本文關(guān)鍵詞： ERT EVRT 洞室 非飽和帶 含水量 參數(shù)求解 水流入滲　出處：《南京大學(xué)》2013年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：在水文地質(zhì)和工程地質(zhì)領(lǐng)域,針對地下洞室周圍非飽和帶的研究目前是理論研究的重點和難點,針對洞室周圍的地下水的運移研究目前也缺少直接而有效的實時監(jiān)測手段。本研究通過室內(nèi)建立物理模型,基于高密度電阻率成像技術(shù)ERT(High-density Electrical Resistivity Tomography)引入了高密度電阻相對變化率成像方法EVRT (High-density Electrical Resistance Relative Variation Rate Tomography)用于探求上述問題。EVRT基于ERT的數(shù)據(jù)采集手段,通過實驗過程中介質(zhì)相對于初始時刻背景電阻值的變化進行實時成圖。由于多孔介質(zhì)含水量的改變會引起電阻值的變化,因此EVRT圖像的變化能實時反映出實驗中多孔介質(zhì)含水量的變化。EVRT方法是對洞室周圍非飽和帶研究及水流運移研究的創(chuàng)新和完善。本研究首先通過水中異常體實驗驗證了在二維洞室條件下EVRT的可行性和有效性,同時研究了NaCI溶液脈沖實驗中NaCI溶液在水中的運移。在此基礎(chǔ)上,在兩種不同的洞室物理模型(半圓形洞室和拱形完整洞室)中設(shè)置各類多孔介質(zhì)進行飽和排水實驗,研究水流在不同多孔介質(zhì)條件下的運移路徑及非飽和帶的形成與變化規(guī)律。最后利用GMS軟件中的Seep2D模塊進行了數(shù)值模擬并與EVRT圖像進行了對比。通過上述研究獲得了以下成果：(1) EVRT有效性驗證方面EVRT能準(zhǔn)確反映水中異常體的位置、大小等信息,證明了EVRT在二維洞室條件下的可行性和有效性。EVRT也可以有效的反映NaCI溶液在水中的運移路徑。同時,本研究發(fā)現(xiàn)溶液脈沖實驗后NaCI溶液靜止時出現(xiàn)了明顯的鹽度分層現(xiàn)象。(2)水流入滲過程監(jiān)測方面：不同介質(zhì)條件下,EVRT方法均可以有效揭示介質(zhì)的含水量變化并反映水流在介質(zhì)中的滲流路徑。同時,不同的多孔介質(zhì)具有不同的水流運移特征,這和多孔介質(zhì)的粒徑大小有關(guān)。(3)參數(shù)求解方面：多孔介質(zhì)含水量的變化可以通過電阻隨時問的變化曲線(R-t曲線)清晰地反映,同時水流在介質(zhì)中的運移速度可以通過R-t曲線中電阻變化的拐點時間的先后計算得出,從而通過達(dá)西定律可以反求出多孔介質(zhì)的滲透系數(shù)。(4)非飽和帶識別方面：洞室周圍的非飽和帶在排水初期即迅速形成,非飽和帶并非沿著洞室輪廓均勻向外擴展,而是沿洞室邊壁的排水孔向外呈放射狀分布。同時,洞室周圍非飽和帶的延伸深度與洞室周圍多孔介質(zhì)的粒徑有關(guān)。(5)數(shù)值模擬方面：Seep2D模塊可以有效模擬穩(wěn)定流條件下洞室模型的流場和水頭分布,與EVRT圖像對比的結(jié)果表明,兩種方法均能很好的反映出實驗過程中不同介質(zhì)條件下的流場分布。
[Abstract]:In the field of hydrogeology and engineering geology, the study of unsaturated zones around underground caverns is the focus and difficulty of theoretical research. There is also a lack of direct and effective real-time monitoring methods to study the movement of groundwater around the cavern. Based on the high density resistivity imaging technology ERT(High-density Electrical Resistivity tomography, a high density Electrical Resistance Relative Variation Rate tomography method, EVRT high density Electrical Relative Variation Rate tomography, is introduced to find out the above problems. EVRT is a data acquisition method based on ERT. In the process of experiment, the change of the resistance value of the medium relative to the background resistance value at the initial time is mapped in real time. Because the change of the water content of the porous medium will cause the change of the resistance value, Therefore, the change of EVRT images can reflect the change of water content in porous media in real time. The EVRT method is an innovation and perfection in the study of unsaturated zone around the cavern and the study of water flow migration. Firstly, the experiment of anomalous bodies in water is carried out in this study. The feasibility and effectiveness of EVRT under the condition of two-dimensional cavern are verified. At the same time, the migration of NaCI solution in water was studied in the pulse experiment of NaCI solution. On this basis, various porous media were set up in two different physical models of cavern (semi-circular cavity and arched cavity) to carry out saturated drainage experiment. This paper studies the migration path of water flow in different porous media and the formation and variation of unsaturated zone. Finally, the numerical simulation is carried out by using the Seep2D module in GMS software and compared with the EVRT image. The following results are obtained: 1) EVRT can accurately reflect the position of anomalous bodies in water in terms of EVRT validation. It is proved that the feasibility and validity of EVRT under the condition of two-dimensional cavern. EVRT can also effectively reflect the migration path of NaCI solution in water. In this study, it is found that there is obvious salt stratification phenomenon in NaCI solution at rest after the pulse experiment.) the monitoring of water infiltration process: under different medium conditions, the EVRT method can effectively reveal the change of water content in the medium and reflect the change of water content in the medium. The flow path in the medium. At the same time, Different porous media have different characteristics of water flow migration, which is related to the particle size of porous media. The solution of parameters is: the change of water content in porous media can be clearly reflected by the curve of change of resistance at any time (R-t curve). At the same time, the velocity of water flow in the medium can be calculated by calculating the inflexion time of the resistance change in the R-t curve. Thus, through Darcy's law, the permeability coefficient of porous media can be obtained in reverse. 4) the unsaturated zone around the cavern is formed rapidly in the early stage of drainage, and the unsaturated zone does not extend uniformly outward along the outline of the cavern. It is radially distributed along the drainage holes in the side wall of the cave. At the same time, The extension depth of unsaturated zone around the cavern is related to the diameter of porous media around the cavern. (5) numerical simulation of the flow field and water head distribution of the cavity model under steady flow conditions by using the: 1 / Seep2D module can effectively simulate the flow field and water head distribution in the cavity model under steady flow conditions. The results of comparison with EVRT images show that, Both methods can well reflect the flow field distribution in different media.
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：P641.2;TU91;P631.322

