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淮河流域结构性黏土渗透参数测定关键技术研究

结构性黏土具有复杂的成因和特殊的工程地质特性,其渗透特性受裂隙张开度、填充情况与孔洞的发育程度影响较大,且在不同的环境条件下渗透特性会产生一定的变化,允许水力比降理论计算值、室内渗透试验测定的渗透系数与实际值偏差大,难以获得其渗透参数真值。结构性黏土具有高灵敏性、易扰动性,结构裂隙、孔洞易受触动闭合,且试验井在实际的成孔过程中,滤料层或者过度洗井会造成周围形成透水性高于含水层的负薄壁层,钻泥的堆积会造成周围形成透水性低于含水层的正薄壁层,上述几种情况的出现,导致结构性黏土渗透参数原位真值的测定成为一个复杂的技术难题,给淮河流域水利工程建设带来了一系列工程难题。

本研究项目分析了淮河流域堤防、水库两种不同类型工程中分布的结构性黏土渗透特性,采用的技术思路、研究手段、研究成果以及采用的新工艺、新方法、新设备等,对淮河流域堤防、平原地区水库结构性黏土渗透参数的测定及处理方案的选择起到了关键的作用,具有较强的指导意义。另外,通过研究总结出的浅层含水层渗透系数快速测定技术,具有成本低、效率高、约束条件少的特点,在淮河流域含水层渗透系数快速测定方面应用前景广泛。

成果的先进性及创新点:

(1)首次对淮河流域典型结构性黏土采取多种大型及新型试验实证研究,获得了影响结构性黏土渗透特性的关键要素和试验方法的关键技术,解决了结构性黏土难以获得渗透参数真值的难题。

(2)基于原位slug等多种试验,测定了南四湖结构性黏土(裂隙、孔洞)的渗透参数,解决了其渗透参数与实际值偏差大的问题,提出了当地结构性黏土渗透机理和冲蚀管涌型的渗透变形形式。

(3)首次设计大口径、高水头钢筒原位注水试验方案,模拟结构性黏土(针状孔洞)垂向渗透特性的演变规律,成功解决了结构性黏土水库库盆防渗处理方法和质量控制的关键技术难题,为工程节约了大量投资。

(4)首次在淮河流域结构性黏土地层中采用维克声波钻机连续取样成孔和slug试验测定渗透系数的方法,快速测定了其渗透系数。

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