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模拟不同节理粗糙度对单裂隙渗流的影响

在研究岩体裂隙间的渗流特性时,节理粗糙度会影响裂隙水流的渗流特性和路径,因此需要对粗糙表面进行恰当的描述。本文选取伸长率、最大起伏高度、最大起伏角和分维数4个参数刻画粗糙度。结合分维数的计算方法,选择当最大起伏高度为2.5mm、节理宽度为5mm时,随机生成4组直线和  (本文共9页) 阅读全文>>

昆明理工大学
昆明理工大学

基于格子Boltzmann方法的粗糙岩体裂隙渗流特性数值模拟研究

格子玻尔兹曼方法模拟岩体裂隙渗流场,较传统的数值模拟具有天生的并行特性、边界条件处理简洁、程序易于实施、能得到清晰的物理图像等独特优势。通过JRC数值生成法建立起在一定范围内的节理粗糙度系数JRC的二维岩体吻合裂隙结构;通过中点插值法生成了JR 值在一定范围内的三维岩体结构裂隙面。基于格子玻尔兹曼方法(LBM),设置出入口为非平衡态外推格式、上下岩体裂隙表面为标准反弹格式、镜面反弹格式或周期性边界处理法,建立了模拟岩体裂隙渗流模型。通过C++编程实现格子玻尔兹曼方法模拟并验证了经典的泊肃叶流动,计算了不同JRC值粗糙裂隙面下的渗流特性,讨论了节理面粗糙度系数JRC、压力差的大小和裂隙宽度对线性流流态的影响。本文做的主要工作如下:(1)用岩体粗糙单裂隙面的JRC~(2D)数值生成法。该方法只需要在Visual Studio的源程序中运用a,bi,c,,四个参数便就可以生成一定粗糙度的单裂缝,在这四个参数中ci·和名这两个参数可以起...  (本文共95页) 本文目录 | 阅读全文>>

西安理工大学
西安理工大学

粗糙单裂隙渗流与岩体应力特性分析

在大型水利工程的坝基和地下隧洞等区域,由于长期的地质作用,岩体内部会产生不同规模和走向的裂隙。裂隙的渗透性远大于岩石,因此裂隙成为岩体内部渗流的主要通道。研究裂隙的形态结构和渗流特性,可为工程的安全运行提供合理预测。本文从二维裂隙形态的描述方法出发,对不同粗糙度的裂隙渗流进行数值模拟。结合单裂隙辐射流剪切一渗流耦合试验,分析应力与渗流的相互作用和对粗糙度的影响。基于渗流规律,建立单节点交叉裂隙二维渗流模型,为裂隙网络渗流模型的研究奠定基础。本文的主要研究成果如下:(1)推导采样间距为2 mm,粗糙度系数(JRC)与伸长率、相对起伏度、有效起伏角和分维数之间的关系,建立了不同JRC直线和曲线裂隙轮廓的二维数值模型。结果阐明了水流的流速分布受起伏角度影响较大,且对于同一条裂隙,改变裂隙起伏的顺序,将对水流流速发生改变。此外,在一定的水力坡降下,隙宽越大,JRC越小,渗流量则越大。(2)基于能量和动量守恒定理,设计深度为80~150 ...  (本文共82页) 本文目录 | 阅读全文>>

中国矿业大学
中国矿业大学

裂隙含沙渗流模型与应用研究

天然裂隙中一般含有泥沙等沉积物,沉积物随水流运移和对裂隙的填堵作用可以显著改变裂隙岩体的渗透性,进而影响地下水位和地层孔隙压力分布。地下水位改变会影响地下水的供给和油、气等资源的生产。水位变化导致的地层孔隙压力上升会使砂土产生大面积液化,从而引起地表位移或沉降,并造成一系列地质灾害。本文综合运用试验测试、理论分析和数值模拟等方法,研究了颗粒在岩体裂隙中的动力学行为以及对裂隙渗透性的影响规律,并从泥沙颗粒作用的角度探讨了地震引起的远场地下水位响应模式和变化幅度,取得了如下研究成果:(1)自行设计了一种岩体裂隙渗流试验系统,有效测试了非接触型单裂隙含沙渗流特性;建立了基于颗粒碰撞和能量损失的裂隙渗透系数计算模型,得到了颗粒运移条件下裂隙渗透特性与颗粒体积分数、颗粒粒径和渗流速度的关系;(2)完成了接触型单裂隙含沙渗流试验,以试验现象和结果为依据,建立了考虑颗粒填堵作用的裂隙渗透率计算模型,得到了颗粒在裂隙中的填堵分布规律,研究了颗粒...  (本文共175页) 本文目录 | 阅读全文>>

《地下空间与工程学报》2020年02期
地下空间与工程学报

节理特性对顺层隧道破坏模式及稳定影响分析

顺层隧道的破坏模式及稳定性与岩体节理特性密切相关。建立顺层隧道的节理岩体模型,采用有限元强度折减法,研究了当顺层隧道围岩为硬质岩层、硬质岩软质岩互层时,节理倾角变化以及节理间距变化对隧道破坏模式及稳定性的影响。结果表明,顺层隧道开挖后,顺层面方向围岩会顺着节理面滑移,垂直层面...  (本文共9页) 阅读全文>>

《水利技术监督》2020年02期
水利技术监督

不同开度和接触情况下结构面剪切错动节理渗流分析

利用COMSOL软件求解节理渗流N-S方程,对不同开度和接触情况下的节理渗流非线性规律进行研究。结论显示:节理裂隙中流速非均匀性和流线的曲折性,使得渗流中存在...  (本文共5页) 阅读全文>>

《地球科学与环境学报》2020年03期
地球科学与环境学报

桂东南花岗岩风化土与残余节理的微观结构及演化

花岗岩残余节理是指花岗岩高度风化土体内的节理,常常被铁锰氧化物充填,呈褐黑色或黑色薄夹层,对边坡稳定性有重要影响。选取广西东南部容县陈村风化花岗岩滑坡内残余节理土及其两侧土体(全风化土)和上覆残积土为研究对象,分别研究这3种土样的矿物成分、化学成分、微观结构、孔隙分布特征,并探讨残余节理的演化过程及其对边坡稳定性的影响。结果表明:组成花岗岩全风化土和残积土的主要黏土矿物为高岭石、石英及少量伊利石。其中,全风化土内...  (本文共11页) 阅读全文>>