管道-裂隙型岩溶地下水水位变化特征室内试验研究

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作者 黄磊群 梁家珲 +2 位作者 朱金海 杨鹏帅 李天雨 《贵州大学学报（自然科学版）》 2024年第6期41-48,共8页

岩溶区管道-裂隙的发育特征影响着含水层水位面分布。可视化的物理模型,是研究不同试验条件下含水层的水位面特征,并揭示管道-裂隙发育特征影响规律的有效工具之一。为揭示不同裂隙组合、裂隙开度、裂隙发育程度、管道流量等因素对含水... 岩溶区管道-裂隙的发育特征影响着含水层水位面分布。可视化的物理模型,是研究不同试验条件下含水层的水位面特征,并揭示管道-裂隙发育特征影响规律的有效工具之一。为揭示不同裂隙组合、裂隙开度、裂隙发育程度、管道流量等因素对含水层水位面的影响规律,采用自主设计研发的管道-裂隙型双重导水介质物理模型,开展管道、裂隙发育特征对含水层水位面变化规律的影响研究。研究结果表明:在岩溶管道-裂隙发育地区,横向裂隙的主要导水特征是运输或传输,而竖向裂隙的主要导水特征是排泄;管道流量对含水层水位具有主控作用,而裂隙特征具有调控作用,且影响程度由大到小为横、竖向裂隙差异性、横向裂隙开度、裂隙发育程度、竖向裂隙开度;管道和裂隙发育特征对沿水流方向的水力坡降值产生影响,但裂隙特征的影响程度随管道流量的减小逐渐降低。研究结果能够为岩溶区管道、裂隙发育特征的揭露及区域地下水资源开发与保护提供参考。 展开更多

关键词 岩溶区 管道-裂隙介质 地下水水位面 室内模型试验 裂隙发育程度

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考虑裂隙的几何-力学特性的双重孔隙介质水-应力耦合模型及其有限元分析 被引量：2

2

作者 张玉军 张维庆 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2009年第12期1452-1459,共8页

建立了一种双重孔隙介质水-应力耦合模型,其特点是可考虑裂隙的组数、间距、方向、连通率、开度、刚度及应力水平对介质的弹性模量、孔隙率及渗透系数的影响,并研制出相应的二维有限元程序。以模拟饱和的双重孔隙岩体在外荷载作用下产... 建立了一种双重孔隙介质水-应力耦合模型,其特点是可考虑裂隙的组数、间距、方向、连通率、开度、刚度及应力水平对介质的弹性模量、孔隙率及渗透系数的影响,并研制出相应的二维有限元程序。以模拟饱和的双重孔隙岩体在外荷载作用下产生沉降为算例,针对岩体的孔隙率与渗透系数分别是常数及按照本文中所述规律变化的两种工况,考察了不同岩体中的变形、孔隙水压力与裂隙水压力及流速、主应力等的分布与变化。结果表明:将岩体的孔隙率与渗透系数作为应力的函数,与将其作为常量的方法相比,二者对岩体的变形及应力的影响不大,但前者对孔隙水压力、裂隙水压力及流速的影响强烈。 展开更多

关键词 双重孔隙介质 裂隙特性 水-应力耦合 模型 有限元分析

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管道-裂隙岩溶含水介质非均质性的水文效应 被引量：13

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作者 束龙仓 张颖 鲁程鹏 《南水北调与水利科技》 CAS CSCD 北大核心 2013年第1期115-121,共7页

非均质性是含水介质的固有特性之一,对自然界的水文循环,地球浅层地质演变具有积极的贡献,因此是评价复杂地下水系统时所面临困难的最根本原因。通过SWMM模型对水文过程进行了室内模拟试验,研究了管道-裂隙岩溶含水介质非均质性对系统... 非均质性是含水介质的固有特性之一,对自然界的水文循环,地球浅层地质演变具有积极的贡献,因此是评价复杂地下水系统时所面临困难的最根本原因。通过SWMM模型对水文过程进行了室内模拟试验,研究了管道-裂隙岩溶含水介质非均质性对系统水文过程的影响。结果表明,管道尺寸、含水介质空隙度和地下水与地表水水量交换系数对系统出口处的水位和流量过程的影响均较小,但管道尺寸对地下水的最高水位有一定的控制作用;含水介质空隙度对地下水水位的增长和消落过程有一定影响;地下水与地表水水量交换系数则是对地下水水位的变化率和其能达到的最大值有着重要的影响。模拟结果证实,利用SWMM模型模拟管道-裂隙含水系统的水文过程是有效的。 展开更多

