裂隙岩体REV尺寸及等效渗透系数影响因素研究

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jiayueye
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裂隙岩体的渗流对地下工程的安全性至关重要。在现场应用中等效连续方法是研究裂隙岩体渗流最常用的方法之一。由于裂隙分布的随机性和裂隙的各向异性,宏观上并不一定存在表征单元体(REV),且裂隙岩体不一定能满足渗透张量特性,等效连续方法研究裂隙岩体渗流的适用性机理目前尚不完全清楚。鉴于裂隙的密度、迹长、方位角、粗糙度是影响裂隙岩体REV尺寸与渗透特性的重要因素,本文开发了二维裂隙网络的渗流程序,分别开展了裂隙密度、迹长、粗糙度对裂隙岩体REV尺寸及其渗透特性的影响研究。取得的主要研究成果和结论如下:(1)根据已知几何参数分布信息,基于蒙特卡罗方法,生成了二维离散裂隙网络。根据广度优先算法,绘制了裂隙的主干网络,探究了不同统计分布对裂隙网络裂隙连通率和连通裂隙率的影响,结果表明方位角服从均匀分布的裂隙网络的裂隙连通率和连通裂隙率均大于服从正态分布的裂隙网络。迹长服从对数正态分布的裂隙网络的裂隙连通率小于迹长服从负指数分布的裂隙网络的裂隙连通率。裂隙密度和连通路径数具有良好的非线性关系,而裂隙长度和连通路径数间具有良好的线性关系。(2)改进了二维裂隙网络非连续介质渗流数学模型,并通过MATLAB软件编写了相应的计算程序,通过相应的算例,验证了程序的正确性。计算了不同统计分布裂隙网络的等效渗透系数。裂隙密度和长度与等效渗透系数都具有良好的非线性关系,在裂隙长度相对于研究区较小的条件下,方位角服从均匀分布的裂隙网络的等效渗透系数大于方位角服从正态分布的裂隙网络。迹长服从对数正态分布的裂隙网络的等效渗透系数小于迹长服从负指数分布的裂隙网络。(3)利用开发的裂隙网络的渗流程序,计算了裂隙岩体的REV尺寸和渗透张量。分析了不同裂隙密度、迹长、粗糙度的裂隙岩体REV尺寸及其渗透张量。结果表明随着密度和迹长的增加,裂隙岩体的REV尺寸逐渐减小,当裂隙密度和迹长达到一定值时,裂隙岩体具有较好的张量特性。随着相对粗糙度的增加,裂隙岩体的REV尺寸逐渐增大。
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