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Geophysical Prospecting of Karst Water in Yunnan Province,China 被引量:6
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作者 WANG Yu YUAN Dao-xian YANG Shi-yu 《中国岩溶》 CAS CSCD 北大核心 2007年第2期155-161,169,共7页
由于岩溶发育的不均匀性,决定了岩溶水的埋藏分布也具有不均匀的特征,含水层富水性的空间差异极大。岩溶水的不均匀性给岩溶水勘查和开发工作带来了很大的困难,以至于裸露型岩溶石山区的供水勘探孔成井率仍然很低。要有效地发挥岩溶... 由于岩溶发育的不均匀性,决定了岩溶水的埋藏分布也具有不均匀的特征,含水层富水性的空间差异极大。岩溶水的不均匀性给岩溶水勘查和开发工作带来了很大的困难,以至于裸露型岩溶石山区的供水勘探孔成井率仍然很低。要有效地发挥岩溶水资源的优势,合理有效地开发岩溶水资源,解决岩溶地区严重干旱缺水问题,关键是解决找水难的问题。要解决岩溶地区普遍存在的找水难题, 展开更多
关键词 地球物理探测法 岩溶水 云南 地球物理参数
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Energy analysis of rock plug thickness in karst tunnels based on non-associated flow rule and nonlinear failure criterion 被引量:7
2
作者 YANG Zi-han ZHANG Rui +1 位作者 XU Jing-shu YANG Xiao-li 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2017年第12期2940-2950,共11页
The geological hazards, such as water inrush and mud outburst, are easily induced by the high water pressure caverns ahead of a karst tunnel face. Therefore, it is a pivotal issue to determine the reserved thickness o... The geological hazards, such as water inrush and mud outburst, are easily induced by the high water pressure caverns ahead of a karst tunnel face. Therefore, it is a pivotal issue to determine the reserved thickness of rock plug during the construction of tunnels. The limit analysis principle is employed to analyze the safe thickness from the point of energy dissipation, and the nonlinear and non-associated characteristics of geotechnical materials are both considered. On the basis of a plane failure pattern of rock plug, the expressions of detaching curve and rock plug thickness are derived. The effect of each parameter on the safe thickness of rock plug is discussed in detail, which interprets the corresponding failure scope of rock plug. The obtained results indicate that the thickness of rock plug is highly influenced by the nonlinear dilatancy coefficient and the nonlinear coefficient. The proposed method is validated by a comparison of the calculated results with those of the engineering project of the "526 karst cavern" of Yunwushan tunnel. This proposed method can provide reference basis for the design and excavation of karst tunnels in the future. 展开更多