关键词 管道-裂隙介质 非均质性 SWMM模型 水文效应 数值模拟

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孔隙-裂隙双重变形介质中的油水两相流动理论研究

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作者 马利成 唐汝众 +1 位作者 仝兴华 薛世峰 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2007年第1期95-99,共5页

在连续介质力学理论架构下,文章建立了饱和油水两相渗流与变形孔隙-裂隙双重介质耦合作用的理论来模拟裂隙砂岩储层中的油-水渗流,提出了基于双孔隙固相系统变形与油水两相渗流的全耦合力学模型;在对力学模型给予适当简化的基础上,应用... 在连续介质力学理论架构下,文章建立了饱和油水两相渗流与变形孔隙-裂隙双重介质耦合作用的理论来模拟裂隙砂岩储层中的油-水渗流,提出了基于双孔隙固相系统变形与油水两相渗流的全耦合力学模型;在对力学模型给予适当简化的基础上,应用解耦的有限元数值解方法对裂隙储层的两相流体压力、饱和度以及储层变形等参数进行了数值模拟;结果表明,裂隙储层流体运动主要由裂隙变形、油/水的PVT特性所决定。 展开更多

关键词 微裂缝性岩层 孔隙-裂隙双重介质 饱和油水两相渗流 耦合理论模型

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落水洞对裂隙-管道介质泉流量衰减过程影响的试验研究 被引量：4

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作者 周玥 束龙仓 +3 位作者 方依雯 翟月 王硕 鲁程鹏 《南水北调与水利科技》 CSCD 北大核心 2017年第3期108-112,共5页

岩溶裂隙-管道是我国西南地区的主要地下储水空间和导水通道,落水洞是岩溶地区临时性吸收地表水流的重要过水通道,在西南地区分布密集。开展落水洞大小对裂隙-管道介质中泉流量过程影响的研究,对指导岩溶水可持续开发利用和推动岩溶水... 岩溶裂隙-管道是我国西南地区的主要地下储水空间和导水通道,落水洞是岩溶地区临时性吸收地表水流的重要过水通道,在西南地区分布密集。开展落水洞大小对裂隙-管道介质中泉流量过程影响的研究,对指导岩溶水可持续开发利用和推动岩溶水研究具有深刻意义。文章研究了落水洞对泉流量衰减过程的影响,利用自制的裂隙-管道物理模型,模拟落水洞不同断面尺寸、填充程度下的泉流量衰减过程,由衰减曲线探求衰减系数受不同因子的敏感程度。试验表明:泉流量衰减过程可分为三个亚动态,大致符合指数型衰减。其中,第一亚动态的衰减系数受落水洞断面尺寸影响较大,落水洞断面尺寸越小,衰减系数越大;落水洞的填充程度越高,衰减系数越大。 展开更多

关键词 落水洞 裂隙-管道介质 物理模型 泉流量过程

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二重孔隙介质地下水溶质运移模型应用研究 被引量：2

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作者 赵全升 戴其祥 +1 位作者 吕月娥 孔范龙 《青岛海洋大学学报（自然科学版）》 CSCD 北大核心 2003年第5期680-686,共7页

为比较准确地模拟二重孔隙介质地下水溶质运移 ,本文依据二重孔隙介质法 ,分别对孔隙岩块和裂隙介质建立相应的溶质运移模型 ,将孔隙岩块视为作用于裂隙介质的源或汇 ,对反映岩块和裂隙介质之间物质交换的耦合项进行了数学推导。应用本... 为比较准确地模拟二重孔隙介质地下水溶质运移 ,本文依据二重孔隙介质法 ,分别对孔隙岩块和裂隙介质建立相应的溶质运移模型 ,将孔隙岩块视为作用于裂隙介质的源或汇 ,对反映岩块和裂隙介质之间物质交换的耦合项进行了数学推导。应用本文方法在济南地区建立起二重孔隙介质溶质运移模型。研究结果表明 。 展开更多

关键词 地下水 溶质运移模型 裂隙-孔隙介质 二重孔隙介质

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双重孔隙介质THMM耦合模型及其有限元分析 被引量：4

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作者 张玉军 张维庆 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2010年第4期660-669,共10页

