是均质轴对称各向异性的,即K zz =K yy =K r ≠K ≡K z ;(2)地下水向水井的运动按实际的三维流考虑;(3)井水位降深s,<<H0,因而在求解时可以把随时间变动着的潜水面边界近似地视作如同承压含水层顶面一样的不动边界,把变动着的渗流域视为一个不变形无限区域;(4)水井抽出的水由含水层的弹性释放量和包气带的重力排水补给两部分组成,但不考虑重力释水的滞后现象,认为给水度户是常数;(5)潜水既无入渗补给,也无蒸发消耗;(6)完整井, 定流量抽水,含水层在平面上无限展布,底板水平,初始水位水平,不考虑水跃现象。
其数学模型为:Kr ∂∂2∂r +1r ∂2s ∂r +K z ∂2s ∂z =S s ∂s∂t (r,z)∈D,t>0 s(r,z,0)=0 (r,z)∈Ds(∞,z,t)=0 0<z,h cp,t>0∂∂z s r,0,t =0 0<r<∞,t>0k z ∂s r,h cp ,t =−μ∂s r,h cp ,t 0<r <∞,t >0 lim r →∞ r ∂s ∂r h cp 0dz =−Q2πk r t>0s r,t=Q4πT4yJ0∞yβ1/2w0y+w n y∞n=1dy式中:J0(x)—第一类另零阶贝塞尔函数;β=k zk rrH02;w0y=1−exp−t sβy2−γ02thγ02n nK r—水平径向渗透系数;K z—垂向渗透系数;μs—贮水系数;μ—给水度;H0—潜水流初始厚度;通过对比仿泰斯与纽曼井流模型的假定条件,发现两者的区别在于,纽曼井流模型假定潜水含水介质是轴对称各向异性的。
水文地质参数确定方法水文地质参数,反映含水层或透水层水文地质性能的指标。
如渗透系数、导水系数、水位传导系数、压力传导系数、给水度、释水系数、越流系数等,都是基本的水文地质参数。
水文地质参数是进行各种水文地质计算时不可缺少的数据。
一般是通过勘探试验测求水文地质参数。
表征岩石(土)的水文地质性能的数量指标。
是供水水文地质勘察中进行水文地质计算和地下水资源评价的数据。
表征岩土储存、释出和输运水、溶质或热的特性的定量指标。
水文地质参数主要包括渗透系数、导水系数、释水系数、压力传导系数、越流系数、降水入渗系数、给水度、影响半径和弥散系数等。
常用的水文地质参数有下列各种:1、渗透系数,又称水力传导系数,是水力坡度为1时,地下水在介质中的渗透速度。
为表征介质导水能力的重要水文地质参数。
渗透系数不仅与介质性质有关,还与在介质中运动的地下水的粘滞系数、比重及温度等物理性质有关。
根据达西定律:V=-KH/I式中,V为渗透速度;H为地下水水头;I为渗透距离;K为介质的渗透系数,量纲为(L/T)。
其与渗透率的关系为K=r?k/μ(K为渗透系数;k为渗透率;r为地下水的比重;μ为地下水动力粘滞系数)。
从关系式中可知渗透系数与水的粘滞系数成反比,而后者随温度的升高而减小,因此,渗透系数随温度的升高而增大。
在地下水温度变化较大时,应作相应的换算。
在地下水矿化度显著增高时,水的比重和粘滞系数均增大,渗透系数则随之而变化。
在这种情况下,一般采用与液体性质无关的渗透率较为方便。
渗透系数是水力坡度为1时,水在介质中的渗透速度(以m/d表示)。
是描述地下水在岩石(土)中导水性能的重要参数。
又称水力传导系数。
渗透系数的大小由岩石(土)中连通的孑L隙大小决定。
岩石(土)中的孔隙大,则其渗透系数也大。
同时渗透系数还与地下水在岩石(土)中运动时所溶物质、粘滞度、密度和温度等物理性质有关。
由于地下水的密度和粘滞度等变化极小,对这些因素的变化常忽略不计。
1.抽水试验资料整理试验期间,对原始资料和表格应及时进行整理。
试验结束后,应进行资料分析、整理,提交抽水试验报告。
单孔抽水试验应提交抽水试验综合成果表,其内容包括:水位和流量过程曲线、水位和流量关系曲线、水位和时间(单对数及双对数)关系曲线、恢复水位与时间关系曲线、抽水成果、水质化验成果、水文地质计算成果、施工技术柱状图、钻孔平面位置图等。
