李有光，藍(lán)俊康，黎容伶，楊 標(biāo)

(1.桂林理工大學(xué)廣西礦冶與環(huán)境科學(xué)實(shí)驗(yàn)中心，廣西桂林 541004;2.長沙勘察設(shè)計(jì)院廣西分院，南寧 530022)

廣西花山花崗巖體風(fēng)化帶的滲透系數(shù)

李有光1，藍(lán)俊康1，黎容伶1，楊 標(biāo)2

(1.桂林理工大學(xué)廣西礦冶與環(huán)境科學(xué)實(shí)驗(yàn)中心，廣西桂林 541004;2.長沙勘察設(shè)計(jì)院廣西分院，南寧 530022)

花山花崗巖體風(fēng)化帶內(nèi)富含稀土礦，在浸提開采過程中會對當(dāng)?shù)氐牡叵滤h(huán)境造成嚴(yán)重污染，為評價(jià)污染的風(fēng)險(xiǎn)性，需要對其滲透系數(shù)進(jìn)行綜合測試和系統(tǒng)的研究。通過在地表進(jìn)行的滲水試驗(yàn)和在鉆孔中進(jìn)行的抽水試驗(yàn)、壓水試驗(yàn)等進(jìn)行綜合性測試，同時(shí)還根據(jù)地下水長期監(jiān)測結(jié)果，并通過GMS數(shù)值模擬來反求滲透系數(shù)，以確定滲透系數(shù)的大小及其分區(qū)。結(jié)果顯示，隨著風(fēng)化程度的減弱，花崗巖風(fēng)化帶的巖土層自地表向下滲透系數(shù)逐漸減小，各風(fēng)化帶的滲透系數(shù)(K)為:殘積土層2．3～3．80m/d，全風(fēng)化層0．50～2．30m/d，強(qiáng)風(fēng)化層0．01～0．50m/d，中風(fēng)化層0．003～0．01m/d，微風(fēng)化層8.64×10－5～0.003m/d，未風(fēng)化層≤8.64×10－5m/d。

花崗巖;風(fēng)化帶;滲透系數(shù);數(shù)值模擬

由于未風(fēng)化的花崗巖具有完整性和均勻性好、孔隙率及滲透率低的特點(diǎn)，故花崗巖地區(qū)是我國高放廢物深地質(zhì)處置的優(yōu)選場址，已有學(xué)者對花崗巖的滲透性進(jìn)行過深入的研究，如陳群策等［1］通過瞬時(shí)加壓試驗(yàn)，利用記錄試驗(yàn)段的水壓隨時(shí)間的衰減曲線，解偏微分方程來確定巖石的滲透系數(shù);劉君等［2］采用幾何測量法對花崗巖地區(qū)地表裂隙巖體及現(xiàn)場試驗(yàn)法對地下坑道中的裂隙圍巖分別進(jìn)行滲透系數(shù)張量的計(jì)算分析;胡少華等采用氣體瞬態(tài)壓力脈沖法測試不同圍壓下北山花崗巖在三軸壓縮過程中的滲透率變化特征［3］;馮子軍等測量了花崗巖在三軸應(yīng)力作用下升溫過程中滲透率的變化［4］。本文則通過現(xiàn)場滲水試驗(yàn)和在鉆孔中進(jìn)行的抽水試驗(yàn)、壓水試驗(yàn)等手段進(jìn)行綜合測試，同時(shí)還根據(jù)地下水長期監(jiān)測的結(jié)果通過數(shù)值模擬反求水文地質(zhì)參數(shù)、確定滲透系數(shù)分區(qū)等系統(tǒng)研究花山花崗巖各風(fēng)化帶的滲透系數(shù)。

姑婆山－花山花崗巖是南嶺西段著名的中生代花崗巖基，國內(nèi)已有眾多地學(xué)工作者先后對其進(jìn)行了大量的巖石學(xué)、礦床學(xué)、地球化學(xué)、同位素年代學(xué)等研究［5－8］，然而關(guān)于該花崗巖體的水文地質(zhì)參數(shù)的測試和研究迄今未見報(bào)道，鑒于花山花崗巖體風(fēng)化帶內(nèi)蘊(yùn)藏著大量的稀土礦，這些稀土礦在原地浸提開采過程中很可能對周圍的水環(huán)境造成嚴(yán)重污染，故迫切需要對其滲透系數(shù)進(jìn)行測試和系統(tǒng)研究，以便預(yù)測礦山開采所引起的水環(huán)境污染程度并采取適宜的防污措施。