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 薛強,梁冰,劉曉麗,李宏艷;污染物在非飽和帶內(nèi)運移的流固耦合數(shù)學(xué)模型及其漸近解[J];應(yīng)用數(shù)學(xué)和力學(xué);2003年12期

2 林在貫;;英國的水文地質(zhì)新儀器[J];工程勘察;1982年01期

3 張朝鳳;袁希鵬;;用防護指數(shù)評價非飽和帶垂直自然防護性[J];地下水;1989年03期

4 亓桂明;;非飽和帶地下水運動的數(shù)學(xué)模型和算法[J];山東科學(xué);1992年01期

5 C.J.Bruton;B.E.Viani;史維浚;;非飽和帶中水-巖作用的地球化學(xué)模式[J];華東地質(zhì)學(xué)院學(xué)報;1993年02期

6 王鐵軍,鄭西來,趙淑梅;土壤非飽和帶確定性數(shù)值模型研究進展[J];海洋湖沼通報;2005年02期

7 周訓(xùn),方斌,曹文炳,萬力,吳勝軍,馮衛(wèi)東;西北地區(qū)額濟納綠洲非飽和帶水分和鹽分分布[J];地質(zhì)論評;2004年04期

8 鄭香林 ,蔣鳳峰;南宮非飽和帶水份運移機理研究試驗場[J];水文地質(zhì)工程地質(zhì);1985年02期

9 高木不折;岡大郎;韓貞鎬;;土中水的非飽和流動4.雨水流出和非飽和滲透[J];世界地質(zhì);1983年02期

10 劉新仁,蘇逸深,唐海行,張和平;土壤非飽和帶垂向水分交換動態(tài)實驗研究[J];水文;1991年04期

相關(guān)會議論文 前1條

1 周念清;宋瑋;大谷順;江思珉;;CT掃描研究污染物在非飽和沙土中的運移規(guī)律[A];2010中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文集(第三卷)[C];2010年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前6條

1 楊晨;非飽和—飽和帶水流時空變異性研究[D];南京大學(xué);2015年

2 梁愛民;非飽和土壤滲透特性及飽和入滲機理試驗研究[D];大連理工大學(xué);2008年

3 劉子振;持續(xù)降雨入滲非飽和黏土邊坡失穩(wěn)機理及其應(yīng)用研究[D];蘭州大學(xué);2014年

4 杜金龍;干旱鹽漬區(qū)非飽和—飽和帶水鹽耦合模擬與調(diào)控[D];中國地質(zhì)大學(xué);2009年

5 戴永浩;非飽和板巖細(xì)觀試驗與本構(gòu)模型研究[D];中國科學(xué)院研究生院（武漢巖土力學(xué)研究所）;2006年

6 王環(huán)玲;高壩泄洪霧雨作用下飽和非飽和裂隙巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定性研究[D];河海大學(xué);2006年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 趙雅瓊;非飽和帶土壤水分特征曲線的測定與預(yù)測[D];長安大學(xué);2015年

2 段永祥;非充分供水條件下溴離子在層狀非飽和帶中遷移研究[D];成都理工大學(xué);2015年

3 楊建龍;二維條件下洞室周圍非飽和帶變化的EVRT響應(yīng)特征及成像研究[D];南京大學(xué);2013年

4 李云良;降雨條件下非飽和帶水—氣二相流模擬研究[D];長安大學(xué);2010年

5 曾志姣;非飽和紅粘土抗剪強度特性研究及其應(yīng)用[D];中南大學(xué);2008年

6 溫曉鵬;重塑非飽和粉質(zhì)粘土脫吸濕抗剪強度特性研究及其應(yīng)用[D];大連理工大學(xué);2010年

7 李世孝;非飽和帶在水源熱泵工程中的導(dǎo)熱特性研究[D];沈陽建筑大學(xué);2013年

8 唐蓮;中水灌溉土壤非飽和帶污染物運移的實驗研究及數(shù)值模擬[D];西安理工大學(xué);2004年

9 郭利娜;基于GDS的非飽和粉質(zhì)粘土抗剪強度試驗研究[D];中國地質(zhì)大學(xué);2013年

10 黃飛;郴州地區(qū)紅粘土非飽和特性研究及應(yīng)用[D];中南大學(xué);2014年

，

本文編號：1536348