并利用单孔抽水试验资料编绘导水系数分区图。
多孔抽水试验尚应提交抽水试验地下水水位下降漏斗平面图、剖面图。
群孔干扰抽水试验和试验性开采抽水试验还应提交抽水孔和观测孔平面位置图(以水文地质图为底图)、勘察区初始水位等水位线图、水位下降漏斗发展趋势图(编制等水位线图系列)、水位下降漏斗剖面图、水位恢复后的等水位线图、观测孔的S-t、S-lg t曲线[注]、各抽水孔单孔流量和孔组总流量过程曲线等。
注意:(1)要消除区域水位下降值;(2)在基岩地区要消除固体潮的影响;3)傍河抽水要消除河水位变化对抽水孔水位变化的影响。
多孔抽水试验、群孔干扰抽水试验和试验性开采抽水试验均应编写试验小结,其内容包括:试验目的、要求、方法、获得的主要成果及其质量评述和结论。
2. 稳定流抽水试验求参方法求参方法可以采用Dupuit 公式法和Thiem公式法。
(1) 只有抽水孔观测资料时的Dupuit 公式承压完整井:潜水完整井:式中K——含水层渗透系数(m/d);Q——抽水井流量(m3/d);s w——抽水井中水位降深(m);M——承压含水层厚度(m);R——影响半径(m);H——潜水含水层厚度(m);h——潜水含水层抽水后的厚度(m);r w——抽水井半径(m)。
(2) 当有抽水井和观测孔的观测资料时的Dupuit 或Thiem公式式中h w ——抽水井中水柱高度(m);h1、h2——与抽水井距离为r1和r2处观测孔(井)中水柱高度(m),分别等于初始水位H0与井中水位降深s之差,h1= H0 –s1;h2= H0 –s2。
基于抽水试验方法确定水文地质参数发布时间:2022-08-08T07:05:50.158Z 来源:《工程管理前沿》2022年第8卷3月6期作者:程辉[导读] 水文地质参数对于地铁抗浮设计水位的确定,工程建设安全及安全运行等具有重要意义程辉(武汉市政工程设计研究院有限责任公司,430023)摘要:水文地质参数对于地铁抗浮设计水位的确定,工程建设安全及安全运行等具有重要意义,野外抽水试验是确定水文地质参数的主要方法。
本文以“两湖隧道三标一段”抽水试验资料为依托,采用渗透系数计算公式,结合工程实际水文地质条件,确定该标段地块石炭系灰岩中,该层含水类型为岩溶裂隙水,经计算渗透系数为0.30m/d,影响半径为31.68m。
本次抽水试验所得各项水文地质参数,可为后续设计施工提供可靠的水文地质依据[1-2]。
关键词:单孔非完整井抽水试验;水文地质参数;渗透系数1.引言抽水试验所得各项水文地质参数,可为后续设计施工提供可靠的水文地质依据,同时地下水水位的动态变化会造成所在区域局部地表形变,一些大规模的抽水所带来的形变最终演变成地表沉降或形成地质灾难的事件屡见不鲜。
为了获得水文地质参数,了解其基本水文情况,在武汉市两湖隧道三标一段进行了抽水试验。
采用单孔非完整井抽水试验(三个落程)。
采用深井潜水泵进行抽水,电测水位计测量水位。
同时考虑了天气变化对抽水试验可能产生的影响,选择在连续晴朗的天气情况下进行试验。
通过分析确定最优的水文地质参数。
2.抽水试验概况两湖隧道工程,北端分别起于秦园路和二环线东湖路,下穿东湖后在卓刀泉北路合并,南行依次下穿珞瑜路、雄楚大街和南湖,止于三环线,隧道主线全长19.25km。
本工程布置在二环线与民族大道中间位置。
距离东西两条骨干路网分别为1.9km和2.8km。
路线顺接秦园路过江通道后,沿黄鹂路向东,在省博东侧进入东湖,沿东湖南路东侧湖面布线,过珞瑜路后走卓刀泉北路和卓刀泉南路,在卓刀泉南路终点位置进入南湖,穿过南湖和狮子山后沿华中农大东侧的南荟路布线,最终在庙山立交和野芷湖立交中点位置接入三环线。
地层参数的综合分析
地层参数的综合分析是地质学和地球物理学等学科的重要研究方向之一,旨在了解地下地层的性质,包括岩石类型、厚度、密度、弹性模量、导电性等。
