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裂隙岩体渗流—传热耦合模型试验及数值模拟研究

田鲁鲁  
【摘要】: 本文以高放废物深地质处置为研究背景,通过室内试验和数值模拟手段研究了裂隙岩体在热一水耦合作用下的特征。主要工作包括: (1)大尺度裂隙岩体模型。利用采自甘肃北山的18块花岗岩构成裂隙岩体模型,其内包含两组在水平和垂直方向上均匀分布的无填充物裂隙。试验条件为垂向流和右侧边界加热。进行了一组热一水耦合试验,获得的成果包括岩体裂隙特征及其水力参数,以及不同时间和不同热源温度下岩体内部的温度场分布。 (2)针对室内模型试验,采用FLAC软件模拟了裂隙岩体热—水耦合过程中的热传导、热对流、热扩散和非等温水流现象。 室内模型试验和数值模拟结果的对比和分析表明,两者的结果较为吻合。本文研究得到的主要结论:(1)在试验模型中,热量主要通过竖向裂隙中的水流以对流方式传递;(2)热对流显著影响岩体的温度场分布;(3)对岩体温度场分布起主导影响的是裂隙中的非等温水流;(4)渗流场限制了热源边界变化对裂隙岩体温度场的影响范围。


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