拱坝和坝肩岩体的力学和渗流的耦合分析实例 被引量：30

1

作者 耿克勤 吴永平 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第2期125-131,共7页

以建筑在复杂岩基上的龙羊峡水电站重力拱坝和坝肩岩体的力学、渗流及其耦合分析为例，说明采用本文提出的导水断层和主干裂隙的离散介质和多组节理岩体的等效连续介质的混合模型求解复杂岩基的裂隙渗流场，采用等效连续介质模型和特殊... 以建筑在复杂岩基上的龙羊峡水电站重力拱坝和坝肩岩体的力学、渗流及其耦合分析为例，说明采用本文提出的导水断层和主干裂隙的离散介质和多组节理岩体的等效连续介质的混合模型求解复杂岩基的裂隙渗流场，采用等效连续介质模型和特殊的断层及软弱夹层的有限元相结合的方法求解复杂岩基的力学场，依据断层和多组节理岩体的等效渗透系数与复杂应变的耦合关系分析力学—渗流的耦合作用的模型。 展开更多

关键词 弹塑性力学 裂隙渗流 岩体力学 拱坝 坝肩

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裂隙岩体渗流与三维应力耦合的理论与实验研究 被引量：24

2

作者 常宗旭 赵阳升 +1 位作者 胡耀青 杨栋 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第z2期4907-4911,共5页

围绕裂隙岩体渗流与应力之间的关系问题,从理论出发,经过合理的建模和严密的推演,得出裂隙岩体渗流与三维应力的耦合方程。该方程经过了大量的三轴实验数据的验证,解决了裂隙岩体受到的侧向应力对其渗流是否有影响这一岩石力学学科中争... 围绕裂隙岩体渗流与应力之间的关系问题,从理论出发,经过合理的建模和严密的推演,得出裂隙岩体渗流与三维应力的耦合方程。该方程经过了大量的三轴实验数据的验证,解决了裂隙岩体受到的侧向应力对其渗流是否有影响这一岩石力学学科中争议很大的问题。指出了裂隙侧向应力引起的裂隙侧向变形是影响裂隙岩体渗流的主要因素,其影响符合负指数规律。同时,还分析了裂隙组的渗流问题。 展开更多

关键词 岩石力学 三维应力 渗流规律 孔隙压力 裂隙岩体

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渗透注浆扩散理论探讨 被引量：18

3

作者 阙云 刘强华 +2 位作者 李丹 孙远 梁永富 《重庆交通大学学报（自然科学版）》 CAS 2006年第5期105-108,共4页

本文在现有渗透性注浆理论基础上,考虑毛细力情况下,运用渗流力学对平面径向流、球形向心流两种渗透性注浆模型进行了推导,得到了球形和柱形渗透性注浆扩散公式.并以球形扩散公式为例,结合工程实例和现有常用的Maag球形扩散公式比较,从... 本文在现有渗透性注浆理论基础上,考虑毛细力情况下,运用渗流力学对平面径向流、球形向心流两种渗透性注浆模型进行了推导,得到了球形和柱形渗透性注浆扩散公式.并以球形扩散公式为例,结合工程实例和现有常用的Maag球形扩散公式比较,从结果可初步推断:由Maag公式计算注浆所需时间偏小,本文所推导公式相对Maag公式更接近工程实际.最后对注浆参数对扩散半径的影响进行探讨,得到扩散半径对注浆参数的变化均较敏感,采用Maag公式和本文公式得出的趋势基本一致. 展开更多

关键词 渗透注浆 毛细力 渗流力学 扩散半径

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无压渗流有限元分析的改进初流量法 被引量：12

4

作者 李新强 《水利学报》 EI CSCD 北大核心 2007年第8期961-965,共5页

目前常用的裂隙岩体渗流等效连续介质模型中在初流量域的积分误差是由于积分中选择高斯点作为初流量判定依据和积分值所致。因此本文引入连续调整系数法对利用初流量法求解自由面的计算精度问题进行了改进,并利用矩形均质坝渗流的实例... 目前常用的裂隙岩体渗流等效连续介质模型中在初流量域的积分误差是由于积分中选择高斯点作为初流量判定依据和积分值所致。因此本文引入连续调整系数法对利用初流量法求解自由面的计算精度问题进行了改进,并利用矩形均质坝渗流的实例对改进模型计算精度和收敛性进行了验证。实例表明,经改进的初流量法稳定性和收敛性良好。 展开更多