这些地层参数对于矿产勘探、油气资源开发、地震灾害评估等具有重要意义。
综合分析地层参数的方法包括以下几个方面:
1. 地质剖面分析:通过野外地质观察、岩心分析、地质图解等手段,绘制出地下地层的剖面图,从而了解地层的组成、分布和变化规律。
2. 地球物理探测:地震勘探、重力测量、地磁测量、电法测量等地球物理方法可以通过分析地下的物理性质,如波速、密度、磁性、电性等,获取地层参数的信息。
3. 孔隙、渗透率与孔隙度分析:通过实验室测试和数据分析,可以确定地层的孔隙度、渗透率和孔隙类型,进而了解岩石或土壤的含水能力、油气储集能力等。
4. 反演技术:借助计算机模拟和数学方法,将地球物理数据与地层参数建立数学关系模型,通过反演算法推导出地层参数的估计值。
5. 综合解释与验证:将以上多种方法的结果进行综合解释,并与实际地质钻探、采样等工作相结合,进行验证和修正,以提高地层参数的准确性和可靠性。
需要注意的是,地层参数的分析涉及到复杂的数据和模型,需要专业的地质学家、地球物理学家等在合法的科学研究框架下进行。
岩土参数的分析与选取岩土参数的分析与选取在岩土工程中起着重要的作用。
岩土参数是指描述土体和岩石性质的各种参数,包括土壤的物理性质、力学性质、水文性质以及岩石的物理性质等。
正确地分析和选取岩土参数可以保证岩土工程的设计和施工安全可靠。
本文将从岩土参数的分析和选取的基本原则、常用方法及注意事项等方面进行详细阐述。
首先,岩土参数的分析和选取应当遵循以下几个基本原则:1.工程经验原则:根据类似工程的实际情况和先前的经验数据,选择与实际工程相似的岩土参数。
这种方法相对简单,但需要有一定的工程经验支持。
2.现场测试原则:通过现场取样和试验,获取实际的岩土参数。
这种方法可以得到较为准确的参数值,但需要在实际工地进行费时费力的测试。
3.代用地层法则:如果无法获取实际的岩土参数,可以根据类似地区的地质情况和地层特征,选择与之相似的地层参数。
但需要注意,不同地区的地质条件存在差异,应结合实际情况进行适当调整。
其次,岩土参数的分析和选取可以通过以下常用方法进行:1.实验室试验:通过实验室试验来获取土壤和岩石的物理性质、力学性质和水文性质等参数。
包括颗粒分析、黏聚力试验、摩擦角试验、压缩试验、渗透性试验等。
这些试验可以提供较为准确的岩土参数数据。
2.现场测试:包括静力触探试验、动力触探试验、钻孔取样试验等。
通过现场测试,可以获取实际工程中土壤和岩石的力学性质、水文性质等参数。
3.岩土地质勘察分析:通过对地质勘察的结果进行分析,了解土壤和岩石的性质,推测其岩土参数。
可以结合岩土地质参数手册等资料,进行参数选取。
最后1.选取岩土参数时应遵循保守性原则,即保守的参数选取能够保证工程的安全可靠,不会超限。
2.在选取岩土参数时应充分考虑不确定性因素的影响,尽量选取适应不确定性较大情况下的参数。
3.对于不同工程类型和不同地质条件,应根据实际情况合理选择参数。
4.在实际工程中,应及时根据监测数据进行参数的修正和调整,以保证工程的安全运行。
工程地质研究方法工程地质研究是指通过对地质、水文地质、地质灾害等因素的综合分析,为工程建设提供科学依据的一项重要工作。
以下介绍几种常见的工程地质研究方法。
1. 实地勘察法:这是工程地质研究中最基础的方法,主要通过实地踏勘和调查,获取有关工程建设区的地形、地貌、岩土体性质、地下水状况等基本信息。
实地勘察是工程地质研究的第一步,只有获取准确的基础数据,才能进行后续的分析和研究。
2. 桩基工程法:桩基工程法主要用于对土层的性质进行测试和分析。
这种方法是通过在土体中埋设一定深度的石方或钢筋混凝土桩,并进行对桩基承载力、桩周围土体物理、力学性质、岩土界面等的测试,从而得出土体的力学性质和物理特征。
3. 地球物理勘查法:地球物理方法使用人工或自然物理场在地下进行测量和分析,以确定地下构造和物质性质。
