减压井淤堵及恢复机制研究

发布时间：2017-05-03 21:07

  本文关键词：减压井淤堵及恢复机制研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：减压井正常高效运行对堤坝工程安全稳定具有十分重要的意义。减压井是一种重要的渗流控制手段,其利用堤(坝)后地下水渗流特点,排出地下承压水,降低地下水水位,减小渗透压力。但在实际工程中经常出现的减压井淤堵问题极大地影响了减压井的排水减压效果,因此,开展减压井淤堵机理研究,并探讨行之有效的淤堵恢复措施,可为减压井持续高效运行提供理论依据和技术支撑。本文针对减压井淤堵问题,采取理论分析和数值模拟方法,揭示减压井淤堵机理,通过现场洗井试验和多年观测资料分析探讨有效的洗井方法。主要开展了以下几方面研究：(1)应用二维渗流计算软件UNSST2建立地下水渗透模型,对减压井间距、井径、出水口高程,贯入深度和滤层渗透性等因素进行模拟计算,分析各个因素对减压井排水减压效果的影响规律。计算表明：贯入深度与滤层渗透性对运行效果影响显著；出水口高程也有一定影响；井径与井间距影响相对较小。(2)根据已有研究成果与计算所得结果,分析机械淤堵、化学淤堵与生物淤堵等减压井三种类型淤堵的机理。机械淤堵是由地下水带动细颗粒向井周移动,再加上井的间歇性运行特性,造成细颗粒在井周大量聚集而引起的淤堵；化学淤堵是地下水中所含化学物质经水流搬运后,与氧气接触发生氧化反应,在井壁内外生成凝聚物而造成的淤堵；生物淤堵是指由于井周一些动植物的生物活动造成的淤堵现象。(3)利用三维渗流计算软件UNSS3建立减压井三维渗流模型,模拟计算减压井在大降深抽水过程中井周各处渗透坡降变化情况。通过大降深来获得井壁内外足够大的渗透坡降,使原本淤堵的滤层产生松动,破坏其原本稳定的土粒结构,令造成淤堵的细颗粒从中被水流带出,提高滤层整体渗透性,从而提高减压井的排水减压效果。(4)通过现场洗井试验与多年观测资料分析,探讨大降深往复循环洗井法洗井效果及其影响因素。大降深往复循环洗井法具有显著效果,经该方法清洗后,大部分原本淤堵的减压井排水减压效果有明显提升。研究表明,井管材质对该方法效果影响较大。
【关键词】：减压井 淤堵 渗流 恢复措施 影响因素
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV223.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 符号说明10-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 研究目的与意义11-12
• 1.2 研究现状及进展12-17
• 1.2.1 渗透变形研究12
• 1.2.2 滤层设计研究12-13
• 1.2.3 减压井渗流计算研究13-14
• 1.2.4 减压井淤堵研究14-15
• 1.2.5 减压井淤堵恢复措施研究15-17
• 1.3 研究内容与技术路线17-19
• 1.3.1 主要研究内容17
• 1.3.2 研究方法和技术路线17-19
• 第二章 减压井渗流数学模型及数值模型19-29
• 2.1 渗流微分方程19-23
• 2.1.1 达西定律19
• 2.1.2 运动方程19-20
• 2.1.3 连续性方程20-22
• 2.1.4 稳定渗流基本微分方程22-23
• 2.1.5 非稳定渗流基本微分方程23
• 2.2 减压井渗流数学模型23-26
• 2.2.1 渗流场控制方程24
• 2.2.2 定解条件24-26
• 2.3 有限元法数值求解26-28
• 2.3.1 有限元法的基本原理26
• 2.3.2 有限元法求解渗流问题的基本过程26-28
• 2.3.3 计算软件简介28
• 2.4 本章小结28-29
• 第三章 减压井排水减压效果影响因素分析29-50
• 3.1 数值模型29-30
• 3.2 减压井贯入度对减压井排水减压效果影响分析30-35
• 3.2.1 贯入深度3m30-31
• 3.2.2 贯入深度9.92m31-32
• 3.2.3 贯入深度17.76m32
• 3.2.4 贯入深度21.68m32-33
• 3.2.5 贯入深度25.6m33-35
• 3.3 减压井结构对减压井排水减压效果影响分析35-45
• 3.3.1 井管直径36-39
• 3.3.2 减压井间距39-42
• 3.3.3 减压井出水口高程42-45
• 3.4 反滤层对减压井排水减压效果影响分析45-49
• 3.4.1 反滤层渗透系数2×10~(-2)cm/s45-46
• 3.4.2 反滤层渗透系数2×10~(-3)cm/s46
• 3.4.3 反滤层渗透系数2×10~(-4)cm/s46-47
• 3.4.4 反滤层渗透系数2×10~(-5)cm/s47
• 3.4.5 反滤层渗透系数2×10~(-6)cm/s47-49
• 3.5 本章小结49-50
• 第四章 减压井淤堵机理分析50-60
• 4.1 机械淤堵机理分析50-56
• 4.1.1 减压井机械淤堵发生过程50
• 4.1.2 减压井设计不合理引起的机械淤堵50-55
• 4.1.3 减压井施工艺与运行管理不当引起的机械淤堵55
• 4.1.4 井周水位对机械淤堵影响55-56
• 4.2 化学淤堵机理分析56-59
• 4.2.1 化学淤堵形成的主要过程56-57
• 4.2.2 淤堵物形成机理57-58
• 4.2.3 井周水位对化学淤堵影响58-59
• 4.3 生物淤堵机理分析59
• 4.4 本章小结59-60
• 第五章 减压井修复技术及修复效果分析60-78
• 5.1 恢复措施及应用60-62
• 5.1.1 常规洗井方法60
• 5.1.2 可拆换过滤器减压井60-61
• 5.1.3 大降深循环往复双向抽排水洗井61-62
• 5.2 实例分析62-77
• 5.2.1 工程概况62-63
• 5.2.2 洗井方法63-64
• 5.2.3 大降深抽水数值模拟64-68
• 5.2.4 监测资料分析68-76
• 5.2.5 洗井效果分析76-77
• 5.3 本章小结77-78
• 第六章 结论与展望78-80
• 6.1 结论78-79
• 6.2 展望79-80
• 参考文献80-84
• 致谢84-85

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本文编号：343748