等效水力隙宽和水力梯度对岩体裂隙网络非线性渗流特性的影响

发布时间：2017-08-24 13:46

  本文关键词：等效水力隙宽和水力梯度对岩体裂隙网络非线性渗流特性的影响

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【摘要】：等效水力隙宽和水力梯度是影响岩体裂隙网络渗流特性的重要因素。制作裂隙网络试验模型,建立高精度渗流试验系统;求解纳维-斯托克斯方程,模拟流体在裂隙网络内的流动状态,研究等效水力隙宽和水力梯度对非线性渗流特性的影响。结果表明,当水力梯度较小时,等效渗透系数保持恒定的常数,流体流动属于达西流动区域,流量与压力具有线性关系,可采用立方定律计算流体流动;当水力梯度较大时,等效渗透系数随着水力梯度的增加而急剧减少,流体流动进入强惯性效应流动区域,流量与压力具有强烈的非线性关系,可采用Forchheimer方程计算流体流动。随着等效水力隙宽的增加,区别线性和非线性流动区域的临界水力梯度呈幂函数关系递减。当水力梯度小于临界水力梯度时,控制方程可选立方定律;当水力梯度大于临界水力梯度时,控制方程可选Forchheimer方程,其参数A和B可根据经验公式计算得到。其研究结果可为临界水力梯度的确定及流体流动控制方程的选取提供借鉴意义。
【作者单位】： 中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室;长崎大学工学研究科;绍兴文理学院土木工程学院;山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建国家重点实验室培育基地;
【关键词】： 裂隙网络 透水试验 非线性渗流 纳维-斯托克斯方程 临界水力梯度
【基金】：国家重点基础研究发展计划(973)项目(No.2013CB036003) 国家自然科学基金(No.51379117,No.51579239,No.41427802)~~
【分类号】：TU45
【正文快照】： 裂隙岩体内流体流动特性是评估地下工程安全性的重要指标之一。地下存储设施往往建造在致密岩体内,岩石基体渗透系数极低,远小于裂隙的渗透系数,因此,流体流动主要由连通的裂隙网络控制。近年来,离散裂隙网络(DFN)数值模型常被用来评价工程场地的渗流特性和物质运移特性[1-3]

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1 刘忠玉;刘忠广;马崇武;;考虑起始水力梯度时饱和黏土的一维固结[J];郑州大学学报(工学版);2006年03期

2 徐德敏;黄润秋;虞修竟;;高渗压小水力梯度岩石渗透性测试[J];岩土力学;2010年04期

3 王洪新;;考虑土对水吸附性的渗流破坏理论与应用[J];岩石力学与工程学报;2013年03期

4 ;[J];;年期

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本文编号：731652