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循环剪切作用下三维粗糙裂隙非线性渗流特性数值模拟研究 被引量：1
1
作者 蔚立元 杨瀚清 +2 位作者 王晓琳 刘日成 王蓥森 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期2757-2766,共10页
研究了循环剪切过程中剪切位移和循环次数对三维粗糙裂隙非线性水力特性的影响。首先,基于天然粗糙裂隙面的高程数据生成三维裂隙面,并通过前人的研究结果确定循环剪切过程中的法向位移变化值,建立了16个开度空间模型,从而得到了不同剪... 研究了循环剪切过程中剪切位移和循环次数对三维粗糙裂隙非线性水力特性的影响。首先,基于天然粗糙裂隙面的高程数据生成三维裂隙面,并通过前人的研究结果确定循环剪切过程中的法向位移变化值,建立了16个开度空间模型,从而得到了不同剪切位移和循环次数下接触面积和开度分布情况,发现当循环次数一定时,随着剪切位移的增加,原本吻合的上下表面发生错动,平均开度和各向异性增大,接触面积减小;剪切位移一定时,随着循环次数的增加,上下表面起伏在剪应力作用下被磨平,接触面积增大,平均开度减小。将模型导入数值模拟软件进行计算得到流量数据,结果表明,水力梯度随流量变化规律符合Forchheimer定律。循环1次时,随着剪切位移从4 mm增加到10 mm,线性Fochheimer系数减小了88.3%,非线性Fochheimer系数减小了95.2%;循环2次时,随着剪切位移从4 mm增加到10 mm,线性Fochheimer系数减小了95.4%,非线性Fochheimer系数减小了99.7%,两系数减小的幅度随循环次数增大而增大。进一步分析发现,剪切位移的增加对裂隙渗透性有促进作用,循环次数增加对渗透性起抑制作用。此外,归一化渗透系数随雷诺数变化规律与Zimmerman等提出的预测公式相吻合,且本研究数值模拟计算结果与其公式的拟合系数趋近1,公式中的Fochheimer系数β随剪切位移增大而减小,随循环次数增大而增大。 展开更多
关键词 循环剪切 剪切渗流 雷诺数 归一化渗透系数
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不同温度下裂隙花岗岩法向刚度演变规律的试验研究
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作者 刘尚 李树忱 +2 位作者 刘日成 蔚立元 王蓥森 《Journal of Central South University》 SCIE EI CAS CSCD 2023年第2期488-502,共15页
本文研究了不同温度下裂隙花岗岩试样的法向刚度演变规律,并系统阐述了裂隙岩体法向闭合过程中法向位移(δn)、初始开度(b)、温度(T)及饱和状态对试样法向刚度演变规律的影响。试验结果表明,随着法向位移的增加,法向刚度的变化速率逐渐... 本文研究了不同温度下裂隙花岗岩试样的法向刚度演变规律,并系统阐述了裂隙岩体法向闭合过程中法向位移(δn)、初始开度(b)、温度(T)及饱和状态对试样法向刚度演变规律的影响。试验结果表明,随着法向位移的增加,法向刚度的变化速率逐渐增大,呈现出二次函数关系。当法向位移相同时,初始开度较大试样法向刚度相对较小。对于不同初始开度的试样,当旋转角度(α)为20°且δ_(n)=1 mm时,饱和试样的刚度随着温度的升高(从25℃到600℃)而降低48.18%。当T=25℃且α=20°时,干燥和饱和试件刚度分别为27.31×10^(3)MPa/m和19.32×10^(3)MPa/m。提出了两个经验模型来预测干燥与饱和状态下裂隙花岗岩试样在不同温度、初始开度和法向应变等参数下的法向刚度变化规律,预测结果与实验结果吻合良好。 展开更多
关键词 裂隙 法向刚度 初始开度 温度 干燥及饱和条件
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