岩体裂隙网络连通性与渗流分析研究
发布时间：2022-02-11 15:54
天然岩体经过漫长的地质作用和工程扰动,内部普遍发育大量裂隙。完整的岩块透水性能相较于裂隙可忽略不计,因此岩体的渗透特性主要受裂隙的影响,而裂隙网络渗透特性则取决于其连通性与空间分布。通常基于裂隙网络几何特征对连通性展开研究,并未结合裂隙网络空间分布的连通性影响进行研究,因此难以准确地对裂隙网络连通性进行表征。通过理论分析结合数值模拟的方法,以二维裂隙网络为研究对象,研究裂隙岩体裂隙网络渗流的渗透特性与渗流规律,采用地质熵对裂隙网络空间分布影响下的连通性进行量化,同时采用分形维数的概念对岩体裂隙网络几何分布进行评价。主要研究内容如下:（1）借助Visual Studio平台,基于Monte Carlo随机模拟技术以及裂隙网络模型的基本假定,通过分析岩体裂隙几何特征的随机分布规律,进行二维裂隙网络模拟生成,并对裂隙网络模型添加边界条件,完成渗透性计算。为后续的二维裂隙网络计算与研究提供了基础。（2）引入地质熵的概念对裂隙网络连通性进行表征,与现有连通性指标进行对比,验证了地质熵对连通性表征的适用性。针对二维裂隙网络,完成地质熵计算程序化,通过生成1500组裂隙网络,对比相对熵指数与标准化渗...
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三组不同水头条件下Grenble试验与程序计算结果比对图
武汉科技大学硕士学位论文27表3.1裂隙网络模型几何特征汇总裂隙组别倾角迹长(m)迹长方差裂隙条数隙宽(m)GroupAGroupBGroupCGroupD30°-120°45°-135°60°-150°90°-180°201501×10-322.5752510027.512530150通过求解，可得出离散裂隙网络中的水头分布情况，并将其可视化。如图3.2所示，将图3.1中相应的二十组裂隙网络加以水头并将其内部水头分布情况加以描述。图3.220组裂隙网络水头分布情况GroupAGroupBGroupCGroupD裂隙迹长=20m裂隙条数=50裂隙迹长=22.5m裂隙条数=75裂隙迹长=25m裂隙条数=100裂隙迹长=27.5m裂隙条数=125裂隙迹长=30m裂隙条数=150
武汉科技大学硕士学位论文36表4.2连通性指标与地质熵比较结果组别裂隙迹长裂隙条数平均迹长相交点数a260.33330.6670.1740.5000.4241.41400b260.33350.6670.1740.8330.4241.6320.7780.6c260.33340.6670.1740.5000.4241.4140.8021.0如图4.4所示，现有5组连通性指标与标准化渗透系数之间的关系充满了矛盾信息，各项连通性指标与标准化渗透率的相关性并完全呈现正相关状态。比如，、、三项连通性指标并不随标准化渗透系数的改变而变化，连通性指标与在3组算例中伴随标准化渗透系数的增加而先增大后减校图4.4二维裂隙网络算例连通性指标—标准化渗透系数关系图对比现有连通性指标与标准化渗透系数关系，图4.4也表明了裂隙网络的连通性不能简单地用裂隙迹长、裂隙密度、平均裂隙迹长、裂隙相交点数等几何参数进行估算。此外，现有的5项连通性指标对具有相同几何特征的裂隙网络的结构特征不具有很强的敏感性。如图4.2(a)所示，未连通的裂隙网络中不具备流体流动路径。与此相反，如图4.2(b)所示，单个裂隙连接在一起形成连续的流动路径。因此从未Nc0FcI"ArhRHk"Nc0F"Ark"cIh
【参考文献】：
期刊论文
[1]三维任意裂隙网络渗流模型及其解法[J]. 张奇华,邬爱清. 岩石力学与工程学报. 2010(04)
[2]裂隙岩体表征方法及岩体水力学特性研究[J]. 刘晓丽,王恩志,王思敬,樊赟赟. 岩石力学与工程学报. 2008(09)
[3]岩石断裂表面的分形模拟[J]. 孙洪泉,谢和平. 岩土力学. 2008(02)
[4]裂隙岩体渗流模拟的三维离散裂隙网络数值模型（Ⅰ）:裂隙网络的随机生成[J]. 宋晓晨,徐卫亚. 岩石力学与工程学报. 2004(12)
[5]岩体渗流模拟的二维随机裂隙网络模型[J]. 黄勇,周志芳. 河海大学学报(自然科学版). 2004(01)
[6]基于分形几何理论的岩体结构面分布特征研究[J]. 盛建龙,伍佑伦. 金属矿山. 2002(08)
[7]三维离散裂隙网络渗流模型与实验模拟[J]. 王恩志,孙役,黄远智,王慧明. 水利学报. 2002(05)