1 研究區(qū)的水文地質(zhì)條件

1.1 自然地理概況

調(diào)查區(qū)位于廣西鐘山縣花山鄉(xiāng)境內(nèi)，區(qū)內(nèi)為花崗巖剝蝕地貌中的低山隆丘谷次級地貌單元，地形起伏較大，整個(gè)地勢由西向東傾斜，采礦區(qū)的東部為思勤江，故以思勤江為調(diào)查區(qū)的東邊界，地面標(biāo)高197～260 m，調(diào)查區(qū)的其余邊界則以礦區(qū)外圍的山脊(分水嶺)為界，總面積確定為94.0 km2，該范圍包含了4個(gè)獨(dú)立的水文地質(zhì)單元(圖1)。

調(diào)查區(qū)地處中低緯度，屬亞熱帶季風(fēng)型氣候，區(qū)內(nèi)降雨充沛，年降水量1 500～1 900 mm。降水量的季節(jié)性變化很大，雨季主要集中在5～9月份，豐水期雨量占全年總降雨量66.6%，平水期為10月及翌年3、4月份，枯水期為11、12月及翌年1、2月份。

圖1 區(qū)域水文地質(zhì)圖Fig.1 Regional hydrogeologicalmap

1.2 地層巖性

根據(jù)野外地質(zhì)調(diào)查、區(qū)域地質(zhì)資料及現(xiàn)場水文地質(zhì)鉆探結(jié)果，調(diào)查區(qū)地層如下:

④花崗巖。根據(jù)鉆孔內(nèi)的標(biāo)貫錘擊數(shù)、巖心的完整性，按風(fēng)化程度將其自上而下分為以下4個(gè)亞層:

④－1全風(fēng)化花崗巖:由巖漿巖土狀風(fēng)化層構(gòu)成，原巖結(jié)構(gòu)基本破壞，土質(zhì)松散，呈褐黃、暗黃、灰褐色，厚1.4～16 m，平均厚度為4.6 m。成分以石英、長石為主，含少量黑云母，巖心多被磨成礫砂狀，間隙充填粘粒。標(biāo)貫試驗(yàn)錘擊數(shù)N=30～50擊/30 cm。

④－2強(qiáng)風(fēng)化花崗巖:巖體結(jié)構(gòu)大部分破壞，礦物成分顯著變化，風(fēng)化裂隙很發(fā)育，巖體破碎，標(biāo)貫試驗(yàn)錘擊數(shù)N≥50擊/30 cm。為灰黃、灰白、肉紅色，厚2.6～13.5 m，平均厚度為7.5 m。成分以石英、長石為主，含少量黑云母，巖心多被磨成礫砂狀，間隙充填粘粒。

④－3中風(fēng)化花崗巖:原巖結(jié)構(gòu)部分破壞，有少量風(fēng)化節(jié)理，部分裂隙見鐵質(zhì)渲染，巖心呈短柱狀，呈灰白、肉紅色，厚1.1～9.8 m，似斑狀～細(xì)粒狀構(gòu)造，塊狀結(jié)構(gòu)，以石英、長石為主，含少量黑云母。

④－4微風(fēng)化花崗巖:原巖結(jié)構(gòu)基本未變，僅節(jié)理面有渲染或略有變色，有少量風(fēng)化裂隙，巖石較完整，巖心呈長柱狀。巖石呈灰白、肉紅色，似斑狀構(gòu)造，塊狀結(jié)構(gòu)。巖石致密，質(zhì)硬，成分以石英和長石為主，含少量黑云母。埋深為13.8～36.8 m，平均20 m左右。

④－5未風(fēng)化花崗巖:結(jié)構(gòu)未變，巖心呈長柱狀。巖石呈灰黑色或肉紅色，似斑狀結(jié)構(gòu)，塊狀構(gòu)造，裂隙不發(fā)育。巖石致密，質(zhì)硬，主要礦物為石英、長石、黑云母，含少量角閃石、輝石，局部有石英巖脈。埋深為20.4～48.8 m，平均埋深34 m左右。

