矿山水害防治理论与方法 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:煤炭工业出版社

作者:虎维岳

出品人:

页数:196

译者:

出版时间:2005-09-01

价格:58.00元

装帧:

isbn号码:9787502027421

丛书系列:

图书标签:

• 矿山水害
• 水害防治
• 矿山工程
• 地质灾害
• 安全生产
• 水文地质
• 矿山安全
• 排水工程
• 风险评估
• 灾害防治

《地下工程渗流与水文地质学基础》 内容简介： 本书深入探讨地下工程领域中至关重要的渗流理论及其相关的水文地质学基础知识，旨在为读者提供一个全面而系统的理论框架，以理解和分析地下水在岩土体中的运动规律，并将其应用于实际工程问题。本书内容详实，逻辑严谨，既强调理论的深度，又注重其实际工程应用的可行性，特别适合从事地下工程、水利水电工程、岩土工程、矿山工程、环境工程等相关领域的科研人员、工程师、规划设计人员以及高等院校相关专业的师生阅读。 第一章 绪论 本章首先界定了地下工程渗流与水文地质学的核心概念，阐述了地下水在地质环境中的重要作用，以及其对各类地下工程（如隧道、地下洞室、水坝、基坑、竖井、挡土墙等）安全性和稳定性的深远影响。接着，追溯了渗流理论和水文地质学的发展历程，重点介绍了其在工程实践中的演变和里程碑式的突破。最后，明确了本书的研究范畴和目标，强调了掌握渗流理论和水文地质学基础对于解决复杂地下工程问题的重要性，并为后续章节的学习奠定了基础。 第二章 水的物理性质及其与岩土体的相互作用 本章详细阐述了水的关键物理性质，包括密度、黏度、表面张力、毛管现象等，并深入分析了这些性质在不同温度、压力条件下的变化规律。在此基础上，重点探讨了水与岩土体之间的相互作用，如水的饱和度、孔隙度、渗透性等对水流行为的影响。通过对岩石和土体孔隙结构特征的分析，解释了不同岩土介质的渗透系数差异及其影响因素，例如颗粒级配、密实度、裂隙发育程度等。本章为理解地下水在岩土体中的运动机理提供了必要的物理学和地质学基础。 第三章 Darcy定律及其在渗流分析中的应用 Darcy定律是地下水渗流研究的基石，本章将对其进行深入解析。首先，详细介绍Darcy定律的提出背景、基本内容及其适用条件，并推导了其宏观和微观表达式。接着，重点阐述了渗流系数（渗透系数）的概念、测定方法（室内试验和现场试验）及其影响因素。在此基础上，本书将Darcy定律的应用拓展到各类地下工程场景，包括一维、二维和三维渗流问题，并结合实例讲解如何利用Darcy定律计算渗流量、渗透压力等关键参数。此外，还会介绍Darcy定律的局限性以及在非饱和渗流、黏滞性流体渗流等复杂情况下的修正和发展。 第四章 渗流理论基础：地下水流方程的建立与求解 本章深入探讨地下水流方程的建立和求解方法。首先，从质量守恒原理出发，推导出适用于不同介质（均质、非均质、各向同性、各向异性）的二维和三维渗流控制方程，包括稳态和非稳态渗流方程。随后，详细介绍了求解这些方程的解析法和数值法。解析法部分将涵盖傅里叶级数、复变函数等数学工具在特定边界条件下的应用。数值法部分将重点介绍有限差分法（FDM）和有限元法（FEM），阐述其基本原理、网格划分、节点方程建立以及求解算法，并展示其在处理复杂几何形状和边界条件下的优势。 第五章 水文地质参数的确定与评价 水文地质参数是进行渗流计算和地下水模拟的基础，本章将系统介绍这些参数的确定与评价方法。首先，详细讲解渗透系数、给水度、贮水系数（或滞水系数）、导压系数等主要水文地质参数的物理意义和取值范围。随后，重点介绍现场试验方法，包括抽水试验（恒定流和非恒定流）、注水试验、压水试验、单环渗水试验、双环渗水试验等，并分析不同试验方法的适用范围、试验方案设计、数据采集与处理以及参数反演的原理和技术。同时，也会介绍室内试验方法，如渗透仪试验。最后，探讨了水文地质参数的空间变异性及其对渗流模拟结果的影响，并介绍参数评价与不确定性分析的方法。 第六章 地下水边界条件与渗流计算 边界条件是渗流问题求解的关键，本章将详细阐述不同类型的地下水边界条件及其在渗流计算中的应用。首先，区分并解析了定水头边界（如河流、湖泊、水库）、定流量边界（如人工注水井、抽水井）、自由面（潜水面）边界、隔水边界（如不透水岩层）以及混合边界等。