承压水完整井Darcy流和非Darcy流水头分布计算方法的分析比较

探讨了地下水向承压水完整井的稳定运动,比较了在Darcy流和非Darcy流情况下井周围水位降深的计算方法。运用Darcy定律、Forchheimer公式及指数型公式对井周围的水头分布进行求解,并对结果进行了比较,得到不能单纯用线性渗流规律代替非线性渗流规律的结论,及非线性渗流不同公式之间的区别与联系。

地下水流结构化与非结构化有限差分法模拟比较

选取合适、高效、准确的地下水流数值模型是进行数值模拟的重要基础。利用一个完整潜水井渗流算例的水位解析解和结构化传统模型、结构化加密模型、两种非结构化加密模型的水位数值解进行比较,对其拟合程度及误差进行分析。结果表明,4种模型数值模拟的准确度均较好,平均绝对误差均小于0.1,R2均大于0.98;相较于结构化传统模型,结构化加密模型准确度最好,非结构化四级加密模型次之,非结构化三级加密模型最差;非结构化四级加密模型模拟准确度提升虽稍逊于结构化加密模型,但使用网格数量减少了90%,计算效率提升,并弥补了结构化加密模型多点加密适用性差的缺点,是一种适用性强、高效、准确的地下水流数值模型。

非达西渗流条件下的单孔注液强度计算模型

把潜水非完整孔分解为潜水完整孔与承压非完整孔,建立非达西渗流条件下的单孔注液强度计算模型,通过室内试验确定渗流指数和渗透系数,比较达西渗流和非达西渗流条件下的注液强度与现场实测注液强度的差异。研究结果表明：潜水非完整注液孔主要以潜水完整孔的形式向矿体注液,同时承压非完整孔的注液强度也是不可忽略的,基于现场实测的单孔注液强度计算得到承压非完整孔液面升高高度约为潜水非完整孔液面升高高度的1/7,承压非完整孔长度约为潜水非完整孔长度的1/4;注液孔周的渗流过程与达西渗流存在较大误差,当注液孔中液面升高高度为0.4~1.0 m时,非达西渗流条件下的计算注液强度与实测注液强度误差小于15%,满足工程要求。

定流量下潜水非完整井稳定流计算方法

针对现有潜水非完整井对于不同的管长和淹没状态下有着4种完全不同的理论计算公式,不能很好地解决实际工程中由于潜水位降深不断变化而引起的流量变化问题,将潜水含水层沿潜水位最大降深处分成上下两部分,采用积分变换方法,推导得到可适用于不同管长和淹没状态下的定流量潜水层非完整井的稳定流公式;然后在此基础上,采用Delphi结合Matlab自行开发一个计算程序,对潜水非完整井的井流特点进行分析;最后通过一个基坑降水算例说明了其应用于实际工程的有效性。研究结果表明:①推导得到的潜水非完整井公式可以退化为经典的潜水完整井裘布依公式,并在特殊情况下可得到近似解析解;②自行开发的计算程序可对不同条件下潜水非完整井的阻力系数和流量进行自动快速计算,为潜水非完整井的井流性状分析提供了便利的工具;③将推导出的潜水非完整井稳定流计算公式应用于有隔水围护结构且采用坑内降水方式的基坑工程是可行的。

高承压松散含水体“下渗带”形成机理及应用验证

在调查分析潘集矿区按"规程"留设足够高防水煤岩柱和数个综采工作面出水实际资料的基础上,首次提出高承压松散含水层水体下存在"下渗带"的概念,并分析了"下渗带"的形成机理、影响因素;将"下渗带"与导水裂隙带结合,分析了高承压松散含水层下,按"规程"留设足够防水煤岩柱的综采工作面顶板充水的原因。

潜水含水层中的非完整井降水设计计算探讨

通过对潜水含水层中的非完整井基坑涌水量计算方法的分析 ,探讨引入抽水“有效带”的概念 ,将非完整井群涌水量计算转化为等效完整井群涌水量计算方法的可行性及由此产生的相对误差大小。通过几个实例计算表明 ,简化方法一般可将基坑涌水量计算误差控制在 2 0 %以内 。

