人工示踪法测试砂土渗透流速的试验研究-论文.pdf

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1、第14卷第20期2014年7月科学技术与工程Vo1．14No．20Ju1．20141671～1815(2014)20—0286—04ScienceTechnologyandEngineering@2014Sci．Tech．Engrg．水利技术人工示踪法测试砂土渗透流速的试验研究高为壮陈亮夏兵兵熊坚(河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室，河海大学岩土工程与科学研究所，南京210098)摘要流速是反映岩土体渗透特性、判断水利工程防渗效果的最直观参数；而现场岩土体中的流速却很难直接测得。自行设计室内试验装置，将食盐溶液作为示踪剂，使用电导率仪采集测试管中

2、电导率。通过拟合得出电导率随时间的变化关系遵循指数分布，利用稀释定理计算得出测试土体中的渗透流速。将测试流速与实际流速进行对比得出，在各水利梯度下，试验中测试流速均比实际流速偏大，其误差在20％一30％。关键词稀释定理示踪法食盐溶液电导率渗透流速中图法分类号TV223．4；文献标志码B据2006年全国水库普查，我国约有40％水库际获得了很好的效果。陈建生建立了存在垂向存在安全隐患，在发生破坏的水库及堤防工程中渗流条件下广义的井中示踪剂稀释物理模型。叶合透破坏是主要原因。只有及时有效的发现坝体形成欣根据示踪剂质量守恒原理重新建立了示踪稀渗漏通道的位置以及渗

3、漏流速，有针对性的对大坝释物理模型，利用微元法推导了含水层水平流速计进行加固处理，才能保障大坝安全运行。算新公式，修正了广义稀释定理。林统根据示踪目前探测大坝渗漏通道的方法很多，主要有流剂质量守恒的原理建立了基于质量守恒的示踪测速场法、基于电场和磁场的地球物理探测方法和示踪模型，考虑了测井中水流垂向运动的影响。但以往法等。其中基于电场和磁场的地球物理探测方法主的研究大多基于理论研究及现场应用，对于室内试要有自然电场法、高密度电阻率法、瑞利波法、探地验相关的研究却很少，同时关于稀释法所测定的渗雷达法和瞬变电磁法等。示踪法包括天然示踪法和透流速与实际流速的对

4、比分析也较少。通过自行设人工示踪法，天然示踪法主要是利用地下水的化学计室内试验装置，使用食盐溶液作为示踪剂，在砂土成分、同位素成分以及水的温度和电导来了解地下中进行了示踪试验测试渗透流速，将测试流速和实水的补给源以及补给途径的地层性质等，获得渗漏际流速进行了对比，并分析了误差产生的相关因素。问题。以上各种方法都是间接获取渗漏通道的位置，对于渗漏区直接反映渗透特性的渗流流速却无1试验原理法获得，从而不能够对堤防隐患作出较准确的判断。Moser等人建立单孔稀释模型，设示踪剂在稀流速是地下水的重要参数，在水利、水文地质、释水柱内和水均匀混合，滤水管的轴线与含水

5、层整工程勘察、环境保护、供水、水资源、采矿等领域都占个厚度的水流流线正交；水平流连续均匀稳定；无垂据重要的作用。Moser最早建立了单井测定地下向水流的干扰。由于渗漏水流动，则滤水管内示踪水渗透流速的示踪剂点稀释定理，并使用放射性同剂浓度的递减可用下述基本方程式表示：位素进行了现场试验；Michalski使用生理盐水作C=Coe坷‘(1)为示踪剂进行了现场研究，获取了试验区地下水的式(1)中：Cn为t=0时示踪剂的浓度；t为时间；C水平流速；Tsang使用去离子水作为示踪剂进行了为t时刻示踪剂的浓度；而现场试验研究；M．Pi~ak使用食用色素亮蓝FCF2

6、rchvw作为示踪剂进行了现场试验研究。20世纪80年代B：V：：：(2)1Trc‘丌r盯rc我国引进放射性同位素单孔稀释示踪法测定地下水c式(2)中：q为单位时间流经井的水量；V为稀释水的流速，并研制了各种仪器，将此方法应用于工程实柱体积；r为滤水管内径；h为稀释水柱的高度；2014年3月5日收到为流经井的流速；为含水层中水的渗透流速；Ol为第一作者简介：高为壮，男。硕士研究生。Email：712314915@因滤水管在含水层中的存在引起的流程畸变的校正qq·COma系数。2O期高为壮，等：人工示踪法测试砂土渗透流速的试验研究由式(2)可得：范围为0—

7、1．999×10~S／cm。可rB2．3试验水力梯度(3)本次试验共在四个水力梯度下进行，各水力梯食盐溶液在0．2442—2．442moL／L之问时，其度如表1所示。浓度与其电导率成线性关系，因此，测试中可以表1水力梯度用电导率的变化来代替食盐溶液浓度的变化。Table1Hydraulicgradient2试验水头差／mm255075100水力梯度0．0780．1560．2340．3132．1试验装置2．4试验过程2．4．1装样与饱和试验用料为现场采取的砂土，其级配曲线如图2所示，由图2可知粒径大于0．25mm的颗粒超过全重的50％，属于中砂。试验装样采

8、用水下抛填的方法，先将试验槽内水位提升至一定高度(略低于填筑该层砂样的高度)，然