1.3 地質(zhì)構(gòu)造

本調(diào)查區(qū)幾乎全為花崗巖侵入體，僅東南角有少量接觸變質(zhì)圍巖 (大理巖)出現(xiàn)，調(diào)查區(qū)內(nèi)無大的斷裂構(gòu)造(圖1)。

1.4 地下水類型

按含水介質(zhì)分，調(diào)查區(qū)內(nèi)的地下水類型有第四系松散巖類孔隙水、花崗巖風(fēng)化帶網(wǎng)狀裂隙水兩種。

(1)第四系松散巖類孔隙水:主要分布于思勤江兩岸一級階地及河漫灘沖洪積層及更新統(tǒng)粘土礫石層或砂礫石層內(nèi)。該類型的地下水位埋藏較淺，但水量豐富，水位埋深0.10～0.6 m，年水位波動僅0.5 m。

(2)花崗巖風(fēng)化帶網(wǎng)狀裂隙水:多分布于山區(qū)山嶺之中。調(diào)查區(qū)內(nèi)泉眼眾多，花崗巖風(fēng)化裂隙水經(jīng)常流出成泉水，泉水流量多在0.1～0.5 L/s，是山區(qū)居民的主要生活飲用水源，泉水常年不斷流，流量較為穩(wěn)定。通過抽水試驗(yàn)，該地下水類型的鉆孔單位涌水量為1.05～100.94 m3/(d·m)，平均為39.02 m3/(d·m)(相當(dāng)于0.451 L/(s·m))，富水性等級為“中等”。

1.5 地下水的補(bǔ)、徑、排特征

補(bǔ)給源:大氣降水是本地區(qū)孔隙水、裂隙水的主要補(bǔ)給源。此外，調(diào)查區(qū)山高林密，在春、冬兩季山上霧氣很大，且霧氣出現(xiàn)的時(shí)間長，霧氣容易凝結(jié)在樹葉上或裸露的巖石表面上，進(jìn)而對地下水進(jìn)行補(bǔ)給。

地下水流場:含水層的基底為不透水的巖基(未風(fēng)化花崗巖)，各水文地質(zhì)單元中的地下水流場各成體系，各體系之間不存在水力聯(lián)系。在各系統(tǒng)內(nèi)，地下水的運(yùn)動基本上與地表水一致，即從地勢較高處向地勢較低處滲流，先進(jìn)入思勤江各支流的河道內(nèi)，最終匯入思勤江。

地下水排泄主要有3種形式:(1)通過網(wǎng)狀裂隙、孔隙向下游河道排泄;(2)以泉的形式出露地表;(3)人為抽水利用，在思勤江岸邊有不少民井，個(gè)別水井的抽水量還很大。

2 水文地質(zhì)試驗(yàn)

2.1 水文地質(zhì)鉆探及水文地質(zhì)長期監(jiān)測

對調(diào)查區(qū)進(jìn)行為期16個(gè)月的長期水位觀測，監(jiān)測的目的是為了在數(shù)值模擬中能夠利用實(shí)測的地下水位來反求水文地質(zhì)參數(shù)及分區(qū)。

除調(diào)查區(qū)內(nèi)已有民用大水井3眼和常年流水的泉水點(diǎn)14處外，為補(bǔ)充地下水觀測點(diǎn)的不足，以及進(jìn)行水文地質(zhì)試驗(yàn)和了解深部地層組合，在調(diào)查范圍內(nèi)及周邊施鉆19個(gè)孔，鉆孔累計(jì)進(jìn)尺767.3 m，孔深為19.1～64.1 m，其中8個(gè)鉆孔深入微風(fēng)化巖5.0～6.0 m，其余11個(gè)鉆孔均鉆進(jìn)未風(fēng)化帶10～21.0 m。在鉆探過程中，為了確定各風(fēng)化帶的分層界限，利用標(biāo)貫試驗(yàn)進(jìn)行測試，以確定各風(fēng)化帶的分界(按N＜30擊/30 cm為殘積土，30≤N＜50擊/ 30 cm為全風(fēng)化帶，N≥50擊/30 cm為強(qiáng)風(fēng)化帶)。