[8]单裂隙面渗流特性及等效水力隙宽[J]. 王媛,速宝玉. 水科学进展. 2002(01)
[9]裂隙网络分维及其与渗透率的关系[J]. 陈江峰. 煤田地质与勘探. 1999(03)
[10]岩体断裂面渗流特性的分形研究[J]. 谢和平,周宏伟. 煤炭学报. 1998(06)
硕士论文
[1]基于蒙特卡罗法的岩体裂隙网络模型及渗透张量的研究[D]. 刘海军.哈尔滨工业大学 2011
[2]基于最大熵原理的工程边坡参数估计及可靠度分析研究[D]. 席娜丽.西安建筑科技大学 2006
本文编号：3620555
【文章来源】：武汉科技大学湖北省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
三组不同水头条件下Grenble试验与程序计算结果比对图
武汉科技大学硕士学位论文27表3.1裂隙网络模型几何特征汇总裂隙组别倾角迹长(m)迹长方差裂隙条数隙宽(m)GroupAGroupBGroupCGroupD30°-120°45°-135°60°-150°90°-180°201501×10-322.5752510027.512530150通过求解，可得出离散裂隙网络中的水头分布情况，并将其可视化。如图3.2所示，将图3.1中相应的二十组裂隙网络加以水头并将其内部水头分布情况加以描述。图3.220组裂隙网络水头分布情况GroupAGroupBGroupCGroupD裂隙迹长=20m裂隙条数=50裂隙迹长=22.5m裂隙条数=75裂隙迹长=25m裂隙条数=100裂隙迹长=27.5m裂隙条数=125裂隙迹长=30m裂隙条数=150
武汉科技大学硕士学位论文36表4.2连通性指标与地质熵比较结果组别裂隙迹长裂隙条数平均迹长相交点数a260.33330.6670.1740.5000.4241.41400b260.33350.6670.1740.8330.4241.6320.7780.6c260.33340.6670.1740.5000.4241.4140.8021.0如图4.4所示，现有5组连通性指标与标准化渗透系数之间的关系充满了矛盾信息，各项连通性指标与标准化渗透率的相关性并完全呈现正相关状态。比如，、、三项连通性指标并不随标准化渗透系数的改变而变化，连通性指标与在3组算例中伴随标准化渗透系数的增加而先增大后减校图4.4二维裂隙网络算例连通性指标—标准化渗透系数关系图对比现有连通性指标与标准化渗透系数关系，图4.4也表明了裂隙网络的连通性不能简单地用裂隙迹长、裂隙密度、平均裂隙迹长、裂隙相交点数等几何参数进行估算。此外，现有的5项连通性指标对具有相同几何特征的裂隙网络的结构特征不具有很强的敏感性。如图4.2(a)所示，未连通的裂隙网络中不具备流体流动路径。与此相反，如图4.2(b)所示，单个裂隙连接在一起形成连续的流动路径。因此从未Nc0FcI"ArhRHk"Nc0F"Ark"cIh
【参考文献】：
期刊论文
[1]三维任意裂隙网络渗流模型及其解法[J]. 张奇华,邬爱清. 岩石力学与工程学报. 2010(04)
[2]裂隙岩体表征方法及岩体水力学特性研究[J]. 刘晓丽,王恩志,王思敬,樊赟赟. 岩石力学与工程学报. 2008(09)
[3]岩石断裂表面的分形模拟[J]. 孙洪泉,谢和平. 岩土力学. 2008(02)
[4]裂隙岩体渗流模拟的三维离散裂隙网络数值模型（Ⅰ）:裂隙网络的随机生成[J]. 宋晓晨,徐卫亚. 岩石力学与工程学报. 2004(12)
[5]岩体渗流模拟的二维随机裂隙网络模型[J]. 黄勇,周志芳. 河海大学学报(自然科学版). 2004(01)
[6]基于分形几何理论的岩体结构面分布特征研究[J]. 盛建龙,伍佑伦. 金属矿山. 2002(08)
[7]三维离散裂隙网络渗流模型与实验模拟[J]. 王恩志,孙役,黄远智,王慧明. 水利学报. 2002(05)
[8]单裂隙面渗流特性及等效水力隙宽[J]. 王媛,速宝玉. 水科学进展. 2002(01)
[9]裂隙网络分维及其与渗透率的关系[J]. 陈江峰. 煤田地质与勘探. 1999(03)
[10]岩体断裂面渗流特性的分形研究[J]. 谢和平,周宏伟. 煤炭学报. 1998(06)
硕士论文
[1]基于蒙特卡罗法的岩体裂隙网络模型及渗透张量的研究[D]. 刘海军.哈尔滨工业大学 2011
[2]基于最大熵原理的工程边坡参数估计及可靠度分析研究[D]. 席娜丽.西安建筑科技大学 2006
本文编号：3620555
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