[發明專利]原位確定弱透水層固結系數和變形滯后指數的雙管外管法

有效

• 申請號: 201611149736.0
• 申請日: 2016-12-13
• 公開（公告）號: CN106596372B
• 公開（公告）日: 2019-06-21
• 發明（設計）人: 周志芳;趙燕容;李鳴威;郭巧娜
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

本發明公開原位確定弱透水層固結系數和變形滯后指數的雙管外管法，首先在現場形成采用雙管中外管法確定弱透水層固結系數和變形滯后指數的雙管試驗模型，基于雙管試驗模型，推導在內管水頭降低某一常量，而外管弱透水層柱體一側保持地下水位不變條件下外管弱透水層的沉降量公式解析解；其次根據基于外管弱透水層中布置的百分表測量的外管中弱透水層沉降量隨時間變化的實驗資料，采用配線法確定弱透水層固結系數和變形滯后指數。本發明具有以下優點：推得的解析解理論嚴密；實現弱透水層固結系數和變形滯后指數的原位測試，試驗裝置及試驗過程簡單、易操作；可同時求得弱透水層釋水率、固結系數、變形滯后指數、傳導系數和滲透系數，獲取的參數多。

技術領域

本發明涉及一種原位確定弱透水層固結系數和變形滯后指數的雙管外管法，尤其是一種現場確定弱透水層釋水率、傳導系數和滲透系數的方法。

背景技術

含水層系統釋水變形是造成區域性地面沉降的最直接原因。地面沉降是一種地面標高緩慢降低的環境地質現象，是一種不可補償的永久性環境和資源損失，嚴重時會發展為地質災害。從水文地質角度出發，深厚覆蓋層就是最為典型的含水層系統。例如，中國長江三角洲深厚覆蓋層就是由三個承壓含水層及四個弱透水層組成的含水層系統，其厚度達50～200m。在長江三角洲由于地下水超采引起的地面沉降大于200mm的面積已占區域面積的十分之一，其中最大累積沉降量達2.80m，已造成的經濟損失達500億美元。

對于飽和弱透水層的滲流-變形問題，以往分別研究飽和弱透水層滲流規律和變形規律的成果較多，最近同時研究飽和弱透水層滲流-變形耦合關系的成果也不少。但這些成果幾乎都是在現有的滲流-變形控制方程基礎上研究滲流-變形的關系；并沒有懷疑這些控制方程相關聯的參數間是否存在問題或者是沒有發現存在的問題。然而許多問題仍然困擾著我們：①盡管滲流控制方程中的傳導系數和固結方程中的固結系數在形式上應屬于同一參數，但在我們的規程、規范中或實際工作中卻很少使用野外水文地質試驗獲得的傳導系數代替固結系數計算土體變形或者使用固結試驗獲得的固結系數代替傳導系數計算滲流問題，原因在于二者總是有較大差別。②從滲流和固結控制方程形式看，飽和弱透水層在發生滲流-變形的過程應該是同步的，實際上人們發現變形始終滯后于滲流。③基于現有的滲流-固結模型預測計算土體沉降的變形，很難與實際觀測結果相吻合，往往計算值都不同程度偏大。

發明內容

發明目的：為克服現有技術不足，本發明基于鉆孔雙管原位測試技術，根據弱透水層柱體一側水頭降低某一常量條件下弱透水層沉降量公式解析解，提出一種原位確定弱透水層固結系數和變形滯后指數的雙管外管法。

技術方案：為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：

原位確定弱透水層固結系數和變形滯后指數的雙管外管法，其特征在于：包括以下步 驟：

1)、在現場形成采用雙管中外管法確定弱透水層固結系數和變形滯后指數的雙管試驗模型，基于雙管試驗模型，推導在內管水頭降低某一常量，而外管弱透水層柱體一側保持地下水位不變條件下外管弱透水層的沉降量公式解析解；

2)、根據基于外管弱透水層中布置的百分表測量的外管中弱透水層沉降量隨時間變化的實驗資料，采用配線法確定弱透水層固結系數和變形滯后指數。

工作原理：本發明實驗裝置及實驗過程簡單、易操作，解析解理論嚴密，采用配線法確定參數，方法簡單易掌握，可以解決目前現場無法原位確定弱透水固結系數和變形滯后指數的關鍵技術問題，克服了現場取樣后在實驗室進行測試的誤差；同時，一次實驗可以同時求得弱透水層釋水率、固結系數、變形滯后指數、傳導系數和滲透系數，獲取的參數多。最為重要的是，該方法實現了原位確定弱透水固結系數和變形滯后指數，因此，該方法有很好的推廣應用價值。

優選，內管水頭的水位不低于弱透水層頂面。

所述雙管試驗模型的實現方法包括以下步驟：