中文名 | 承壓含水層 | 領(lǐng)????域 | 建筑學(xué) |
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鉆孔是一種切削加工方式,利用鉆頭在固態(tài)材料上切削或是加大圓形截面的孔。鉆頭是旋轉(zhuǎn)型的切削刀具,多半有多個(gè)切削刀刃,在鉆孔時(shí)鉆頭會(huì)受壓接近工件,轉(zhuǎn)速從數(shù)百RPM到上千RPM。壓力及轉(zhuǎn)速迫使鉆頭穿過工件,留下圓孔,而切屑也會(huì)從圓孔中脫落。
有時(shí)可以由特制的鉆頭鉆不是圓形的孔,例如鉆方形的孔。
鉆探或勘探是利用深部鉆探的機(jī)械工程技術(shù),以開采地底或者海底自然資源,或者采取地層的剖面實(shí)況,擷取實(shí)體樣本,以提供實(shí)驗(yàn)以取得相關(guān)數(shù)據(jù)資料等。鉆探方法基本上是螺鉆法、沖洗法、沖擊法(英文:Percussion drill)、旋轉(zhuǎn)法(英文:Rotary drill)、取巖心法(英文:Core drill)、不取巖心法(英文:Non-core drill)、旋轉(zhuǎn)沖擊法(英文:Rotary-Percussion drill)、手鉆(英文:Hand Auger)、旋葉鉆(英文:Flight Auger)、水沖鉆(英文:Wash Boring)及黏土切土管(英文:Clay Cutter)等等。根據(jù)不同的地形、環(huán)境及實(shí)際情況,通過觀察及評(píng)估等等詳細(xì)規(guī)劃,再加上判斷于限制(包括人力資源及設(shè)備等),而決定采用何種鉆探方法。
承壓水所在的地質(zhì)層面稱之為承壓含水層,是充滿于上下兩隔水層之間的含水層中的水。它承受壓力,當(dāng)上覆的隔水層被鑿穿時(shí),水能從鉆孔上升或噴出。由于承壓水有頂板,因而有與潛水不一樣的特點(diǎn):
承壓水具有承壓性能,當(dāng)鉆孔穿到含水層后,在靜水壓力的作用下,初見水位與穩(wěn)定水位不一樣,穩(wěn)定水位高于初見水位,若能流出地表,稱為正壓頭;若不能流出地表,稱為負(fù)壓頭。
承壓水分布區(qū)與補(bǔ)水區(qū)不一致。因?yàn)槌袎核畢^(qū)有上隔板,不能自上隔板上部的地表接受補(bǔ)給。補(bǔ)水區(qū)往往處于承壓區(qū)一側(cè),位于地形較高的含水層出露的位置。排泄區(qū)位于地形較補(bǔ)給區(qū)低的位置。
承壓水自補(bǔ)給區(qū)流入承壓區(qū)再向低處排泄,故承壓水的水量、水質(zhì)、水溫等受氣候影響較小,隨季節(jié)變化不大,較為穩(wěn)定。
承壓水受地表污染少。
含水層的滲透系數(shù)是一個(gè)很重要的水文地質(zhì)參數(shù),一般的含水層滲透系數(shù)是指水平方向值對(duì)于各向異性,并且研究中需要考慮三維層面的水流時(shí),含水層的滲透系數(shù)分為不同方向的滲透系數(shù),即垂向滲透系數(shù)和水平滲透系數(shù).
由地勘資料得出來的,是已知條件而不是計(jì)算出來的。
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指出承壓含水層蓋層的彎曲變形與開采井周圍的徑向地下水運(yùn)動(dòng)存在相互作用,而這一效應(yīng)在傳統(tǒng)的井流理論中沒有被認(rèn)識(shí)到.通過引入彈性薄板理論,建立了無越流的承壓含水層井流-頂板彎曲效應(yīng)的解析模型,同時(shí)考慮了含水層和水的壓縮性,結(jié)果表明Theis井流方程給出的抽水降深偏小.在此基礎(chǔ)上推導(dǎo)了有越流承壓含水層井流-蓋層彎曲效應(yīng)的偏微分方程,求出了解析解,并與傳統(tǒng)理論的結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比,表明Hantush Jacob公式計(jì)算的降深也是偏小的.在抽水井附近和抽水初期,傳統(tǒng)理論可能導(dǎo)致顯著的相對(duì)誤差.