接着，详细讲解了如何在解析法和数值法中正确施加这些边界条件，并结合实例说明不同边界条件对地下水位、渗流量和流网形态的影响。特别地，将重点介绍自由面问题的处理方法，如豁口理论、虚拟边界法以及数值方法在处理自由面问题上的技巧。 第七章 渗流问题的数值模拟与软件应用 随着计算机技术的发展，数值模拟已成为解决复杂地下工程渗流问题的有力工具。本章将深入介绍渗流数值模拟的理论与实践。首先，回顾并强调有限差分法和有限元法在渗流模拟中的核心地位，并介绍其他可能的数值方法（如边界元法）。接着，将重点介绍目前广泛应用于地下水模拟的商业或开源软件，如FEFLOW, MODFLOW, GMS等，讲解其基本操作流程、模型建立步骤（包括地形地貌、地层结构、水文地质参数赋值、边界条件设置等）、网格生成、求解器选择和结果后处理。通过具体的工程案例，演示如何利用这些软件进行渗流场计算、地下水位预测、渗流量分析以及地下水动力环境评价。 第八章 复杂地质条件下的渗流分析 复杂地质条件给渗流分析带来了挑战，本章将聚焦于这些特殊情况的处理。首先，将深入分析裂隙岩体和疏松多孔介质中的渗流规律。对于裂隙岩体，将介绍离散裂隙模型（DFM）、连续介质模型（如双介质模型、等效连续介质模型）及其在渗流模拟中的应用，重点分析裂隙的连通性、尺寸、方向和密度对渗流特征的影响。对于疏松多孔介质，将讨论其微观结构与宏观渗流参数的关系，以及饱和与非饱和渗流的差异。此外，还将讨论含夹层、夹纹地层以及地层接触面的渗流特性。 第九章 抽水与回灌对地下水环境的影响 抽水与回灌是地下水资源开发利用和地下水位调控的重要手段，本章将系统分析其对地下水环境的影响。首先，详细阐述抽水井的涌水量计算、影响范围的确定以及抽水对区域地下水位下降、地下水流场改变、地下水径流补给的影响。接着，分析回灌对地下水位抬升、地下水补给增强、地下水水质稀释等方面的积极作用。同时，也将讨论抽水与回灌可能带来的负面影响，如地面沉降、海水入侵（沿海地区）、咸水入侵、地下水枯竭、生态环境改变等，并探讨相应的对策和修复措施。 第十章 地下工程中的渗流现象与应对策略 本章将渗流理论与水文地质学知识应用于具体的地下工程场景。首先，详细分析隧道、地铁、地下洞室、水库大坝、地下厂房、基坑、竖井等工程中可能出现的渗流问题，如涌水、突泥、渗漏、地下水溃决等。接着，根据不同工程类型和地质条件，提出相应的渗流分析方法和预测手段。在此基础上，深入探讨地下工程渗流问题的防治措施，包括但不限于：帷幕注浆、截水墙、排水沟、集水井、封堵措施、防渗衬砌等。还将讨论如何通过合理的工程设计、施工工艺和监测手段来最大限度地减小渗流风险。 第十一章 地下水监测与预警技术 有效的地下水监测是掌握地下水动态、评估渗流风险、及时预警突发性渗流灾害的关键。本章将介绍地下水监测的网络布设原则，包括测点选址、密度确定、监测指标（地下水位、水温、水化学成分、流速、流量、压力等）的选择。详细介绍各种监测设备与技术，如测井仪、水位计、流量计、压力传感器、声波测井、电阻率测井等。同时，还将介绍遥感技术、地球物理勘探技术（如电阻率法、激电法、地震法）在地层结构和含水层分布探测中的应用。最后，探讨基于监测数据的地下水数值模拟、趋势分析、异常检测和预警模型，以及信息管理与共享平台的重要性。 第十二章 渗流理论在水资源评价与环境影响评价中的应用 地下水是重要的水资源，其评价与保护与环境息息相关。本章将渗流理论和水文地质学知识拓展到水资源评价和环境影响评价领域。首先，介绍地下水资源量的计算方法，包括静态储量、动态储量、可开采量等，以及如何利用渗流模型进行区域地下水系统评价。接着，阐述地下水在区域水平衡中的作用，以及地下水开采与补给的关系。在环境影响评价方面，将重点分析地下工程、工业生产、农业活动等对地下水水质和数量的影响，例如污染物的迁移转化、地下水位的长期变化等。最后，提出地下水资源的可持续利用策略和环境保护措施，以及如何在工程项目前期进行科学的环境影响评价。 附录 本书的附录将包含一些常用的数学公式、单位换算、标准规范节选、典型地质剖面示例以及相关参考文献，为读者提供必要的辅助信息和进一步学习的资源。

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