基于改进Marshall-Madden模型的隧道含水构造渗透性评价方法

发布时间：2021-06-10 22:51

　　我国基础工程建设呈现出蓬勃发展的态势,一批铁路、公路、水利水电隧道正在建设或即将进入建设日程,其中存在大量的深长隧道。深长隧道工程建设过程中经常遭遇突、涌水等灾害,给生命财产安全和工程建设带来了严重危害,而含水地层的透水能力与灾害发生的量级存在直接关系。因此,开展隧道掌子面前方含水构造的渗透性评价对于施工期灾害预警与防治具有较为重要的意义。然而水文地质试验等传统渗透性评价方法往往存在滞后性、片面性等特点,地球物理方法在克服以上缺点中具有优势,其中激发极化法具有对含水构造结构参数敏感的优点,近年来在隧道含水构造超前预报、水文地质调查等方面得到广泛应用,采用激发极化方法对含水构造的渗透性评价是国际上新兴发展的方向。但目前激发极化观测数据与地层渗透性关系模型存在经验依赖性强、地层结构参数难以获取等问题,难以满足隧道含水构造渗透性评价的迫切需求。针对隧道含水构造渗透性评价难题,本文采用理论分析和室内试验的方法,对Marshall-Madden毛管模型进行了改进,建立了激发极化观测数据与毛管模型结构参数的关系模型,揭示了激发极化弛豫时间与渗透率的正相关关系。提出了基于激发极化观测数据的毛管模型结... 

【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：122 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２．１双电层形变示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?２．１?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｄｏｕｂｌｅ?ｌａｙｅｒ?ｔｒａｎｓｆｏｒｍ?（ａ）?Ｂａｌａｎｃｅｄ?ｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｄｏｕｂｌｅ?ｌａｙｅｒ?（ｂ）??

分布恢复到平衡状态。双电层形变的形成速度和程度与介质的微观结构密切相关，??因此可以利用该特性获取岩土体结构参数。??平衡溶液??？?？?．?？?＿?？??？？丨：？１．丨？以廳说＇、??：?？??紧密层?扩散层?外加电场??（ａ）平衡状态的双电层?（ｂ）外加电场下的双电层??图２．１双电层形变示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?２．１?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｄｏｕｂｌｅ?ｌａｙｅｒ?ｔｒａｎｓｆｏｒｍ?（ａ）?Ｂａｌａｎｃｅｄ?ｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｄｏｕｂｌｅ?ｌａｙｅｒ?（ｂ）??Ｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｄｏｕｂｌｅ?ｌａｙｅｒ?ｕｎｄｅｒ?ａｐｐｌｉｅｄ?ｅｌｅｃｔｒｉｃ?ｆｉｅｌｄ??薄膜极化理论是指岩石颗粒间存在宽窄不一的孔隙，其中窄孔隙大部分处于??双电层内，造成其中阳离子过剩。当对介质施加外电场时，窄孔隙中阳离子因排??斥作用运移较快，离子迁移率较大；阴离子因吸引作用而移动受阻，迁移率较小，??而宽孔隙中离子运动速率受双电层影响较小，阴阳离子迁移率相近，因此随供电??时间增加，窄孔隙电流流出端阳离子堆积，流入端阴离子过剩，沿孔隙结构形成??离子浓度梯度和电势垒，如图２．２所示。当失去外加电场时，阴阳离子沿浓度梯??度方向扩散，恢复到平衡状态。薄膜极化形成离子堆积的快慢和程度，主要取决??于孔隙的尺寸大小，同样可利用该特性判别岩土体中孔隙尺寸，进而研宄其渗透??性。??图２．２薄膜极化现象示意图??Ｆｉｇｕｒｅ?２．２?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｏｆ?ｍｅｍｂｒａｎｅ?ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ??１２??

，，或孔隙结构参数，难以直接应用于渗透率评价。??ｒ?￣画－?＼?，??震。．２．?—?—震…?＼?＿＿！???Ｒ？０５?＼?—ｒｐ０＿２??、Ｓ＾??Ｒ?丨０．４?＼??ｒｐ〇－４??Ｎ．?Ｒ－０．６?０．２?■?＼?ｎ＊〇－６?■??ＸＳＶｓ＞＾＾??Ｒ？０?８?－－－－＞１＝０－３??１０＂４?１０２?１０°?１０２?１０４?１０６?１ＣＴ４?１０＇２?１０°?１０２?１０４?１０６??频率／ＨＺ?频韦／Ｈｚ??（ａ）不同电阻率下复阻抗曲线?（ｂ）不同极化率下复阻抗曲线??


本文编号：3223259