為了確定花崗巖各風(fēng)化帶的滲透系數(shù)，在8個(gè)鉆孔內(nèi)進(jìn)行抽水試驗(yàn)，在4個(gè)孔內(nèi)進(jìn)行分段壓水試驗(yàn)，另在地表10處進(jìn)行雙環(huán)滲水試驗(yàn)。

2.2 穩(wěn)定流抽水試驗(yàn)

8個(gè)鉆孔中僅因1孔出水量偏小而作了2次降深，其余7孔都進(jìn)行了3次穩(wěn)定降深的抽水試驗(yàn)。

由于各分帶的土層較薄，且之間沒有隔水層，無法對各分帶進(jìn)行隔離以作分層抽水試驗(yàn)，故所有試驗(yàn)都屬于混合層的潛水完整井的抽水試驗(yàn)，所求得的混合層滲透系數(shù)主要是反映鉆孔內(nèi)透水性最強(qiáng)層位的滲透性 (因透水性最強(qiáng)的層位對混層抽水反求得的水文地質(zhì)參數(shù)的影響最大)。因各個(gè)鉆孔之間距離很遠(yuǎn)，故亦為單孔抽水試驗(yàn)。混合層的滲透系數(shù)按下列公式迭代法求得［9－10］

式中:R為影響半徑(m);s為抽水井穩(wěn)定降深(m);K為含水層的滲透系數(shù)(m/d);H為平均水頭(m)，其值等于抽水前水井水位與抽水穩(wěn)定后水井穩(wěn)定水位的平均值;Q為鉆孔的抽水量(m3/d); rw為抽水井半徑(m)。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果，混合層抽水試驗(yàn)所確定的滲透系數(shù)K=0.1～8.0 m/d(表1)，該數(shù)值主要反映了地下水面以下滲透性最強(qiáng)的淺層 (沖洪積層、全風(fēng)化層)的滲透性。此結(jié)果與前人的研究成果大致相同:如劉君等［2］利用幾何測量法得到花崗巖地區(qū)各露頭的滲透系數(shù)在10－7～10－3m/s(即0.008 64～86.4 m/d)范圍內(nèi)變化，并主要集中在10－5～10－4m/s(即0.864～8.64 m/d)量級。

2.3 雙環(huán)滲水試驗(yàn)

鑒于抽水試驗(yàn)無法進(jìn)行分層抽水，只能求得混合層的滲透系數(shù)，故利用滲水試驗(yàn)進(jìn)行補(bǔ)充測試。在調(diào)查區(qū)內(nèi)共布置10個(gè)點(diǎn)進(jìn)行滲水試驗(yàn)。試驗(yàn)點(diǎn)位置的選擇主要考慮兩個(gè)方面:1)不同的水文地質(zhì)單元均有布置;2)在不同風(fēng)化層進(jìn)行測試。由于調(diào)查區(qū)內(nèi)個(gè)別地段有挖方(如開挖路基、房基、采石場等)，強(qiáng)風(fēng)化層、中風(fēng)化層乃至微風(fēng)化帶都有可能露出地表，這為在地表直接測定這些層位的滲水系數(shù)帶來可能，故試驗(yàn)點(diǎn)分別選在花崗巖殘積土層、沖積土層、全風(fēng)化層、強(qiáng)風(fēng)化層、中風(fēng)化層進(jìn)行滲水試驗(yàn)，以測試它們的滲透系數(shù)。

滲透系數(shù)的計(jì)算按《水利水電工程注水試驗(yàn)規(guī)程》(SL 345—2007)推薦的公式進(jìn)行，即

式中:K—試驗(yàn)土層的滲透系數(shù)(cm/s);Q—內(nèi)環(huán)的注入水量(L/min);F— 內(nèi)環(huán)的底面積(cm2); H—試驗(yàn)水頭(cm)，試驗(yàn)時(shí)坑內(nèi)水頭H=10 cm; Ha—試驗(yàn)土層的毛細(xì)上升高度(cm)，因查表所得的經(jīng)驗(yàn)值一般都小于坑底深度，故大都按試坑深度取值;z—從試坑底算起的滲入深度(cm)，用麻花鉆確定。

