黏土介质地下水非达西渗流的研究进展

Darcy定律自从诞生以来已经被广泛地运用于多项工程技术领域。然而,越来越多的研究表明黏土介质地下水中存在着非达西渗流现象,而且这种现象不可忽略。本文综述了近几十年来黏土介质地下水非达西渗流的研究进展,重点概述了黏土介质地下水非达西渗流的存在性、非达西渗流的本构方程、非达西渗流的产生机理以及非达西渗流临界点转化判据等方面的研究成果,并对黏土介质地下水非达西渗流研究存在的问题进行了讨论,对今后的前沿研究方向进行了展望。

黏土介质膜效应室内试验研究新进展

黏土介质是工程防污屏障的重要组成部分,其固有半透膜特性的发挥能够有效减少溶质通量并延缓污染物扩散。膜效应的研究对固废填埋、核废料处置、水土资源保护等均具有重要的理论意义和应用价值。对国内外膜效应室内试验研究成果进行了总结,分析了膜效应的形成与作用机制,详细对比了不同类型膜效应实验装置的优缺点,重点探讨了试样类型对膜效应试验的影响。对膜效应未来的研究方向提出了建议,有待广大的科研工作者开展进一步深入研究。

三维注浆模型试验系统研制及应用

为研究注浆扩散规律和加固机制,研制了三维注浆模型试验系统,该系统由承载试验台、伺服稳压供水单元、注浆单元、多元信息监测单元及图像采集单元组成。该系统主要功能包括不同岩体介质中参数灵活可调的多孔注浆、多序次注浆模拟试验及被注岩体内部物理场信息实时采集,其主要优势体现在:(1)试验腔设计为组合桶式结构,密封性强,拆卸方便,利于注浆加固体细部研究;(2)多腔气动联合控制水压加载方式可提供持续稳压的地下水环境;(3)多元信息并行实时监测系统可同时采集被注岩体内不同空间位置的总压力、孔隙水压力及位移等信息,实现注浆过程中物理参量时空变化规律的研究。利用该试验系统进行黏土介质单孔注浆和多孔分序次注浆模拟试验,获得注浆压力p变化特征及土体内部力学响应规律:p-t曲线呈多个波峰-波谷旋回,表征劈裂注浆为主的加固模式;注浆荷载作用下,总压力、孔隙水压力、有效应力与注浆压力基本同步变化,注浆结束点达到峰值,其后开始衰减并逐渐趋于稳定;与单孔注浆相比,多孔、多序次注浆可显著提高土体有效应力,黏土逐渐压缩固结,力学性质改善。试验表明,黏土介质以劈裂注浆为主,不同序次浆脉间接触关系复杂,可划分为剪切劈裂、原位顺层劈裂及入侵劈裂3种基本模式;采用多孔、小注浆速率试验方法,可减小围岩扰动,增大注浆量及土体压缩固结程度,提高注浆加固效果。研究成果对揭示黏土介质注浆机制具有一定的科学价值。