建立了一种饱和-非饱和遍有节理岩体的双重孔隙-裂隙介质热-水-应力-迁移耦合模型,其特点是应力场和温度场是单一的,但具有不同的孔隙渗流场、裂隙渗流场和孔隙浓度场、裂隙浓度场,以及可考虑裂隙的组数、间距、方向、连通率和刚度对本... 建立了一种饱和-非饱和遍有节理岩体的双重孔隙-裂隙介质热-水-应力-迁移耦合模型,其特点是应力场和温度场是单一的,但具有不同的孔隙渗流场、裂隙渗流场和孔隙浓度场、裂隙浓度场,以及可考虑裂隙的组数、间距、方向、连通率和刚度对本构关系的影响;并开发了相应的二维有限元程序.针对一个假定的高放废物地质处置库,就岩体为非饱和双重孔隙-裂隙介质和放射性核素泄漏的情况进行了数值分析,考察了岩体中的温度、负孔隙水压力、饱和度、地下水流速、核素浓度和主应力的状态.结果显示:孔隙和裂隙中的负水压力及核素浓度呈现不同的变化、分布;尽管裂隙水饱和度平均仅为孔隙水饱和度的1/10,但因裂隙的渗透系数比孔隙的渗透系数大4个数量级,故裂隙中地下水的流速约是孔隙中相应值的3倍;孔隙和裂隙中核素浓度的量值接近. 展开更多

关键词 遍有节理岩体 双重孔隙-裂隙介质 热-水-应力-迁移耦合 模型 有限元分析

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考虑基质渗透性的粗糙单裂隙非达西流动特性研究

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作者 朱寅斌 李长冬 +3 位作者 周佳庆 项林语 姜茜慧 朱文宇 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期601-611,共11页

粗糙单裂隙及其周围岩石基质是组成复杂岩体裂隙网络的基本单元,了解其中发生的流体流动行为具有重要意义。通过直接求解Navier-Stokes(N-S)方程开展三维粗糙单裂隙和裂隙-孔隙双重介质模型的渗流模拟工作,研究了裂隙表面粗糙度、匹配... 粗糙单裂隙及其周围岩石基质是组成复杂岩体裂隙网络的基本单元,了解其中发生的流体流动行为具有重要意义。通过直接求解Navier-Stokes(N-S)方程开展三维粗糙单裂隙和裂隙-孔隙双重介质模型的渗流模拟工作,研究了裂隙表面粗糙度、匹配性和基质渗透性对粗糙单裂隙中发生的非达西流动的影响规律。结果表明:Forchheimer方程可以准确描述双重介质模型中粗糙单裂隙流体流量与压力梯度间的非线性关系;表面粗糙度和不匹配性的增大会加剧裂隙内部开度分布的不均匀性,增大裂隙的流动阻力而促进非达西流动的发生;可渗透基质会使得裂隙过流能力增强,通过粗糙单裂隙的流量最多可增大约14%,这会抑制非达西流动的发生;基质渗透性对裂隙过流能力增长的影响程度与表面粗糙度和不匹配性呈正相关。 展开更多

关键词 粗糙单裂隙 裂隙-孔隙双重介质模型 非达西流动 渗流数值模拟 表面粗糙度 匹配性

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三维双重孔隙-裂隙介质热-水-应力-迁移耦合模型及其有限元分析 被引量：6

9

作者 张玉军 张维庆 《中国科学：技术科学》 EI CSCD 北大核心 2010年第12期1426-1436,共11页

建立了一种饱和-非饱和的双重孔隙-裂隙介质热-水-应力-迁移耦合三维模型,其特点是应力场和温度场是单一的,但具有不同的孔隙渗流场、裂隙渗流场和孔隙浓度场、裂隙浓度场,以及可考虑裂隙的组数、间距、方向、连通率和刚度对本构关系的... 建立了一种饱和-非饱和的双重孔隙-裂隙介质热-水-应力-迁移耦合三维模型,其特点是应力场和温度场是单一的,但具有不同的孔隙渗流场、裂隙渗流场和孔隙浓度场、裂隙浓度场,以及可考虑裂隙的组数、间距、方向、连通率和刚度对本构关系的影响,并研制出相应的三维有限元程序.通过与已有算例的对比,验证了该模型和程序的可靠性.针对一个假定的高放废物地质处置库,就岩体和缓冲层均为非饱和介质和放射性核素泄漏的情况进行了数值分析,考察了岩体中的温度、负孔隙水压力、地下水流速、核素浓度和正应力的状态.结果显示,缓冲层中的温度、负孔隙水压力及核素浓度呈现非线性的变化、分布;尽管裂隙水饱和度平均仅为孔隙水饱和度的1/9,但因裂隙的渗透系数比孔隙的渗透系数大4个数量级,故裂隙中地下水的流速约是孔隙中相应值的6倍;应力分布集中的区域位于缓冲层和处置孔壁交界两侧附近. 展开更多