该方法由于其测量精度高、快速、充分等优点,在水利、能源、交通、城市和矿产等领域应用广泛。
4. 模型试验法:该方法是通过构建小型的岩土结构模型并进行加载试验,以获取在不同受力下的技术性质、本构关系等工程地质参数。
这种方法是通过缩小模型比例并进行试验来减少现场勘察和实验的成本,同时提高数据的准确性和可靠性。
5. 遥感勘查法:遥感技术通过获取卫星或航空飞机上传回来的图像,来实现遥感勘测。
这种方法主要用于快速获取受调研地区的地形、地貌、地物、岩层、植被和水文地质等信息。
由于遥感勘查具有多领域、大范围、准确性和实时性等特点,因此被广泛应用于城市和地质资源开发等领域。
总之,工程地质研究方法具有多样性和综合性,选取合适的研究方法来获取合理的数据和结果,对于工程建设项目的顺利进行具有至关重要的作用。
水文地质参数确定方法水文地质参数,反映含水层或透水层水文地质性能的指标。
如渗透系数、导水系数、水位传导系数、压力传导系数、给水度、释水系数、越流系数等,都是基本的水文地质参数。
水文地质参数是进行各种水文地质计算时不可缺少的数据。
一般是通过勘探试验测求水文地质参数。
表征岩石(土)的水文地质性能的数量指标。
是供水水文地质勘察中进行水文地质计算和地下水资源评价的数据。
表征岩土储存、释出和输运水、溶质或热的特性的定量指标。
水文地质参数主要包括渗透系数、导水系数、释水系数、压力传导系数、越流系数、降水入渗系数、给水度、影响半径和弥散系数等。
常用的水文地质参数有下列各种:1、渗透系数,又称水力传导系数,是水力坡度为 1 时,地下水在介质中的渗透速度。
为表征介质导水能力的重要水文地质参数。
渗透系数不仅与介质性质有关,还与在介质中运动的地下水的粘滞系数、比重及温度等物理性质有关。
根据达西定律:V=- KH T I式中,V为渗透速度;H为地下水水头;I为渗透距离;K为介质的渗透系数,量纲为(L/T)。
其与渗透率的关系为K=r?k/卩(K为渗透系数;k为渗透率;r为地下水的比重;□为地下水动力粘滞系数)。
从关系式中可知渗透系数与水的粘滞系数成反比,而后者随温度的升高而减小,因此,渗透系数随温度的升高而增大。
在地下水温度变化较大时,应作相应的换算。
在地下水矿化度显著增高时,水的比重和粘滞系数均增大,渗透系数则随之而变化。
在这种情况下,一般采用与液体性质无关的渗透率较为方便。
渗透系数是水力坡度为1 时,水在介质中的渗透速度(以m/d 表示)。
是描述地下水在岩石(土)中导水性能的重要参数。
又称水力传导系数。
渗透系数的大小由岩石(土)中连通的孑L 隙大小决定。
岩石(土)中的孔隙大,则其渗透系数也大。
同时渗透系数还与地下水在岩石(土)中运动时所溶物质、粘滞度、密度和温度等物理性质有关。
由于地下水的密度和粘滞度等变化极小,对这些因素的变化常忽略不计。
渗透系数和渗透率渗透系数是表征在水力坡度作用下岩土输运地下水的能力的参数,又称水力传导系数(见达西定律)。
因此,其数值不仅取决于岩土的特性,同时也与通过岩土的地下水的物理性质有关,即式中K为渗透系数;k为岩土的渗透率;丫为地下水的重率;卩为地下水的动力粘滞系数。
渗透率也称渗透度,表征岩土本身输运流体能力而与流体的性质无关的参数,它仅仅取决于岩土的空隙性(空隙的大小、空隙率、空隙的形状和空隙的曲折性等)。
因此,对于同一种岩土,渗透率是个定值;渗透系数则随水的物理性质的差异而不同。
在各向同性的岩土中,渗透率与渗流方向无关;对于各向异性的岩土,渗透率则随渗流方向而变。
在非饱和岩土中,渗透系数K和渗透率k为含水率的函数,不是一个定值含水层导水系数含水层的渗透系数K与厚度M的乘积。
表征含水层的输水能力。
在水平二维流动中,当水力坡度I=1 时,含水层导水系数在数量上相当于单位宽度流量。
含水层压力传导系数岩土的渗透系数与比储水系数之比,即式中a为压力传导系数;K为渗透系数;SS为比储水系数。