关键词 karst tunnel water inrush safe thickness of rock plug upper bound theorem nonlinear failure criterion non-associated flow rule
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铁路岩溶隧道运营期典型水文地质病害分析
3
作者 付开隆 张会刚 +2 位作者 李向东 唐兵 黄洪 《铁道工程学报》 北大核心 2025年第4期11-15,共5页
研究目的:铁路岩溶隧道施工期间遭遇涌水突泥、巨型溶腔等问题时,都会在补充勘察基础上开展变更设计,经整治后一般能够保证运营安全。但是,一些在施工期间未明显暴露的铁路隧道岩溶水文地质问题,开通运营后在极端降雨等条件下可能形成... 研究目的:铁路岩溶隧道施工期间遭遇涌水突泥、巨型溶腔等问题时,都会在补充勘察基础上开展变更设计,经整治后一般能够保证运营安全。但是,一些在施工期间未明显暴露的铁路隧道岩溶水文地质问题,开通运营后在极端降雨等条件下可能形成影响运营安全的病害。铁路岩溶隧道运营期间典型水文地质病害主要包括轨道抬升、边墙破损、涌泥涌砂、大量涌水四类。需要针对这些运营期病害进行总结,分析其成灾原因,为规避类似运营期病害提供参考。研究结论:(1)施工开挖堵塞隧底暗河通道减小了岩溶水排泄能力,极端大量降雨后上游一侧的来水量增大,会导致地下水位升高,进而作用于隧道底部的水压力增大,隧底不能抵抗水压力作用时便可能发生轨道抬升问题;(2)运营阶段隧道边墙被挤裂的原因,大都与边墙部位有开口溶洞有关,对极端暴雨下洞周溶腔岩溶水压力迅速抬升认识不足,针对性引排水措施不强,可能导致极端降雨后二衬被挤裂问题;(3)运营过程中隧道涌泥砂,因为强降雨发生后隧道周边地下水位抬升,水压增加,进而将周边溶缝、溶槽中的泥砂“压”入隧道内,施工及运营过程中出现涌泥涌砂病害时,处理措施要以疏导引排为主;(4)施工过程中对增设泄水洞的必要性论证,要充分考虑极端天气下的涌水情况及大量涌水造成的运营干扰问题;(5)本研究成果对指导岩溶水发育区隧道工程勘察设计具有参考价值。 展开更多
关键词 岩溶隧道 岩溶水 轨道抬升 涌泥涌砂
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两淮煤田深部岩溶构造发育特征及水害地面区域探查治理模式
4
作者 张海涛 谢治刚 +6 位作者 孙贵 许光泉 杨洋 刘星 李旭 贺江辉 许成成 《煤炭工程》 北大核心 2025年第4期56-64,共9页
针对华北隐伏型煤田深部岩溶水害防治难题,以两淮煤田为典型研究对象,分析了深部岩溶及构造发育特征,通过结合多年岩溶水害探查治理工程应用,构建了深部岩溶水害地面区域探查治理模式。研究结果表明:①两淮煤田奥陶系灰岩厚度大、富水... 针对华北隐伏型煤田深部岩溶水害防治难题,以两淮煤田为典型研究对象,分析了深部岩溶及构造发育特征,通过结合多年岩溶水害探查治理工程应用,构建了深部岩溶水害地面区域探查治理模式。研究结果表明:①两淮煤田奥陶系灰岩厚度大、富水性相对较强、岩溶裂隙发育,是深部岩溶水害防治的重点对象;岩溶裂隙、岩溶陷落柱和导水断层是岩溶突水的重要导水通道,也是深部岩溶水害探查治理的重点。②石炭系太原组是深部岩溶水害防治的关键层,基于两淮煤田岩溶地质条件和岩溶水害特点差异,淮北煤田一般选择太原组C_(3)^(3)层灰岩作为注浆治理目的层位,而淮南煤田一般选择太原组C_(3)^(5)、C^(3)_(7)、C_(3)^(9)层灰岩作为注浆治理目的层位。③依据治理对象及思路的不同,两淮煤田地面区域探查治理工程可分为3种典型模式,分别为岩溶裂隙探查治理模式、导水断层探查治理模式和岩溶陷落柱探查治理模式。其中,岩溶裂隙探查治理模式是一种面状探查治理模式,主要治理对象是岩溶裂隙;导水断层探查治理模式是一种线状探查治理模式,主要治理对象是断层(带);岩溶陷落柱探查治理模式是一种点状探查治理模式,主要治理对象是岩溶陷落柱。 展开更多
关键词 深部岩溶水害 地面区域探查治理 探查治理模式 治理层位 两淮煤田
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淮北市裂隙岩溶水水位动态对大气降水的响应机制解析
5
作者 姚梅 祝丽萍 +1 位作者 马宏博 刘猛 《合肥工业大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第11期1486-1491,共6页
