岩土体渗透性参数现场快速测试系统开发与应用

摘要

岩土体渗透性参数是评价地下水资源，研究地下水运动规律的重要水文地质参数。传统的测试方法(抽水试验、压水试验等)不仅费用高，持续时间长，而且对场地和成孔工艺都有严格要求。因此，探求一种快速、高效的渗透性参数测试方法显得非常迫切和必要。 微水试验是一种现场快速测定岩土体渗透性参数的方法，其试验时间短，所需设备与操作人员少，对地下水及周边环境影响甚微，具有广泛的应用前景。基于单井内水流运动的振荡原理，开发了岩土体渗透性参数测试系统(HSZK-01)，使现场快速、高效测定岩土体渗透性参数成为可能。介绍了该测试系统的功能、构成和现场操作步骤。应用该系统进行了室内和现场试验，运用三种不同的微水试验模型对试验数据进行计算分析，并将计算结果与传统抽水试验成果进行对比分析，两种试验成果拟合较好，表明该测试系统的可靠性和计算理论的准确性。 本次研究结果表明，Kipp(1985)模型用于承压含水层的计算精度不如CBP(1967)模型高，但其结果完全能满足工程需要；而且在分析贮水系数较小渗透系数较大的潜水含水层时，Kipp(1985)模型应取各试段底部以上的含水层厚度计算，得到的成果质量较高。与另两种模型相比，Kipp(1985)模型具有更广的适用范围，值得进一步研究。同时，研究还发现不同的激发方式得到的数据质量也不一样，气压式微水试验因最接近“瞬时激发”之假设，其实测数据质量最高；注水式微水试验数据质量最差，不适合在渗透性较大的含水层中进行。此外，室内试验平台测压管的统计分析结果表明微水试验影响半径为花管(过滤器)半径的30倍左右，而且采用不同激发方式的微水试验其影响半径也不一样。

目录

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第一章绪论

1.1研究的目的和意义

1.2研究现状

1.2.1概述

1.2.2数据分析模型分类

1.2.3单井水流振荡理论及分析模型

1.3主要研究内容

第二章单井内水流振荡理论与参数确定方法

2.1概述

2.2 KIPP(1985)模型

2.2.1基本理论

2.2.2计算方法

2.3 CBP(1967)

2.3.1基本理论

2.3.2计算方法

2.4 Bouwer and Rice(1976)模型

2.4.1基本理论

2.4.2计算方法

第三章渗透性参数测试系统开发

3.1技术思路

3.2测试系统组成

3.2.1概述

3.2.2测试系统特点

3.3传感器系统

3.3.1压力传感器

3.3.2温度传感器DS18820

3.4数据采集系统

3.4.1 MSP430芯片原理

3.4.2 MAX485芯片

3.4.3数据采集系统工作原理

3.5水头激发系统

3.5.1概述

3.5.2气压激发系统的特点

3.5.3气压激发系统组件

3.5.4其他激发方式

3.6测试系统操作步骤

3.7实测曲线判断系统状态

第四章测试系统应用

4.1室内试验

4.1.1室内试验平台

4.1.2常规试验确定渗透性参数

4.1.3微水试验

4.1.4参数计算结果对比分析

4.1.5影响半径

4.2现场试验

4.2.1试验场区条件

4.2.2常规抽水试验

4.2.3微水试验

4.2.4参数计算结果对比分析

4.3贮水系数

4.4阻尼系数及实测曲线分类

4.4.1阻尼系数

4.4.2实测曲线分类

第五章结论与展望

5.1结论

5.1.1测试系统

5.1.2试验理论

5.1.3计算模型

5.1.4激发方式

5.1.5影响半径

5.2展望

5.2.1含水层各向异性

5.2.2非线性效应

5.2.3负薄壁效应

5.2.4贮水系数

参考文献

致 谢