根據(jù)滲水試驗(yàn)計(jì)算結(jié)果，各土層的滲透系數(shù)(表1):沖殘積層為2.3～3.8m/d，全風(fēng)化層1.32～1.6 m/d，強(qiáng)風(fēng)化層0.24～0.5 m/d，中風(fēng)化層(2.858～2.936)×10－3m/d。這些數(shù)據(jù)顯示:隨著風(fēng)化程度的減弱，花崗巖風(fēng)化層從上至下越來越致密，空隙越來越少，滲透系數(shù)越來越小。

2.4 壓水試驗(yàn)

安排4個(gè)鉆孔對各個(gè)風(fēng)化分帶進(jìn)行分段壓水試驗(yàn)，每個(gè)鉆孔在各個(gè)分層都進(jìn)行了2個(gè)段次測試，試驗(yàn)結(jié)束后利用下面公式分別求得各風(fēng)化帶的透水率［9］

式中:q為試段的透水率(Lu);Q為穩(wěn)定壓入流量(L/min);L為試段的長度(m);P為試段總水壓力(MPa)。

由于各試段均位于地下水位以下，且透水性均較小(q＜10 Lu，P－Q曲線為層流型)時(shí)，可按下式計(jì)算巖體的滲透系數(shù)［9］

式中:K為巖體的滲透系數(shù)(m/d);H為試驗(yàn)水頭(m);r0為鉆孔半徑(m);L、Q的意義同式(4)。

壓水試驗(yàn)結(jié)果顯示，各土層的滲透系數(shù)(表1):強(qiáng)風(fēng)化層0.10～0.233 m/d，中風(fēng)化層3.52× 10－3～4.22×10－3m/d，微風(fēng)化層為8.82×10－4～1.267×10－3m/d，未風(fēng)化層為3.53×10－4～4.22 ×10－4m/d，這些數(shù)據(jù)也顯示:隨著風(fēng)化程度的減弱，花崗巖風(fēng)化層從上至下滲透系數(shù)逐漸減小。

表1 各種方法確定的滲透系數(shù)值Table 1 Comparison of permeability coefficients determined by differentmethods K/(m·d－1)

3 地下水流場的數(shù)值模擬

3.1 邊界條件

1)平面分界。由于花崗巖基底為隔水性能良好的未風(fēng)化花崗巖體，因此研究區(qū)內(nèi)各河流的匯水流域自成體系，調(diào)查區(qū)可分成4個(gè)相對獨(dú)立的水文地質(zhì)單元 (編號見圖1)。為減少模擬的工作量，本文把4個(gè)水文地質(zhì)單元當(dāng)作一個(gè)大的水文地質(zhì)單元進(jìn)行整體模擬，把各單元間的分界線視為內(nèi)部隔水邊界，則此時(shí)模擬區(qū)的邊界就取4個(gè)單元的外圍邊界。模擬區(qū)的東側(cè)邊界:東部以思勤江為定水頭邊界(已知水頭邊界)，其余邊界則以分水嶺為界(亦為隔水邊界)。各水文地質(zhì)單元區(qū)的谷底河流(思勤江各支流)作為各單元的地下水的排泄基準(zhǔn)面，亦作為第一類邊界處理。模擬區(qū)的14處長年涌水的泉水點(diǎn)為地下水水位恒定點(diǎn)(恒等于泉水出露點(diǎn)的地面標(biāo)高)，在模擬時(shí)亦作為地下水水位控制點(diǎn)。

2)垂向分界。上界面以潛水為自由邊界，其高度根據(jù)實(shí)測水位值及插值求得;含水層底部以未風(fēng)化的花崗巖的頂面為隔水邊界，即第二類邊界。

3.2 數(shù)學(xué)模型

考慮地下水的垂向流動，把地下水流視為三維的非穩(wěn)定流，其數(shù)學(xué)模型根據(jù)《環(huán)境影響評價(jià)技術(shù)導(dǎo)則 地下水環(huán)境》(HJ 610—2011)附錄F求得。

