【摘 要】
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以我国西北某地高放废物实验室场址裂隙花岗岩岩体渗透性为研究目标,基于Matlab编译三维离散裂隙模型生成程序以及多尺度管网模型。通过在现场的实测岩体露头数据,经参数统计分析,结合节理面部分组合形态,编写程序进行三维离散裂隙网络模型建模及参数修正的生成。采用等效管网模型计算各均质区的模型渗流特征,并得到相应的渗透张量以及渗透主值、主方向。以各方向等效渗透系数为对象,以渗透张量主方向为径向拟合渗透张量
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以我国西北某地高放废物实验室场址裂隙花岗岩岩体渗透性为研究目标,基于Matlab编译三维离散裂隙模型生成程序以及多尺度管网模型。通过在现场的实测岩体露头数据,经参数统计分析,结合节理面部分组合形态,编写程序进行三维离散裂隙网络模型建模及参数修正的生成。采用等效管网模型计算各均质区的模型渗流特征,并得到相应的渗透张量以及渗透主值、主方向。以各方向等效渗透系数为对象,以渗透张量主方向为径向拟合渗透张量椭球。并以该椭球与等效管网模型为基础,提出了考虑不同尺度结构面影响的大范围渗流分析的复合管网模型,以该模型预测了该区域大范围内的流体渗流特征。研究工作及相应结果归纳如下:(1)以传统离散裂隙模型为基础,考虑场地岩体节理面部分力学成因,在模型中加入共轭结构面,并编写程序生成改进三维裂隙网络模型。进行结构面体密度与半径校核,以消除理论公式计算结构面半径、体密度等参数与实际情况的误差,引入修正系数,并利用修正后结构面参数重新生成模型。(2)抽取重构模型骨架,生成等效管网模型,将三维离散裂隙网络等效为圆形变截面管单元,计算节点水头分布并进行可视化。计算得出各均质区岩体表征单元体尺度,以相应尺度建立研究域并生成模型,得到多个方向的等效渗透系数,并计算对应渗透张量结果并可视化。Ⅰ、Ⅲ-1、Ⅲ-2、Ⅲ-3、Ⅳ、Ⅵ均质区渗透系数范围在4.542e-9m/s~1.815e-8 m/s内;Ⅲ-4、Ⅱ、Ⅴ均质区渗透系数范围在4.170e-8m/s~5.946e-8 m/s内。基于渗透张量主方向,以各方向等效渗透系数为对象,拟合渗透张量椭球。(3)提出了考虑不同尺度结构面影响的大范围渗流分析的复合管网模型。建立大尺度研究域,并利用程序划分四面体网格,计算节点及管道信息,形成岩体基质管网模型。模型中,假设每根管道承担与其相邻的每个四面体岩体基质单元的六分之一区域渗流。管道的导水系数通过在相应均质区的渗透张量椭球面上取值,结合承担渗流区域体积反算得到。计算等效渗透系数,验证模型的可用性与正确性。(4)以岩体基质管网模型为基础,分别建立加入大结构面与断裂带的复合管网模型,对预选区场址区域进行初步分析及预测。研究场址区域模型整体渗流方向为由西向东,在该方向上,大结构面对于整体区域的稳态渗流具有促进作用,但其与断裂带对于水头的加速变化,使其在局部区域产生“阻断”渗流作用,在理论上支持了在该地区建立地下实验室以及高放废物处置库的合理性。
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