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結(jié)合具體的工程實(shí)例,通過實(shí)驗(yàn)?zāi)M和現(xiàn)場實(shí)測(cè)相結(jié)合的方法,對(duì)松散承壓含水層下采煤突水事故的發(fā)生機(jī)理及防治措施展開探究。研究表明:工作面突水事故的出現(xiàn)與上部覆巖的斷裂運(yùn)動(dòng)關(guān)系緊密。承壓含水層的載荷傳遞效果,使得覆巖關(guān)鍵層出現(xiàn)復(fù)合斷裂,使得導(dǎo)水裂隙貫通含水層,誘發(fā)突水事故。針對(duì)這一機(jī)理針對(duì)性提出適用于A礦的承壓水下采煤突水災(zāi)害防治措施,對(duì)A礦回采作業(yè)的安全高效進(jìn)行提供了積極指導(dǎo)。
充滿于兩個(gè)隔水層之間的含水層中的地下水。典型的承壓含水層可分為補(bǔ)給區(qū)、承壓區(qū)及排泄區(qū)三部分。
補(bǔ)給區(qū)含水層裸露,具有自由水面,實(shí)際上分布著潛水,可接受外界補(bǔ)給。 排泄區(qū)承壓水通過上升泉和向淺部含水層越流等方式排泄。 承壓區(qū)含水層所處的位置高程較小,充滿著承受壓力的水。當(dāng)井或鉆孔揭穿隔水頂板時(shí),井孔中的水上涌到含水層頂面以上一定高度才停止下來。靜止水面的高程即承壓含水層的測(cè)壓水位。測(cè)壓水位高出含水層頂面的距離為承壓水的壓力水頭。在一定的地形、地質(zhì)條件下,測(cè)壓水位高出地面,井孔噴發(fā)自流水,成為自流井。
受壓含水層的形成主要取決于地質(zhì)構(gòu)造,最適合的地質(zhì)構(gòu)造是向斜構(gòu)造或單斜構(gòu)造。前者稱為承壓盆地,后者稱為承壓斜地。
貯存承壓水的向斜構(gòu)造稱承壓盆地或自流盆地。每個(gè)承壓盆地都有補(bǔ)給區(qū)、承壓區(qū)和排泄區(qū)。
儲(chǔ)存承壓水的單斜構(gòu)造稱為承壓斜地又稱為自流斜地。2100433B
根據(jù)地質(zhì)條件,有兩種基本類型的含水層。
這類含水層的水面處于大氣壓力之下,它在地面以下的深度通常隨著地貌條件而不同。潛水含水層通常由降水補(bǔ)給或由其上覆或下伏含水層(滲漏含水層)的越流補(bǔ)給。排泄區(qū)由地貌條件決定,一般不太明顯。地下水流為層流。
對(duì)于飽水厚度b的積分,則得到非均質(zhì)、各向異性介質(zhì)中二維水流的基本方程式:
承壓含水層即自流含水層。這類含水層被封閉在兩個(gè)相對(duì)不透水層之間,因此其中的地下水所承受的靜水壓大于大氣壓。這種類型含水層的補(bǔ)給來自其裸露處的降水和其上覆及下伏含水層(承壓漏含水層)的越流。其排泄區(qū)取決于地質(zhì)和水文地質(zhì)條件。地下水流也是層流。
對(duì)于含水層厚度的積分,并加上源/匯點(diǎn)項(xiàng)和越流項(xiàng),則得到以下二維水流表達(dá)式: