岩溶隧道地下水化学动力学及分形特征

序

前言

第1章绪论

第2章典型地区隧道岩溶动力学系统的环境影响因素分析

第3章岩溶隧道地下水动力学及水化学动力学特征

第4章隧道开挖揭露岩溶形态及其分形特征

第5章隧道开挖条件下岩溶溶蚀作用机理实验研究

第6章岩溶形态分形特征与水化学动力学特征的相关性研究

第7章岩溶发育程度的水化学动力学-分形指数评价技术

参考文献 2100433B

该书在大量的工程实践基础上，针对严重危及隧道工程施工和运营安全的岩溶涌水、突泥等地质灾害问题，分析指出岩溶及地下水的准确预报或探测是解决问题的关键。在此基础上，以隧道开挖揭露的岩溶形态和岩溶地下水为研究对象，深入开展岩溶含水介质特性及其作用机理研究。通过现场监测、理论分析和室内模拟实验等手段，将岩溶地下水动力学、水化学、水－岩相互作用理论和分形理论相结合，在岩溶动力系统环境效应分析基础上，开展岩溶地下水的化学动力学特性、岩溶形态的分形特征，以及岩溶地下水化学成分与岩溶形态之间的相关性研究，建立基于水化学动力学参数和岩溶形态分形指数的岩溶发育程度评价模型，提出岩溶发育程度的水化学动力学－分形指数评价技术，对岩溶及地下水预报具有重要的工程实际指导意义，为提高岩溶及地下水预报准确性提供了新的理论和方法。

裂隙间距的现场测量，就是记录扫描线上长度≥0.5cm的间距值。为了在同等条件下进行D与RQD相关分析，则以等长度2m为准计算RQD。

通过扫描线测量间距值的相对累积频率可以看出，在较小值处保持较好的线性度，因此，如此测定的分形维数是针对一定范围而言的。分形维数分析表明，裂隙间距的空间分布显示出多重尺度的分形结构，为不均匀分形系统。换言之，在裂隙群集内有群集。分形谱表明裂隙组间的裂隙作用。

确定裂隙状岩体内裂隙密度的横向变化的目的，是为疏干裂隙水而设计高效水平疏干孔。 当岩体经受多重裂隙作用时，由于先前裂隙的存在，局部构造应力场的复杂变化可能引起裂隙作用的不均匀性。岩石力学性质变化在很大程度上决定于岩体内不均匀且局限的节理 。

地下水动力学中主要运用解析法、物理模拟法与数值模拟法来进行问题的研究。

地下水动力学解析法

解析法是指用解析方法求解由地下水动力学问题转化成的数学表达式或方程（包括常、偏微分方程等）。这种方法较为清晰明了，实施起来较为简便，但解析法只能解决简单的渗流问题（受到方程解析法求解的限制），较为复杂的地下水动力学问题必须采用后两种方法解决。

地下水动力学物理模拟法

对于实际的、较为复杂的地下水动力学问题，可采用物理模拟法研究。物理模拟法是指用相似模型再现地下水流动动态和过程的试验方法，它不仅能够模拟解析法难以求解的复杂问题，而且在检验基本理论和需要观察流动过程中可能出现的一些物理现象（如管涌现象与弥散现象）时，更离不开物理模拟法。但由于物理模拟法所固有的一些局限性，目前解决实际的水文地质问题中，物理模拟法已经基本被数值模拟法所取代。

地下水动力学数值模拟法

对于一个描述实际地下水系统的数学模型来说，一般其解析解是难以被找到的。数值法是指用数值方法求得解析法一般不能或不易求解的方程的解，这种求解方法一般需要借助于计算机，求得的是精度可变的近似解。

解地下水问题的数值方法有很多种，但最通用的方法为有限差分法（FDM）与有限元法（FEM）。

本书按《地下水动力学》教学内容的要求，以章节为单位，提供了多种类型的思考练习题，内容涉及地下水动力学的基本概念、基本原理及其应用。