岩溶水水位动态特征是开发利用和保护岩溶区地下水资源的重要依据,文章针对淮北市裂隙岩溶水水源地,结合地下水监测井数据、岩溶水赋存条件和水均衡法评价方法,对研究区裂隙岩溶水水位动态对大气降水的响应机制进行解析。结果表明:研究... 岩溶水水位动态特征是开发利用和保护岩溶区地下水资源的重要依据,文章针对淮北市裂隙岩溶水水源地,结合地下水监测井数据、岩溶水赋存条件和水均衡法评价方法,对研究区裂隙岩溶水水位动态对大气降水的响应机制进行解析。结果表明:研究区的裂隙岩溶水受日降雨强度大于50 mm的次降雨影响最显著,且当基岩裸露区地下水埋深在25~35 m时,岩溶水水位对降水的滞后响应时间为6~9 d;受埋藏条件及上覆松散层厚度影响,研究区的地下水动态特征从北向南基本由降水入渗型演变为径流型。基于水均衡法预测评价得出,水源地周边水位抬升1 m时,西部水源地北段、西部水源地南段、东部水源地需分别增加储存量约765×10^(4)、890×10^(4)、450×10^(4) m^(3),该评价结果可为有序调控淮北市的岩溶水开采提供科学依据。 展开更多
关键词 裂隙岩溶水 动态特征 大气降水 水均衡法 响应机制
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平顶山煤田岩溶地热水中稀土元素的分布特征及其影响因素
6
作者 李延河 武占辉 +3 位作者 李洁祥 于振子 张波 王心义 《河南理工大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2025年第1期88-99,共12页
目的为了探究华北型煤田深部岩溶地热水中稀土元素地球化学行为的指示意义,方法以平顶山煤田为例,通过野外调查取样,室内测试,再结合稀土元素配分模式分析和赋存形态模拟等手段,探究深层岩溶地热水中稀土元素(rare earth elements,REEs... 目的为了探究华北型煤田深部岩溶地热水中稀土元素地球化学行为的指示意义,方法以平顶山煤田为例,通过野外调查取样,室内测试,再结合稀土元素配分模式分析和赋存形态模拟等手段,探究深层岩溶地热水中稀土元素(rare earth elements,REEs)的分布特征与迁移规律。结果结果表明,寒武系灰岩含水层中REEs质量浓度较低(0.054~0.244μg/L),沿径流路径呈下降趋势;稀土元素(post-archean Australian shale,PAAS)标准化配分模式表现为MREEs和HREEs相对富集,LREEs相对亏损,并且具有明显的Eu正异常和程度不一的Ce负异常,且Ce负异常程度和Eu正异常程度从补给区到排泄区呈降低趋势;水化学平衡软件MINTEQ 3.1模拟结果表明,地热水中REEs以Ln(CO_(3))^(2-)和Ln CO_(3)^(+)络合态为主,随原子序数增大或p H升高,Ln(CO_(3))^(2-)摩尔分数明显增大,而Ln CO_(3)^(+)摩尔分数依次递减,另外,地热水中还存在少量Ln SO_(4)^(+),Ln_(3)^(+),Ln HCO3^(2+),Ln F^(2+)和Ln(SO_(4))^(2-),其摩尔分数随原子序数增大依次减小,同时受地热水p H和HCO_(3)^(-),SO_(4)^(2-),F^(-)浓度共同控制;此外,岩溶地热水中还表现出明显的Y正异常和高ρ(Y)/ρ(Ho),可能与地热水富集Ca^(2+)有关。结论研究结果拓展了稀土元素在煤田水文地球化学研究中的应用,可为揭示矿区深部岩溶地热水补径排过程提供重要依据。 展开更多
关键词 平顶山煤田 岩溶地热水 水化学 稀土元素
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秦岭某抽蓄电站水库区岩溶发育特征及透水性研究
7
作者 丁瑜 甘伟琪 +2 位作者 冯磊 颜英军 马飞鹏 《中国岩溶》 北大核心 2025年第1期70-78,共9页
秦岭是我国南北分界线,地形地貌、地质构造复杂,可溶岩分布广泛,岩溶是各项工程建设中无法回避的问题。岩溶发育可能造成水库渗漏,对抽蓄电站水库修建具有制约性影响。文章以陕南秦岭某抽水蓄能水库区灰岩为研究对象,采用钻探、钻孔电... 秦岭是我国南北分界线,地形地貌、地质构造复杂,可溶岩分布广泛,岩溶是各项工程建设中无法回避的问题。岩溶发育可能造成水库渗漏,对抽蓄电站水库修建具有制约性影响。文章以陕南秦岭某抽水蓄能水库区灰岩为研究对象,采用钻探、钻孔电视成像及压水试验,对灰岩岩溶发育特征进行分析,结合岩溶发育特征,评价岩体透水性能。结果表明:研究区岩溶发育等级为强烈发育,岩溶裂隙普遍发育。溶洞呈串珠状分布,灰色鲕粒灰岩溶洞最发育,棕红色细晶灰岩次之,泥质灰岩溶洞不发育。研究区岩体透水性能为中等-极强,岩体透水性能与岩溶发育密切相关,平均透水率对数与线岩溶率呈线性关系,中等透水岩体岩溶以弱发育为主,强和极强透水岩体岩溶为中等-强烈发育为主。 展开更多
关键词 抽水蓄能水库 溶洞 岩溶裂隙 透水性能 秦岭
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损伤-渗流耦合作用下上覆溶洞隧道突水灾变规律研究 被引量:2
8
作者 林志斌 李亚豪 +2 位作者 林培忠 张勃阳 杨大方 《河南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期154-163,共10页