对于水平二维承压运动,压力传导系数是含水层导水系数与储水系数之比,即式中T为含水层导水系数;M为承压含水层厚度;S为承压含水层储水系数。
2、导水系数,表示含水层全部厚度导水能力的参数。
通常,可定义为水力坡度为1 时,地下水通过单位含水层垂直断面的流量。
导水系数T等于含水层渗透系数K与含水层厚度m的乘积。
量纲为(L/T)。
导水系数描述整个含水层导水能力的参数(以m/d表示)。
它等于渗透速度和含水层厚度的积,是非稳定流水文地质计算的主要参数。
3、压力传导系数,又称水力扩散系数,为导水系数与释水系数之比。
它表征在弹性动态条件下承压含水层中水头传递速度的参数。
压力传导系数a= T/s (T为导水系数;S为释水系数)。
量纲为(L2 /T)4、水位传导系数,也称水力扩散系数。
它表征在弹性动态条件下潜水含水层中水位变化传播速度的参数。
水位传导系数aw= Kh/^(K为渗透系数;h为潜水含水层平均厚度;□为给水度)。
量纲为(L2/ T)。
5、释水系数,又称贮水系数或弹性给水度。
水头下降一个单位时,从单位面积含水层全部厚度的柱体中,由于水的膨胀和岩层的压缩而释放出的水量;或者水头上升一个单位时,其所贮入的水量。
它是表征含水层(或弱透水层)全部厚度释水(贮水)能力的参数。
含水层释水系数S (对承压含水层常用□表示)等于含水层厚度m与单位释水系数Ss的乘积,即S= mS。
对潜水含水层总释水系数S=a + hSs □为给水度;h为含水层厚度,Ss为潜水含水层单位释水系数,一般因式中T为含水层导水系数;M为承压含水层厚度;S为承压含水层储水系数。
6、有效孔隙度,相互连通的孔隙体积与土或岩石总体积之比,一般用百分数表示。
有效孔隙体积不包括结合水和气体所占的体积,仅指地下水可以在其中流动的部分。
7、越流系数表征弱透水层垂直方向上传导越流水量能力的参数。
即当抽水含水层(主含水层)与上部(或下部)补给层之间的水头差为一个单位时,垂直渗透水流通过弱透水层与抽水含水层单位界面的流量。
换言之,是指含水层顶(底)板弱透水层的垂直渗透系数K与其厚度m之值,即K/ m。
量纲为(1/T)。
越流系数表示抽水含水层和供给越流的非抽水含水层间水头差为一个单位时,单位面积上垂直渗入抽水含水层的水量。
又称漏水率。
它是描述水通过弱透水层垂直向含水层补给能力的参数,即弱透水层的垂直渗透系数与其厚度的比值,以1/d 表示。
越流系数当抽水(或注水)含水层的顶板或(和)底板为弱透水层时,在垂向水头差作用下,相邻含水层或(和)顶底板弱透水层中的水就会流入抽水含水层(或者相反,由注水含水层流出),这一现象称为越流。
这种情况下,包括抽水(或注水)含水层、弱透水层和相邻含水层在内的含水层系,称为越流系统。
在天然条件下,只要越流系统中存在垂向水头差,就可以发生越流。
弱透水层的垂向渗透系数(K 姟)与该层厚度(M 1)之比,称为越流系数。
若弱透水层的释水量可忽略不计,则越流系数在数值上相当于抽水(或注水)含水层与相邻含水层的水头差为1 时的越流强度即单位时间通过抽水(或注水)含水层顶面和底面单位面积的水量。
8、降水入渗系数单位面积上由降水渗入补给地下水的量和降水量的比值(以小数表示)。
降水入渗系数的大小与地表的土层或含水层上覆地层的渗透性成正比。
9、给水度表示饱和的岩石(土)在重力作用下能排出的水的体积和岩石(土)体积之比(无量纲)。
又称重力给水度。
在数量上接近有效孔隙率。
它是描述在潜水状态下岩石(土)给水能力的参数。
当潜水位下降一个单位时,单位水平面积自潜水面至地面的柱体中由于重力作用所排出的水的体积。
10、影响半径抽水时,水位下降漏斗在平面上投影的半径(以m表示)。
它表征地下水位下降的影响范围。
实际上,水位下降漏斗的周边并不是圆形,而是接近椭圆形。