关键词 双重孔隙-裂隙介质 热-水-应力-迁移耦合 三维模型 有限元分析

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西南岩溶区深埋隧洞水文地质概念模型及突涌水研究 被引量：8

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作者 李波 赵先进 +2 位作者 周佳庆 王敏 洪佳敏 《水利水电技术》 CSCD 北大核心 2018年第7期71-80,共10页

针对岩溶地区复杂的水文地质条件,以建立岩溶区域水文地质概念模型和隧洞涌水预测方法为目标,通过分析贵州夹岩水利枢纽工程深埋长引水隧洞工程区的岩溶水文地质资料,结合地层结构、岩性组合、地貌特征等因素,研究该工程区内岩溶地下水... 针对岩溶地区复杂的水文地质条件,以建立岩溶区域水文地质概念模型和隧洞涌水预测方法为目标,通过分析贵州夹岩水利枢纽工程深埋长引水隧洞工程区的岩溶水文地质资料,结合地层结构、岩性组合、地貌特征等因素,研究该工程区内岩溶地下水的补给、径流、排泄关系。在此基础上,依托实地调查的典型涌水支洞,分析研究了不同情形下涌水量对降雨事件的响应,总结得出岩溶隧洞突涌水模式。针对不同突涌水模式的特点,提出了相应的涌水量计算方法与处理措施。结果表明:岩溶隧洞突涌水模式可以分为岩溶管道控水模式、层面控水模式和断层带与暗河联合控水模式;岩溶管道控水的猫场隧洞4#支洞涌水对降雨响应迅速,宜采用水均衡法估算涌水量,层面控水的水打桥隧洞2#支洞涌水受岩体渗透各向异性影响较大,宜采用岩体渗透性各向异性的有限元渗流分析方法预测,而断层带与暗河联合控水的水打桥隧洞4#支洞涌水主要由断层从暗河导入,可采用三维有限元渗流场计算分析预测其涌水;采用上述方法对典型支洞涌水预测的误差分别为6.97%、4.81%、1.13%。研究成果对于岩溶区深埋隧洞工程的建设具有一定借鉴意义。 展开更多

关键词 岩溶含水层 水文地质 概念模型 隧洞涌水 预测 地下水运动特征 地下水量平衡关系 管道-裂隙-孔隙多重介质模型

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利用SWMM模型模拟岩溶峰丛洼地系统降雨径流过程——以桂林丫吉试验场为例 被引量：20

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作者 章程 蒋勇军 +4 位作者 Lian Yan—qing 袁道先 裴建国 姜光辉 汪进良 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2007年第3期10-14,共5页

文章以桂林丫吉试验场为例,验证是否可以利用SWMM模型模拟以管道为主的岩溶峰丛洼地系统降雨径流过程。以洼地为单元,把研究区概化为由管道相连的6个次级汇水流域,选择Green-Amp入渗计算方法,同时考虑包气带裂隙水对管道的补给,运行SWM... 文章以桂林丫吉试验场为例,验证是否可以利用SWMM模型模拟以管道为主的岩溶峰丛洼地系统降雨径流过程。以洼地为单元,把研究区概化为由管道相连的6个次级汇水流域,选择Green-Amp入渗计算方法,同时考虑包气带裂隙水对管道的补给,运行SWMM模型计算出研究区管道总出口S31泉的流量曲线。结果显示:模拟流量变化过程与实测流量变化过程基本一致。说明该模型可以用来模拟岩溶峰丛洼地地区降雨径流过程。经验证,模拟时段内S31泉总量相对误差为19.1%。 展开更多

关键词 SWMM模型 岩溶峰丛洼地 裂隙-管道介质 降雨径流过程 桂林丫吉试验场

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裂隙岩体非饱和渗流问题的研究 被引量：1

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作者 刘新荣 刘立平 姜德义 《矿业安全与环保》 北大核心 2000年第6期12-13,15,共3页

发展了“孔隙--裂隙”二重介质模型；研究了裂隙岩体非饱和渗流问题；推导出了裂隙岩体非饱和渗流方程；并结合边坡稳定中的渗流问题进行了分析应用。

关键词 裂隙岩体 非饱和渗流 孔隙-裂隙二重介质模型 边坡 稳定性

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