目的为分析上覆溶洞对隧道的影响,进行损伤-渗流耦合作用下上覆溶洞隧道突水灾变规律的研究。方法以重庆市双碑隧道工程为背景,基于三线性应变软化模型建立岩体损伤-渗流耦合模型,采用FLAC3D对隧道开挖通过上覆溶洞过程中的围岩变形、... 目的为分析上覆溶洞对隧道的影响,进行损伤-渗流耦合作用下上覆溶洞隧道突水灾变规律的研究。方法以重庆市双碑隧道工程为背景,基于三线性应变软化模型建立岩体损伤-渗流耦合模型,采用FLAC3D对隧道开挖通过上覆溶洞过程中的围岩变形、塑性区、渗透系数和涌水量进行数值模拟分析,并对比分析了不考虑岩体损伤-渗流耦合作用和不同溶洞水压对上覆溶洞隧道突水灾变特征的影响。结果上覆溶洞水压为1.8 MPa时,隧道开挖通过上覆溶洞中心5.0 m后,隧道围岩在溶洞与隧道间产生2条“八字形”的导水裂隙带,导致溶洞与隧道间岩体整体滑动约600 mm,整个滑动体近似梯形,其顶、底、高分别为3.6,9.6,8.4 m;隧道开挖未到达上覆溶洞时,其最大涌水量不超过0.01 m^(3)/s,而通过上覆溶洞中心0,2.5,5.0 m后,其最大涌水量分别为0.022,0.185,0.743 m^(3)/s;上覆溶洞水压为1.2,1.8,2.4 MPa时,隧道通过上覆溶洞后的最大涌水量分别为0.031,0.0743,1.365 m^(3)/s。结论隧道开挖通过上覆溶洞过程中,上覆溶洞水压超过临界值时,隧道会发生冒顶坍塌和突水事故,且突水表现出一定的滞后性和大体量性;溶洞水压越大,隧道会越早突水,最终突水量越高;为模拟再现岩溶隧道开挖过程中的突水灾变时空演化过程,必须考虑岩体的损伤-渗流耦合作用。本文研究成果可为岩溶隧道工程围岩稳定控制提供重要依据。 展开更多
关键词 溶洞 隧道 损伤-渗流耦合 突水 渗透系数 涌水量
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基于GMS的岩溶隧道涌水量预测
9
作者 陈风光 何恩洋 +3 位作者 段建新 孟中华 赵英凡 王全荣 《安全与环境工程》 北大核心 2025年第5期209-219,共11页
岩溶区的隧道工程对现代交通和水利建设具有重要意义,但复杂的水文地质条件和隧道突水及其次生灾害给岩溶深长隧道建设带来了巨大的挑战。依托湖北某高速公路项目,通过深入分析岩溶隧址区的工程地质和水文地质条件,查明了隧址区地下水... 岩溶区的隧道工程对现代交通和水利建设具有重要意义,但复杂的水文地质条件和隧道突水及其次生灾害给岩溶深长隧道建设带来了巨大的挑战。依托湖北某高速公路项目,通过深入分析岩溶隧址区的工程地质和水文地质条件,查明了隧址区地下水流系统的发育特征及其补给、径流和排泄方式;运用地下水模拟系统(groundwater modeling system,GMS)软件构建隧址区三维地质模型,并采用Drain模块模拟了隧道完全开挖后隧址区的三维地下水水流模型;基于隧道围岩级别划分对隧道进行了分段,并分段预测了隧道完全开挖且周围水流系统基本稳定后的最大涌水量;同时,将该预测结果与大气降水入渗法和地下径流模数法的预测结果进行了对比。结果表明:采用数值模拟法、大气降水入渗法和地下径流模数法预测的最大涌水量分别为5044、6337和4270 m^(3)/d,其中采用大气降水入渗法预测的最大涌水量最大,数值模拟法预测的最大涌水量介于地下径流模数法与大气降水入渗法预测的最大涌水量之间;采用数值模拟法预测的最大涌水量1239.0 m^(3)/d出现在崖屋沟和白峪庵水库的周边地带,该地段涌水量较大的主要原因是隧道开挖使含水层应力释放,导致地表水与隧道之间的水力梯度增大,致使该地段内地表水补给含水层;隧道开挖后至水流系统基本稳定期间,白峪庵水库对含水层的补水量为748 m^(3)/d,崖屋沟引水隧洞对含水层的补给量为13 m^(3)/d。研究结果可为隧道施工和安全运营提供水文地质依据,也可为岩溶区隧道涌水量预测提供理论模型支撑,且通过分析不同方法预测结果的差异性,可为实际隧道的涌水量预测研究提供指导。 展开更多
关键词 岩溶隧道 涌水量预测 高速公路 数值模拟 地下水模拟系统(GMS)
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中国西南喀斯特水源涵养特点及其生态功能 被引量:1
10
作者 周利 彭韬 王世杰 《水土保持学报》 北大核心 2025年第3期1-14,共14页
[目的]旨在探讨喀斯特水源涵养特点及功能,为深入理解其水源涵养内在过程并改进综合评估方法提供理论支持。[方法]回顾水源涵养的概念发展、生态功能及其评估与研究方法,针对喀斯特区域生态地质特点与水文过程,讨论喀斯特水源涵养特点... [目的]旨在探讨喀斯特水源涵养特点及功能,为深入理解其水源涵养内在过程并改进综合评估方法提供理论支持。[方法]回顾水源涵养的概念发展、生态功能及其评估与研究方法,针对喀斯特区域生态地质特点与水文过程,讨论喀斯特水源涵养特点及其生态功能,展望喀斯特水源涵养研究并提出建议。[结果]1)喀斯特水源涵养在岩土结构、水文地质条件、生态水文过程方面显著区别于非喀斯特区域。2)喀斯特水源涵养的主要功能包括储存、调节与供给。3)建议利用高精度地球物理探测技术,加强喀斯特地下结构的定量研究与探索,提升对喀斯特地下系统结构的认识,强化喀斯特地下结构对水文过程和水源涵养能力的作用研究,量化喀斯特地下结构对水源涵养的贡献。针对喀斯特地下结构特点和储水层空间发育规律,基于喀斯特长期流域实测数据优化现有模型并开发新的评估方法。提升对喀斯特地下水源涵养重要性的认识与重视,建议将喀斯特地区水源涵养同土壤保持功能提升到同等极重要等级。[结论]未来研究应聚焦喀斯特水源涵养中的地下水文过程,融合多学科方法,完善喀斯特水源涵养评估体系,以推动相关理论与应用的进一步发展。 展开更多