基坑降水设计中潜水含水层水文地质参数计算分析

基坑降水方案设计中常用到的两个水文地质参数是渗透系数和影响半径。本文结合稳定流和非稳定流理论,对潜水完整单井抽水有一观测孔情况下渗透系数和影响半径的求解方法进行了分析和探索,指出了常规计算方法的不足之处,并给出了本文的求参方法。最后,利用西安北客站场地抽水试验资料对上述求参方法进行计算,并与两个观测孔的稳定流公式计算结果进行对比验证,从而证明了本文方法的合理性和经济实用性。

潜水含水层中近河基坑工程降水设计方法探讨

对位于潜水含水层中的近河基坑工程,运用行标JGJ 120—99规程中的有关公式,根据稳定流理论,采用管井井点进行降水设计。通过实例计算,讨论了规程中管井单井涌水量及基坑中某点水位降深计算公式的适用性及局限性,并对相关计算公式进行了补充完善。

非完整河与潜水含水层相互作用的非稳定流数值模拟

针对以往河流对含水层补给方式考虑的不足,基于含水层水位与河水位及河床底板高程的关系,考虑了非饱和带的影响,借助非饱和带的相关理论获得了河流对含水层的补给量的表达式,采用数值模拟方法计算了非完整河对潜水含水层的补给量,并探讨了补给量与抽水井中水位变幅和非饱和带内最大基质吸力的关系。结果表明,非饱和带内的补给量不可忽略,且井中水位变幅越小、最大基质吸力越大,则补给量越大。

超大矩形深基坑潜水非完整井涌水量计算方法研究

针对基坑形状直接影响等效半径的取值,从而影响矩形基坑潜水非完整井涌水量计算结果的问题,提出了一种考虑宽长比的等效半径计算方法。在不同宽长比条件下,分别采用规范简化大井法和等效分段法计算矩形基坑的涌水量。结果表明:当基坑宽长比小于0.5时,采用考虑宽长比的规范简化大井法计算的涌水量大于采用未考虑宽长比的规范简化大井法计算的涌水量,基本等于采用不考虑宽长比的等效分段法计算的涌水量,十分接近工程实际抽水量。由此可知:采用考虑宽长比的规范简化大井法计算涌水量更为合理;采用等效分段法计算涌水量可忽略宽长比的影响。

松散砂层下煤层开采顶板溃砂的水动力条件分析

基于潜水完整井非稳定流理论及砂土体渗透运移临界水力梯度作用机理,分析了松散含水砂层下浅埋煤层开采过程中顶板涌水水流动力场特征,并按砂体运移溃入工作面的启动、发展及终止三步探讨潜水水动力条件的作用机理。提出了浅埋煤层开采过程中上覆松散潜水含水砂层涌水溃砂形成的临界水头及其计算公式。并以神府矿区柠条塔煤矿S1103潜埋工作面为例,计算得出该工作面上覆松散潜水含水砂层形成溃砂的临界水头高度为1.92 m,为该工作面顶板溃砂防治提供理论依据。

完整井抽降水引起的侧向有界越流承压含水层变形解析研究

考虑含水层在侧向有限延伸(有界),即在距离抽水井r=R(R称为有界半径)处存在补给源(如回灌源)使得地下水水位在该处没有变化或不受抽水的影响,进而基于完整井抽水的特点,在平面应力假定的基础上,从Biot固结方程出发,应用Laplace变换得到了非稳定流完整井抽水作用下,侧向有界越流承压含水层的竖向位移和径向位移的解析解,并重点分析了不同侧向边界对完整井抽降承压水引起的含水层变形的影响。结果表明:侧向有界承压含水层的竖向变形要小于侧向无界承压含水层,而侧向有界承压含水层的径向变形大于侧向无界承压含水层;随着有界半径R的增大,侧向有界承压含水层的竖向变形和径向变形越接近于侧向无界承压含水层,抽水影响的范围也随之越大,且侧向有界承压含水层的最大径向变形的位置也越远离抽水井。该理论可为基坑承压水控制提供依据。