式中:h為地下水水位(m);Kx、Ky、Kz分別為x、y、z方向的滲透系數(shù)(m/d);Г1為已知水頭邊界(第一類邊界);Г2為隔水邊界;h1為河流水位(m);W為源匯項(xiàng)(d－1);Ω為滲流區(qū)域;μs為貯水率(m－1)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)值取0.000 8 m－1;t為時(shí)間(d);為邊界Г2的外法線方向。。

3.3 網(wǎng)格劃分

1)平面上的單元剖分。研究范圍是一個(gè)不規(guī)則的區(qū)域，需對研究區(qū)的網(wǎng)格進(jìn)行合理的剖分。綜合考慮網(wǎng)格密度對求解精度的影響和計(jì)算工作量的大小，采取的剖分如下:平面上為200行，150列，共計(jì)30 000個(gè)矩形單元體。地形高程以散列點(diǎn)的形式輸入到模型中，運(yùn)用IDW插值法進(jìn)行賦值。

2)垂向上的單元剖分。在垂向上把含水層分成5個(gè)分層，即根據(jù)風(fēng)化帶的界線把含水層細(xì)分為表土層 (沖積層或坡殘積土層)、全風(fēng)化層、強(qiáng)風(fēng)化層、中風(fēng)化層、微風(fēng)化層等5層，把未風(fēng)化層頂板作為含水層的隔水底板。

3.4 模型的識別和驗(yàn)證

參考水文地質(zhì)普查報(bào)告所提供的降雨入滲系數(shù)的經(jīng)驗(yàn)值，并根據(jù)滲水試驗(yàn)、壓水試驗(yàn)和抽水試驗(yàn)的求參結(jié)果賦予各分區(qū)和各風(fēng)化帶的滲透系數(shù)初值，通過結(jié)合自動反演和反復(fù)試算的方法，不斷調(diào)整水文地質(zhì)參數(shù)(含水層的滲透系數(shù)、降雨入滲系數(shù)、給水度)及各參數(shù)的分區(qū)大小，來擬合2014年各監(jiān)測點(diǎn)(共17處)的4～12月份的實(shí)測的水位，當(dāng)達(dá)到最佳擬合度時(shí)，則可認(rèn)為模擬的結(jié)果是可信的。

圖2 各監(jiān)測井孔擬合的水頭值與觀測值對比Fig.2 Comparison of calculated head value with field-measured value in each monitor well

2014年5月份擬合的地下水位與實(shí)際觀測水位的對比情況見圖2，擬合程度較為理想。利用此模型來驗(yàn)證1～6月份的實(shí)測水位，各監(jiān)測點(diǎn)的水位計(jì)算值與實(shí)測值的也吻合較好，這證明反演所得的水文地質(zhì)參數(shù)及其分區(qū)結(jié)果可信。

3.5 模擬結(jié)果

經(jīng)GMS數(shù)值模擬反求的各分區(qū)、各層的滲透系數(shù)平均值見表2。本區(qū)花崗巖各風(fēng)化帶中的滲透系數(shù):殘積土層2.3～3.3 m/d，全風(fēng)化層0.8～1.8 m/d，強(qiáng)風(fēng)化層0.01～0.25 m/d，中風(fēng)化層0.003 m/d，微風(fēng)化層0.001 m/d。

滲透系數(shù)的分區(qū)情況見圖3所示。第10分區(qū)主要是印支期花崗巖分布區(qū)，第4、8、9分區(qū)主要是思勤江干河沖積層覆蓋區(qū)，第6、7分區(qū)主要是湯公河(思勤江支流)階地的分布區(qū)，第2、3分區(qū)為北曹河(思勤江另一支流)階地的分布區(qū)。

4 花崗巖各風(fēng)化帶滲透系數(shù)的建議值

綜合考慮抽水試驗(yàn)、壓水試驗(yàn)、試坑滲水試驗(yàn)及利用實(shí)測地下水位數(shù)值模擬反求參數(shù)等方法所確定的滲透系數(shù)，最終廣西花山花崗巖各風(fēng)化帶的滲透系數(shù)建議值見表1。

表2 模擬反算的各分區(qū)滲透系數(shù)值Table 2 Infiltration coefficients in each area by GMS numerical simulation K/(m·d－1)