关键词 喀斯特 水源涵养 表层岩溶带 生态系统服务
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陶枣盆地岩溶水水化学特征及劣变机制 被引量:1
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作者 曹杰 邢立亭 +6 位作者 陈洪年 张飞 邢学韬 刘锁柱 赵洋洋 邓兴 高帅 《安全与环境工程》 北大核心 2025年第2期282-294,共13页
煤矿开采造成陶枣盆地奥陶系灰岩裂隙岩溶水SO_(4)^(2-)浓度超标,岩溶水水质劣变。综合运用数理统计、图解法、硫氧同位素分析、水文地球化学模拟和PCA-APCS-MLR模型等方法对研究区岩溶水水化学特征及劣变机制进行了分析。结果表明:①... 煤矿开采造成陶枣盆地奥陶系灰岩裂隙岩溶水SO_(4)^(2-)浓度超标,岩溶水水质劣变。综合运用数理统计、图解法、硫氧同位素分析、水文地球化学模拟和PCA-APCS-MLR模型等方法对研究区岩溶水水化学特征及劣变机制进行了分析。结果表明:①研究区岩溶水主要为弱碱性水,岩溶水中SO_(4)^(2-)浓度范围为106.09~1133.51 mg/L,高值区主要分布在各水源地集中排泄点附近,水化学类型以HCO_(3)·SO_(4)-Ca和SO_(4)·HCO_(3)-Ca型为主;②研究区的水化学组分受岩石风化作用的控制,主要来源为碳酸盐岩溶解,存在阳离子交替吸附作用;③岩溶水中δ^(34)S-SO_(4)^(2-)介于-1.7‰~3.3‰之间、δ^(18)O-SO_(4)^(2-)介于1.2‰~12.6‰之间,反映SO_(4)^(2-)来源较为单一,对δ^(34)S-SO_(4)^(2-)和δ^(18)O-SO_(4)^(2-)各来源特征值的分析表明,串层污染、矿坑排水沿河道渗漏以及大气降水下渗为岩溶水中SO_(4)^(2-)的主要来源途径,其来源平均贡献率分别为44.28%、30.00%、25.72%;④采矿活动致使煤系地层高SO_(4)^(2-)浓度矿坑水进入岩溶水引发地下水流系统变异,这是陶枣盆地岩溶水水质劣变的根本原因。本研究对陶枣盆地岩溶水的污染防控和供水安全具有指导意义。 展开更多
关键词 岩溶水 水化学特征 劣变机制 地下水流系统 陶枣盆地
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考虑土拱效应的渗流作用下砂漏型岩溶塌陷机理
12
作者 高旭 吴诗 +2 位作者 晏鄂川 熊启华 陈诺 《水文地质工程地质》 北大核心 2025年第2期164-172,共9页
渗流作用下砂漏型岩溶塌陷在“上黏下砂”二元结构覆盖层隐伏岩溶区经常发生,此类塌陷宏细观力学机理和漏砂启动力学评价模型的研究还不充分。以武汉市二元结构覆盖层岩溶区由岩溶水位降低诱发的陆家街岩溶塌陷为例,采用物理模型试验和P... 渗流作用下砂漏型岩溶塌陷在“上黏下砂”二元结构覆盖层隐伏岩溶区经常发生,此类塌陷宏细观力学机理和漏砂启动力学评价模型的研究还不充分。以武汉市二元结构覆盖层岩溶区由岩溶水位降低诱发的陆家街岩溶塌陷为例,采用物理模型试验和PFC(particle flow code)-CFD(computational fluid dynamics)耦合数值试验探索塌陷破坏的宏细观力学机理,并构建渗流作用下漏砂启动的土拱极限平衡力学评价模型。结果表明:(1)物理模型试验和数值模型试验得到的陆家街塌陷临界水位差分别为7.2 m和8.0 m,误差约10%,漏砂启动后砂层底部孔隙水压力骤降,地表沉降增加;(2)在到达临界水位差之前,岩溶开口处砂层流速增大而孔隙水压力减小,土拱水平应力、竖向应力以及侧压力系数增大,且水力梯度增大速率明显大于侧压力系数;(3)所构建的渗流作用下土拱极限平衡模型表明,随着水位差增加,土拱中致塌力和抗塌力都在增加,但致塌力增大更明显。研究结果对提高砂漏型岩溶塌陷防灾监测水平具有重要意义。 展开更多
关键词 二元结构覆盖层 砂漏型岩溶塌陷 渗流作用 临界水位差 土拱效应
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脉状裂隙导水型岩溶陷落柱高压注浆机理及应用
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作者 钱自卫 鹿存金 +2 位作者 巩起立 吴现帅 王炳柱 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第8期292-303,共12页
