裂隙介质溶质运移试验研究

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1、第24卷第5期岩石力学与工程学报Vol.24No.52005年3月ChineseJournalofRockMechanicsandEngineeringMarch，2005裂隙介质溶质运移试验研究王锦国，周志芳(河海大学地质及岩土工程系，江苏南京210098)摘要：介绍了自行研制的裂隙介质溶质运移试验测试系统，与国内外同类试验装置相比，该测试系统可以对不同尺寸的裂隙介质进行溶质运移试验，在裂隙介质中布设了测试流体压力、温度、浓度的传感器，可以对原样裂隙中各点的溶液浓度进行直接测量，以此来获得溶质在裂隙介质中的运移规律。应用该测试系统进行了

2、NaCl示踪剂溶液在裂隙介质中运移的试验，并用解析–优化方法求解了裂隙介质中NaCl示踪剂溶液运移的水动力弥散参数。关键词：水文地质学；裂隙；溶质运移；测试系统；弥散参数中图分类号：P641.2文献标识码：A文章编号：1000–6915(2005)05–0829–06TESTINGSTUDYONSOLUTETRANSPORTINFRACTUREDMEDIAWANGJin-guo，ZHOUZhi-fang(DepartmentofGeologyandGeotechnical，HohaiUniversity，Nanjing210098，Chi

3、na)Abstract：Atestingsystem，designedbytheauthors，ofsolutetransportinfracturedmediaisintroduced.Withthistestingsystem，solutetransportexperimentscanbecarriedoutinfracturedmediaofdifferentscales.Pressure，temperatureandconcentrationsensorsareinstalledinfracturedmedia，whichcand

4、irectlymeasuresolutionconcentrationanywhereinnaturalfractures.Sothistestingsystemexcelsothersimilardevicesworldwide.SolutetransportexperimentsarecarriedoutbythetestingsystemwithNaCltracersolution，andhydrodynamicdispersionparametersofNaCltracertransportaresolvedbyanalysis-

5、optimizationmethod.Keywords：hydrogeology；fracture；solutetransport；testingsystem；dispersionparameter裂隙中溶质运移试验研究是从核工业发展起来1引言以后，为了核废料的地质贮存而开展起来的。随着人类活动不断向地下深入，各种污染对地下深部裂通过试验研究溶质运移一直是国内外学者重点隙水的威胁也逐渐加重，因此许多国家的学者开展关注的问题之一。从20世纪50年代后期，人们就了裂隙中溶质运移规律的探讨和研究。以往的试验[6～14]开始在实验室进行大量的一维

6、水动力弥散试验，来装置绝大部分用于测试土体中溶质运移的规律，研究弥散系数DL与各个因素之间的关系。最初的试即使有对裂隙介质中溶质运移进行试验的装置，其[15，16]验是在砂柱中进行的，文[1～5]通过试验探讨了DL尺度也很小，通常通过接收进水端和出水端的与孔隙平均流速、运动粘滞系数以及多孔介质特征水来进行化学分析，进而研究溶质变化情况，并不指标之间的关系，而用于确定横向弥散系数的试验能直接测定裂隙中的溶质浓度。正是基于以上原因，相对较少见。研制了本文介绍的裂隙介质溶质运移试验测试系收稿日期：2003–10–22；修回日期：2003–12–

7、22基金项目：河海大学科技创新基金项目(2003410943)；国家自然科学基金重点项目(50239070)；河海大学双聘院士基金项目作者简介：王锦国(1974–)，男，博士，1996年毕业于河海大学地质工程专业，现任讲师，主要从事地下水科学与工程方面的研究工作。E-mail：wang_jinguo@hhu.edu.cn。•830•岩石力学与工程学报2005年统。试验系统可以对多种尺寸的裂隙介质试件进行是有限的，因而只能测得埋设点处的指标值，在其试验(最大尺寸80cm×50cm)。还有一个主要特点是他点(基质块中)则不能够测得数据。通过对

8、采样点将传感器埋在了试件中，可以测量试件中任一点的数据的分析，计算出裂隙中水流的速度，确定出参溶液浓度。由于溶液浓度和水流压力的测量均可在数，进一步分析裂隙中对流扩散的机理。试件中进行，并不是