圖3 滲透系數(shù)分區(qū)Fig.3 Distribution of hydraulic conductivity

5 結(jié)論與建議

(1)經(jīng)過綜合測試和系統(tǒng)研究，發(fā)現(xiàn)隨著風(fēng)化程度的減弱，花崗巖風(fēng)化帶的巖石自地表而下越來越致密，空隙越來越少，滲透系數(shù)越來越小，各風(fēng)化帶的滲透系數(shù)(K)大致為:殘積土層2．3～3．80 m/d，全風(fēng)化層0．50～2．30 m/d，強(qiáng)風(fēng)化層0．01～0．50 m/d，中風(fēng)化層0．003～0．01 m/d，微風(fēng)化層8.64×10－5～0.003 m/d，未風(fēng)化層≤8.64 ×10－5m/d。

(2)在斷裂構(gòu)造不發(fā)育的花崗巖分布區(qū)內(nèi)，由于基底巖石比較完整，基底的隔水性好，各條河流的匯水流域自成體系，各體系之間的地下水沒有水力聯(lián)系，因此在進(jìn)行水文地質(zhì)勘察以及進(jìn)行數(shù)值模擬時(shí)需要把花崗巖分布區(qū)分成各個(gè)獨(dú)立的水文地質(zhì)單元來研究。

(3)對于難以用肉眼區(qū)分的微風(fēng)化帶和未風(fēng)化帶，建議在今后的研究中不妨考慮利用其滲透系數(shù)的差異性進(jìn)行區(qū)分。

(4)數(shù)值模擬嘗試結(jié)果顯示，在花崗巖分布區(qū)進(jìn)行地下水?dāng)?shù)值模擬時(shí)，需要注意兩個(gè)方面:一是在平面上作水文地質(zhì)單元的詳細(xì)劃分;二是鑒于花崗巖各風(fēng)化帶的滲透性差異較大，需在剖面上按風(fēng)化帶進(jìn)行分層剖分，進(jìn)行三維數(shù)值模擬。

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Permeability coefficients of weathering zones in Huashan granite of Guangxi

LIYou-guang1，LAN Jun-kang1，LIRong-ling1，YANG Biao2
(1.Guangxi Scientific Experiment Center ofMining，Metallurgy and Environment，Guilin University of Technology，Guilin 541004，China;2.Guangxi Branch，Changsha Survey and Design Research Institute，Nanning 510021，China)

Huashan granite weathering zone is rich in rare earth ore．In the future extraction process，the local groundwater environmentmay be seriously polluted．In order to evaluate the risk of groundwater pollution during mining，the permeability coefficients of the weathering zones of Huangshan granite are needed to test comprehensively and to study systematically．Comprehensive tests are carried out by means of water seepage tests on the surface and pumping tests and water pressure tests in boreholes．Meanwhile，long-term monitoring of groundwater is carried out，so that the permeability coefficients of the weathering zones and their partitions are obtained through GMS numerical simulation．The results indicate that the permeability coefficients of the rock stratum in theweathered zone of granite are getting smaller and smaller as the weakening ofweathering from the surface to the depths．The permeability coefficients of each weathering zone are as following:residual soil layer 2.3－3.80 m/d，completely weathering layer 0.50－2.30 m/d，strongly weathering layer 0．01－0．50 m/d，moderate weathering layer 0．003－0．01 m/d，weak weathering layer 8.64×10－5－0.003 m/d，unweathered layer≤8.64×10－5m/d．

granite;weathering zone;permeability coefficient;numerical simulation

P641.2

:A

2015－07－27

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目 (41302197);廣西高等學(xué)校高水平創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)及卓越學(xué)者計(jì)劃項(xiàng)目

李有光 (1990—)，男，碩士，研究方向:水文地質(zhì)與工程地質(zhì)勘察，1604751401@qq.com。

藍(lán)俊康，博士，教授，lanjk@163.com。

李有光，藍(lán)俊康，黎容伶，等．廣西花山花崗巖體風(fēng)化帶的滲透系數(shù) ［J］．桂林理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2016，36(4): 681－687．

1674－9057(2016)04－0681－07

10.3969/j．issn.1674－9057.2016.04.006