岩溶陷落柱在我国华北煤田广泛发育,已引发多起矿井严重突水事故,开展陷落柱导水特征及注浆机理研究,对于保证煤炭资源安全开采具有现实意义。本研究根据陷落柱导水通道特征、陷落柱柱体结构形式及探查钻孔出水特征,结合典型陷落柱探查... 岩溶陷落柱在我国华北煤田广泛发育,已引发多起矿井严重突水事故,开展陷落柱导水特征及注浆机理研究,对于保证煤炭资源安全开采具有现实意义。本研究根据陷落柱导水通道特征、陷落柱柱体结构形式及探查钻孔出水特征,结合典型陷落柱探查及治理案例,在传统的松散间隙导水、微细孔裂隙渗透导水模式基础上,总结提出了陷落柱脉状裂隙导水的新模式,给出了此类陷落柱的水害致灾形式。研究发现此类陷落柱柱体一般较为密实,软硬碎石组合不均匀分布,碎岩部分间隙未被破碎泥化物、砂、矿物结晶所充填,残存不规则扁平裂隙状或近似圆孔集中导水通道;初步分析认为柱体的不均匀性致使空隙渗流及结晶的差异是此类陷落柱形成的主要原因。开展了脉状裂隙导水型陷落柱透明可视化注浆模型试验,直观观测了单孔高压注浆对多个导水通道的治理过程,并结合相关理论,提出了涉及孔道渗流注浆、劈裂注浆及裂隙挤密闭合等复合形式的脉状裂隙导水型陷落柱高压注浆机理,以实现单注浆孔对多条脉状裂隙导水通道的综合控制。研究成果在埋深超过600m、奥灰水压7.67MPa、平面面积达到5200m^(2)的鹤煤九矿9–6导水陷落柱的注浆治理中应用。依据相关标准设计了注浆控制段跨度,通过巷道揭露及钻孔出水情况可表征陷落柱的脉状裂隙导水特征,设计采用井下对抄布孔、分层布孔、分段注浆等实现了对注浆区域的全覆盖,分析注浆压力响应曲线可指示浆液的渗流、劈裂、挤密等过程,通过串浆情况、物探及微震监测、注水试验分析综合评判了陷落柱的治理效果,目前受陷落柱影响工作面已安全回采。研究成果为脉状裂隙导水型陷落柱的治理提供了理论及技术支撑。 展开更多
关键词 岩溶陷落柱 脉状导水通道 高压注浆 复合注浆机理
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陶枣煤田闭坑矿井硫酸盐污染预测及防控研究
14
作者 孟宪洲 王天娇 +5 位作者 张丰 安洪岩 沈祥瑞 肖华 王博伦 陈浩 《水文地质工程地质》 北大核心 2025年第5期65-77,共13页
煤炭开采引发的硫酸盐污染严重威胁地下水资源安全,特别是在闭坑矿井与岩溶水系统交互的区域。以山东省陶枣煤田为研究对象,旨在揭示废弃矿井中硫酸盐污染的空间分布特征、演化机制及迁移规律,明确老窑水与岩溶水的相互作用,并探索科学... 煤炭开采引发的硫酸盐污染严重威胁地下水资源安全,特别是在闭坑矿井与岩溶水系统交互的区域。以山东省陶枣煤田为研究对象,旨在揭示废弃矿井中硫酸盐污染的空间分布特征、演化机制及迁移规律,明确老窑水与岩溶水的相互作用,并探索科学防控路径。结合同位素溯源、贝叶斯混合模型、水化学分析和随机森林回归模型,系统解析硫酸盐的来源、迁移过程及未来趋势。研究表明,黄铁矿氧化是硫酸盐的主要成因,采动裂隙促进硫化矿物的氧化,生成大量SO^(2-)_(4);局部石膏溶解对硫酸盐的含量也起一定补充作用。老窑水通过大吕巷断裂和底板裂隙带向岩溶含水层扩散,成为主要污染途径。随机森林模型预测显示,在时间变化的主导作用下,未来10 a硫酸盐浓度将保持小幅波动。本研究提出“源—径—汇”三级防控体系:在源头通过封堵矿井口并调控水动力条件减少污染;在迁移路径上采用帷幕注浆技术阻断污染物扩散;在末端构建人工湿地实现水资源的回收与再利用。研究成果为煤炭开采区地下水污染治理提供了理论支撑与技术参考。 展开更多
关键词 闭坑矿井 岩溶水 硫酸盐污染 同位素溯源 随机森林模型 陶枣煤田
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基于CNN-LSTM复合模型的岩溶隧道突涌水风险等级预测——以五福隧道为例 被引量:1
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作者 何军元 梁迪 +6 位作者 杨桂华 何世永 赖中玉 张朝禹 王维 曾美婷 王升 《隧道建设(中英文)》 北大核心 2025年第6期1131-1141,共11页
为准确预测西南地区岩溶隧道突涌水风险等级,避免因灾害引发工期延误、经济损失及人员伤亡等风险,基于国内外研究总结岩溶隧道突涌水影响因素,根据西南地区岩溶隧道水文地质特点,选取地层岩性、地形地貌、岩层产状、岩体质量指标RQD、... 为准确预测西南地区岩溶隧道突涌水风险等级,避免因灾害引发工期延误、经济损失及人员伤亡等风险,基于国内外研究总结岩溶隧道突涌水影响因素,根据西南地区岩溶隧道水文地质特点,选取地层岩性、地形地貌、岩层产状、岩体质量指标RQD、岩层渗透系数、突涌水量、地下水位、年平均降水量、隧道埋深共9个致灾指标构建综合评价体系;提出一种基于卷积神经网络(CNN)和长短期记忆网络(LSTM)复合的深度学习模型;以西南地区多个岩溶隧道施工实例作为样本数据进行训练与验证,并与LSTM和CNN单独模型进行对比分析。结果表明:1)预测模型对突涌水风险等级Ⅰ的预测准确率达到95%、等级Ⅱ的预测准确率为85%、等级Ⅲ的预测准确率为87%、等级Ⅳ的预测准确率为91%;2)CNN-LSTM复合模型在预测准确性和泛化能力方面均优于传统方法和单一模型。 展开更多
