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裂隙岩体渗流等效性及数值模拟研究

纪伟  
【摘要】:对裂隙岩体中的渗流进行数值模拟计算时,主要考察的是计算模型是否有效、所设定的模型参数是否精确以及边界条件的选取是否合理,本文通过对以上三个问题的研究,取得初步的研究成果。主要研究内容如下: (1) 全面地总结了国内外有关裂隙岩体的四种等效方法,即:连续等效、统计等效、混合等效和动态等效,指出各自的优缺点和适用条件,并给出这些方法的等效性评价。 (2) 介绍了裂隙岩体渗流有限元理论,在网络渗流计算方法中考虑局部水头损失的影响,并分析了各种裂隙相交情况下的水头损失;介绍了等效渗透张量的计算方法,并给出其有效性的判定标准。 (3) 对贯通裂隙和非贯通裂隙网络进行渗流分析,据此评价了裂隙几何参数在裂隙网络等效成连续介质时的影响,同时研究了非线性渗流和局部水头损失对渗流场的影响效应。对于非贯通裂隙网络主要考察裂隙隙宽均值、裂隙迹长均值、裂隙迹长标准差、裂隙密度均值、裂隙组数、裂隙走向均值、裂隙走向标准差以及不同分布形式下裂隙参数的敏感性。 (4) 介绍了获取裂隙岩体渗透参数的两种方法,针对这两种方法的不足,介绍了修正方法,并数值模拟二维压水试验,提出综合渗透系数的修正公式;提出了给定更合理更准确边界条件的方法,并通过实例来验证边界条件修正方法的可行性。


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