岩体等效水力学参数研究

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由岩块和结构面共同组成的岩体不属于连续介质的范畴,但是,在分析实际的岩体水力学问题时,通常会将不是连续介质的岩体等效为连续介质加以处理,采用等效连续介质理论分析岩体的水力学特征。 本文主要讨论了采用等效连续介质理论分析岩体水力学问题时所将涉及到的几个基本问题:首先是岩体的等效条件:岩体必须具备什么样的前提条件,才能将其等效为连续介质加以处理;其二是如何确定岩体的等效水力学参数;其三是岩体的等效水力学参数具备哪些特征和规律。 通过本论文的研究,主要取得了以下成果: (1) 从系统工程地质学的角度,对岩体内所赋含的结构面进行了系统分类,探讨了各类结构面的一般特征;然后在此基础上,开发了一套相对完善的结构面网络模拟程序,为建立合理的岩体结构模型奠定了基础。 (2) 通过对连续介质水力学参数的研究,总结出了连续介质水力学参数所具备的两个特性:张量特性和常量特性。然后在此基础上,提出了类张量特性和类常量特性的概念,并指出:只有当所研究的岩体,其内绝大多数分析单元的等效水力学参数都具备类张量特性和类常量特性时,该岩体才具备等效条件。 (3) 基于离散网络介质数值分析理论,给出了确定岩体等效渗透性参数和等效变形参数的详细算法,开发了相应的分析程序。 (4) 给出了评价岩体等效渗透性参数和等效变形参数是否满足类张量特性和类常量特性的判据和分析流程。 (5) 为了进一步明确表征单元体REV的含义,提出了三个与REV有关的概念:REV_K、REV_S和REV_C。其中,REV_K是针对于单纯的渗流分析时的表征单元体:REV_S是针对于单纯的应力(变形)分析时的表征单元体;REV_C是针对于渗流-应力耦合分析时的表征单元体。 (6) 通过对不考虑渗流-应力耦合时岩体等效渗透性能的研究,指出岩体的等效渗透性
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