基于立方定律的岩体裂隙非线性流动几何模型

发布时间：2017-08-01 05:18

  本文关键词：基于立方定律的岩体裂隙非线性流动几何模型

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【摘要】：岩体裂隙壁面的几何粗糙会引起其中流体的流动非线性,立方定律在分析此类问题时最为简便但却无法适用。旨在基于简单的立方定律,提出一个能够有效适用于岩体裂隙几何粗糙引起非线性流动的分析模型。通过对N-S方程进行量级分析得到了立方定律适用的3个条件:1足够小的壁面粗糙;2足够小的隙宽流程比;3较小的流动惯性。这些条件在粗糙岩体裂隙中难以满足。为了解决这一问题,提出了一个新的粗糙岩体裂隙的离散等效几何模型,该模型中裂隙被合理地"分割",离散成较短的单元段以使得立方定律的适用条件成立;建立了粗糙单元段的平行板等效方法,从而在粗糙单元段内应用立方定律(局部立方定律)。借助几何模型对典型粗糙岩体裂隙进行了离散和数值模拟,发现离散后的裂隙与原裂隙在流动行为上呈现极好的相似性。并基于离散裂隙导出了粗糙岩体裂隙非线性流动的流量公式,最后通过不同岩体粗糙裂隙的流动试验验证了本模型的正确性。该几何模型及其流量公式能为真实粗糙岩体裂隙的非线性流动行为分析提供有效手段。
【作者单位】： 中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院;四川大学;
【关键词】： 非线性流动 几何模型 粗糙裂隙 局部立方定律
【基金】：国家重点基础研究发展计划(973)资助项目(2011CB201201) 中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(2015QL06;2010YL06)
【分类号】：TD315
【正文快照】： 在开采地下煤层时,由于采动作用引起覆岩卸压使得原来在高地应力下封闭的裂隙系统重新开启,同时岩层移动和地应力的重分布产生了大量的新生裂隙[1],这些裂隙在岩体内部纵横交错、相互联接,形成了一个复杂而又广泛的供流体储存以及运动的岩体裂隙系统,因此采动岩体的流体流动性

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【共引文献】

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本文编号：602676