关键词 岩溶隧道 突涌水预测 卷积神经网络 长短期神经网络 深度学习
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滇东北毛坪铅锌矿岩溶含水层富水性评价模型及水害治理 被引量:1
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作者 袁世冲 韩贵雷 +4 位作者 李贵仁 孙帮涛 章爱卫 石佳宾 付毅 《水文地质工程地质》 北大核心 2025年第4期121-133,共13页
针对岩溶区金属矿山仅依据钻孔单位涌水量划分岩溶含水层富水性的缺陷,以滇东北典型深采矿山毛坪铅锌矿为例,在充分考虑其水文地质结构特征的基础上,从渗流场特征、含水层特征、构造发育特征3方面,构建了包含渗透系数、水位降深、单位... 针对岩溶区金属矿山仅依据钻孔单位涌水量划分岩溶含水层富水性的缺陷,以滇东北典型深采矿山毛坪铅锌矿为例,在充分考虑其水文地质结构特征的基础上,从渗流场特征、含水层特征、构造发育特征3方面,构建了包含渗透系数、水位降深、单位涌水量、含水层有效厚度、水样溶解性总固体、断层发育密度、冲洗液消耗量等7个评价指标的层次结构评价模型。采用层次分析法计算得到了各评价指标的主观权重,并在ArcGIS系统内根据富水性指数将研究区划分为弱富水区,较弱富水区,中等富水区,较强富水区,强富水区5个区域。评价结果表明:毛坪铅锌矿石门坎背斜西翼岩溶含水层的富水性整体较强;石门坎背斜轴部岩溶含水层的富水性呈现出上强下弱的特点;石门坎背斜东翼岩溶含水层的富水性总体偏弱,且浅部岩溶含水层的富水性向东逐渐减弱。针对金属矿山采掘揭露局部强富水区诱发高势能突水灾害,提出了“骨料灌注→充填注浆→水源封堵”的被动治理方式;以及针对区域强富水含水层的“物探先行→钻探验证→区域超前帷幕注浆”的主动治理方式。研究结果对于指导金属矿山深部采掘空间布置和制订疏放水方案具有重要的参考意义。 展开更多
关键词 金属矿山 岩溶含水层 富水性评价 层次分析法 水害治理方式 矿山帷幕注浆
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陶枣盆地岩溶水串层污染数值模拟及预测
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作者 赵洋洋 邢立亭 +3 位作者 曹杰 陈洪年 张飞 邢学韬 《济南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第4期483-491,500,共10页
为了治理陶枣盆地岩溶水被矿坑水串层污染,通过水化学分析确定当地岩溶水污染主要成分,建立陶枣盆地下水模型进行模拟、检验、参数反演,推断地下水污染通道,模拟预测增大矿坑水排放、注浆封堵串层通道、矿坑巷道填充方案保护岩溶水的效... 为了治理陶枣盆地岩溶水被矿坑水串层污染,通过水化学分析确定当地岩溶水污染主要成分,建立陶枣盆地下水模型进行模拟、检验、参数反演,推断地下水污染通道,模拟预测增大矿坑水排放、注浆封堵串层通道、矿坑巷道填充方案保护岩溶水的效果。结果表明:陶枣盆地岩溶水主要污染成分为硫酸根离子,串层污染方式主要为断裂带串层、煤矿开采导致的底板破碎带等串层;注浆封堵、矿坑巷道填充分别是治理断裂带串层污染岩溶水、底板破碎带串层污染岩溶水的最佳方案。 展开更多
关键词 岩溶水 污染预测 数值模拟 串层污染 陶枣盆地
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喀斯特地区不同尺度水碳耦合过程研究进展
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作者 张建春 朱江 +4 位作者 何昌德 贾智 朱利菲 乙引 龚记熠 《中国岩溶》 北大核心 2025年第2期261-273,共13页
喀斯特地区由于其独特的地质地貌和生态环境,已成为全球环境变化研究的重点区域。水循环和碳循环过程及其相互耦合作用在生态系统功能和环境效应方面具有重要意义,对地区乃至全球的碳平衡和气候变化有着深远影响。文章围绕喀斯特地区水... 喀斯特地区由于其独特的地质地貌和生态环境,已成为全球环境变化研究的重点区域。水循环和碳循环过程及其相互耦合作用在生态系统功能和环境效应方面具有重要意义,对地区乃至全球的碳平衡和气候变化有着深远影响。文章围绕喀斯特地区水碳耦合过程,通过系统性地回顾和总结当前研究进展,从叶片到区域不同空间尺度进行梳理,揭示了喀斯特地区水循环与碳循环之间的耦合机制;评估了气候变化以及植被恢复、土地利用变化、工程措施等人为活动对水碳耦合过程的影响;分析了未来潜在的研究热点,如结合喀斯特地质背景扩展水碳耦合的划分方式,对喀斯特地区水碳耦合过程进行模拟和预测研究,完善水碳耦合模型,提高数据的时空分辨率,深入研究气候变化及各种人类活动对喀斯特地区水碳耦合过程的影响。对未来开展喀斯特地区水碳平衡研究提供了新的视角,对于科学制定喀斯特地区水资源和碳平衡管理政策具有积极意义。 展开更多