在地下水上游方向下降漏斗的坡度较陡,影响半径较小;地下水下游方向下降漏斗的坡度较缓,影响半径较大。
影响半径的大小与含水层的透水层、水位降深、抽水延续时间等因素有关。
11、弥散系数机械弥散和分子扩散两种作用的综合参数。
即机械弥散系数与分子扩散系数之和等于弥散系数。
又称水动力弥散系数。
弥散是质点的化学能与流体的对流运动所引起的,它与水流速度、分子扩散和介质的特性有关。
在地下水流速较大的地区,机械弥散作用比分子扩散作用大,这时弥散系数接近于机械弥散系数,可用机械弥散系数描述多孔介质中渗透水流运动过程中的特征。
12、有效空隙率空隙率是指岩土的空隙体积与岩石体积(包括骨架和空隙体积)之比。
孔隙、裂隙和岩溶化岩层的空隙率,分别称为孔隙率、裂隙率和岩溶率(喀斯特率)。
然而,对于地下水的储存、释出和运动,并非全部空隙都起作用,因此提出有效空隙率的概念。
从不同角度赋予有效空隙率以不同涵义。
孤立空隙对于地下水的储存、释出和运动都是无效的;从这个角度出发,将岩土中相互连通的空隙体积与岩土体积之比称为有效空隙率。
有的文献将此种涵义的有效空隙率称为空隙率。
饱水岩土在重力作用下释水时,结合水和部分毛管水所占据的那部分空隙是不能释出水的。
因此,从释水角度,有效孔隙率是指重力作用下能够释水的那部分空隙体积与岩土体积之比。
对于重力地下水的运动来说,结合水所占据的那部分空隙基本不起作用。
这种情况下,有效空隙率是指重力地下水能够通过的那部分空隙体积(空隙体积减去结合水所占据的体积)与岩土体积之比。
13、含水率岩土中水的体积与岩土体积(包括固体、水和气体的体积)之比。
在工程地质学中,经常使用重量含水率(含水量),其定义是,岩土中水的重量与岩土重量之比。
14、饱和度岩土中水的体积与空隙体积之比。
15、持水度岩土的空隙率或饱和含水率与给水度之差。
16、储水系数承压含水层中,当水头下降(或上升)一个单位时,由于水和介质的变形,单位水平面积含水层柱体所释放(或储存)的水的体积,即S=M Y(n (3 W+)S)式中S为承压含水层的储水系数,也称弹性给水度;M为承压含水层的厚度;丫为水的重率;n为空隙率;3W为水的体积弹性压缩(或膨胀)系数;3 S为岩土的体积弹性压缩(或膨胀)系数。
储水系数通常用于地下水水平二维承压流动问题的计算。
17、比储水系数当水头下降(或上升)一个单位时,由于水与介质的变形,含水层单位体积所释放(或储存)的水的体积。
也称比弹性给水度或储水率。
这个参数通常用于存在垂向分流速的地下水流动问题。
18、非饱和岩土的容水度非饱和岩土中水与空气的界面上的压强存在不连续性,这个压强差称为毛管压强。
毛管压强与水的重率之比称为毛管压力水头,简称毛管压头。
非饱和岩土的含水率随着毛管压头的增大而减小。
当毛管压头降低一个单位时,单位岩土体积所储存的水量的增量(即含水率的增量)称为非饱和岩土的容水度,也称非饱和岩土的比储水系数。
19、非饱和岩土的扩散系数非饱和岩土的渗透系数与非饱和岩土的容水度之比值。
20、水动力弥散系数和岩土弥散度岩土孔隙中水质点流动速度的大小和方向不等以及分子扩散作用,使得两种或多种组分流体(例如某种可溶于水的污染组分与地下水)在地下水流中浓度逐渐平均化,这种现象称水动力弥散。
水动力弥散系数是表征在浓度梯度作用下,某种组分通过岩土的能力的参数。
它的大小不仅与岩土的空隙几何特征有关,而且也取决于地下水的空隙平均流速和该组分的分子扩散系数。
弥散度是描述岩土固有的弥散能力的定量指标,其值只依赖于岩土的空隙几何特征。
21、岩土等效热容量岩土中液相、固相和气相具有不同的热容量。
若将岩土视为整体,则其整体的引用热容量称等效热容量。
对于饱和岩土,其表达式为对于非饱和多孔介质为式中Ce为岩土等效热容量;n为孔隙率;p S为岩土固相的密度;CS 为岩土固相的比热;SW为水相饱和度;p W为水的密度;CW为水的比热;p g为气相的密度;Cg为气相的比热。