裂隙网络渗流分析的截止负压法探索

来源 :华北电力大学(北京) | 被引量 : 0次 | 上传用户:b56240320
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在水利土木工程、石油工程和地热开采工程,以及核废料的污染问题等方面,裂隙岩体中的渗流的情况已经引起了越来越多人的关注,成为在工程的设计、工程施工和运行中都需要考虑的要素。由于岩体构造的复杂性,使得岩体中的渗流呈现各向异性和非均匀性,在实际工程中很难获得裂隙岩体渗流的精确情况。随着科技的进步,计算机技术越来越成熟,数值模拟因具有可重复性和计算成本低,能模拟一些较复杂的情况等优点,成为了众多学者对裂隙岩体渗流进行分析研究的首选方法。基于离散裂隙网络模型,利用Visual C++软件编制渗流分析程序,根据岩体结构面的几何参数生成裂隙网络,对裂隙岩体渗流进行了一定的研究,主要研究内容如下:(1)基于Baecher模型,对裂隙网络中节理直径的另一种生成方法——高阶解析法进行了验证,并将高阶解析法用Visual C++软件编程对裂隙岩体的渗流情况进行分析,由于节理直径与迹长之间存在一定的关系,提出节理直径的生成区间长度应为n倍的迹长,通过对裂隙网络进行模拟分析,发现当节理直径的生成区间取11倍迹长时,模拟得到渗透张量与现场压水试验校核得到的结果误差更小。(2)根据裂隙岩体渗流中“优势流”的存在,对裂隙网络进行规模缩减,通过比较裂隙岩体渗透张量的变化情况来确定可缩减的最大规模数,并对裂隙岩体的表征单元体(REV)进行计算,研究裂隙网络进行缩减后对REV带来的影响,发现在缩减规模为0.7时,裂隙岩体的渗透张量仍能满足工程的精度要求,缩减前后的渗透椭球相差不大,裂隙岩体REV尺寸的大小会随着裂隙网络中裂隙密度的减小变大。(3)基于离散裂隙网络模型,根据质量守恒方程推导了稳定渗流的连续性方程,采用截止负压法得到渗流的有限元方程,将一维线单元模型用于对裂隙网络进行简化,编制渗流分析程序,用于求解自由面渗流问题。算例结果表明,该程序得到的自由面位置、溢出点位置及总渗流量与经验解得到的结果相差不大,说明了程序的有效性和可靠性;并将程序应用于复杂裂隙网络和岩体边坡的渗流分析。
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