关键词 喀斯特 水循环 碳循环 水碳耦合 水分利用效率
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低渗灰岩注浆压力跃变机理与调控工艺研究
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作者 樊振丽 曹路通 +2 位作者 崔勇 张志巍 张风达 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第7期141-153,共13页
【背景】随着我国石炭-二叠纪煤田逐步转入下组煤开采,面临的煤层底板承压水害和岩溶水资源保护问题愈发突出。在煤层底板岩溶水害地面超前区域治理过程中,由于浆液选型与注浆压力调控之间的匹配规律不清,导致参数选择依赖经验性,注浆... 【背景】随着我国石炭-二叠纪煤田逐步转入下组煤开采,面临的煤层底板承压水害和岩溶水资源保护问题愈发突出。在煤层底板岩溶水害地面超前区域治理过程中,由于浆液选型与注浆压力调控之间的匹配规律不清,导致参数选择依赖经验性,注浆加固效果不佳。【方法】针对豫西地区新安煤田奥陶系灰岩(简称奥灰)顶部低渗泥灰岩“升压快、注浆量少”的现象,以孟津煤矿地面区域治理工程中的单液水泥浆、黏土浆和黏土水泥浆注浆材料为研究对象,开展不同类型浆液孔口压力测试、静态流变、液相颗粒分布、Zeta电位、导电率、微观形貌与元素分布等试验,基于水泥颗粒与黏土颗粒的絮凝机理,从物理和化学角度剖析不同注浆材料在注浆过程中起压差异机制。【结果和结论】(1)带正电荷的水泥颗粒与带负电荷的黏土颗粒容易相互吸附形成三维网状结构的絮凝体,导致黏土水泥浆液中出现粒径大于600µm的大颗粒,且粒径100µm以上的颗粒占比78%,容易堵塞裂隙。(2)黏土水泥浆的导电率(1.87mS/cm)相比水泥浆有所降低,浆液混合后发生黏土颗粒包裹水泥颗粒的现象。(3)水泥浆颗粒粒径较小且静态屈服应力和黏度较低,容易通过地层中狭窄的裂隙通道,注浆压力表现平稳;黏土水泥浆静态屈服应力和静态黏度分别是水泥浆的4.5倍和4.0倍,相对容易堵塞裂隙通道,导致其起压速率是水泥浆的10倍。基于阶梯式缓慢起压原则,提出低压充填、中压扩散和高压加固的“三阶段”黏土水泥浆与水泥浆交替注浆模式,可显著提升治理效果,并为类似条件下的低渗灰岩注浆治理提供参考。 展开更多
关键词 煤矿水害 底板岩溶水害 区域治理技术 注浆材料 絮凝机理 起压差异机制 交替注浆 豫西孟津煤矿
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基于熵权水质指数方法的岩溶水质量评价及指标优化——以北京顺平岩溶水系统为例 被引量:2
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作者 代垠东 郭高轩 +2 位作者 许亮 辛宝东 戚琦 《地质论评》 北大核心 2025年第1期307-316,共10页
为优化地下水水质监测方案,确定北京顺平岩溶水系统岩溶水水质的主要控制指标,快速掌握地下水水质变化,基于2022年顺平岩溶水系统49件岩溶水样品,综合运用统计分析、Piper三线图和熵权水质指数(entropy weight water quality index,EWQI... 为优化地下水水质监测方案,确定北京顺平岩溶水系统岩溶水水质的主要控制指标,快速掌握地下水水质变化,基于2022年顺平岩溶水系统49件岩溶水样品,综合运用统计分析、Piper三线图和熵权水质指数(entropy weight water quality index,EWQI)分析研究区水化学和水质特征,并耦合逐步多元线性回归分析,探讨能代表研究区岩溶水水质的关键指标。结果显示:①顺平岩溶水系统岩溶水具有微碱性、低盐度的特征,水化学类型主要为HCO_(3)^(-)—Ca^(2+)·Mg^(2+)型(73.47%)。超标指标为N_(an)(NH_(3)或NH_(4)^(+)中的N,即氨氮以氮计)、pH值、Fe、Mn和F^(-),超标率分别为10.20%、4.08%、4.08%、4.08%和2.04%。②研究区EWQI平均值为26.33,水质“极好”,其中极好和良好所占比例分别为91.84%和8.16%。③基于地下水水质数据构建的EWQI_(min)模型筛选的关键指标为N_(an)、Fe、Mn、N_(ntr)(硝氮以氮计,硝酸盐中N)和F^(-),其决定系数(R^(2))和百分比误差(PE)分别为0.986和3.88%。表明,EWQI_(min)模型优选指标可以代表顺平岩溶水系统的水质状况,对优化水质监测网等水资源管理提供了参考价值。 展开更多
关键词 顺平岩溶水系统 熵权水质指数(EWQI) 逐步多元线性回归 关键指标 优化方法
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