关键词 岩土力学 渗流 有限元法 初流量法

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闸坝地基渗流计算中边界条件敏感性分析研究 被引量：10

5

作者 张延忠 廖华胜 +2 位作者 刘达 姚勇 曲宏略 《水力发电学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第1期118-123,117,共7页

在渗流计算中,计算结果的准确性与渗流区边界条件的选取有很大关系。为获得渗流场数值模拟时边界条件对渗流场及渗流特征参数如渗流量、水力坡降的影响程度,本文进行了渗流边界条件对渗流场及渗流特征参数敏感性分析,主要针对沙湾水电... 在渗流计算中,计算结果的准确性与渗流区边界条件的选取有很大关系。为获得渗流场数值模拟时边界条件对渗流场及渗流特征参数如渗流量、水力坡降的影响程度,本文进行了渗流边界条件对渗流场及渗流特征参数敏感性分析,主要针对沙湾水电站闸坝基础渗流计算模型的入渗边界η1、出渗边界η2及相对不透水层边界ηD等渗流区边界处于不同位置时,分析其对计算结果的影响,及对渗流参数的敏感程度。结果表明,上下游渗流边界及相对不透水层对渗流场、渗流量及渗透坡降均存在敏感区间。 展开更多

关键词 渗流力学 敏感性分析 数值模拟 边界条件 闸坝基础

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循环高温作用下花岗岩裂缝渗流–传热特性试验研究 被引量：1

6

作者 黄长松 梁卫国 +1 位作者 陈跃都 廖涛 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第9期2253-2265,共13页

在利用注水热交换方式进行高温岩体地热开发过程中,热交换对流通道周围高温岩体会反复经历降升温循环作用,循环温度作用下高温岩体裂缝壁面变形、裂缝导流与岩体传热特性都会受到一定影响。为揭示这一复杂过程中花岗岩裂缝渗流特性及强... 在利用注水热交换方式进行高温岩体地热开发过程中,热交换对流通道周围高温岩体会反复经历降升温循环作用,循环温度作用下高温岩体裂缝壁面变形、裂缝导流与岩体传热特性都会受到一定影响。为揭示这一复杂过程中花岗岩裂缝渗流特性及强制对流换热规律,在实验室进行降–升温循环(300℃→250℃→200℃→150℃→300℃)作用下流体渗流换热试验,结果表明:(1)低温水注入会诱发高温花岗岩裂隙面损伤破裂,裂缝面粗糙度系数JRC由初始的14.51变化至作用后的21.03,粗糙裂缝面轮廓最大高差ξ由2.2 mm增至3.21 mm,高温岩体导流裂缝随温度变化而变得更为曲折、粗糙度增大。(2)岩体温度由300℃递减至150℃时,裂缝渗透率呈指数型下降,由初始1.63达西降至0.53达西;而岩体温度由150℃增至300℃后,由于岩石基质热膨胀导致裂缝闭合,渗透率进一步降低;随着降–升温循环次数增加,裂缝渗透率整体呈一定程度波动变化,最终使得渗透率明显降低。(3)岩石初始温度高、提高热交换注入水压力,有利于高温花岗岩裂缝对流换热效果;然而随着降–升温循环次数增加,对流热交换作用效果变弱。研究对高温岩体地热高效开发及对流热交换控制技术具有一定的指导意义与价值。 展开更多

关键词 岩石力学 高温岩体 地热开采 高温循环作用 裂缝渗流 传热特性

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大开度裂隙网络内非线性两相渗流的数值研究 被引量：4

7

作者 张燕 周轩 叶剑红 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期931-939,共9页

裂隙渗流对矿产地下巷道开采、水电洞室开挖等工程具有重要的不利影响。当围岩扰动裂隙带内的裂隙开度较大,且与中~高压含水地层发生水力连通,就会形成高速非线性渗流导致的涌水、突水等灾害。前人对裂隙岩体渗流开展了卓有成效的研究工... 裂隙渗流对矿产地下巷道开采、水电洞室开挖等工程具有重要的不利影响。当围岩扰动裂隙带内的裂隙开度较大,且与中~高压含水地层发生水力连通,就会形成高速非线性渗流导致的涌水、突水等灾害。前人对裂隙岩体渗流开展了卓有成效的研究工作,但基本上都针对单裂隙或简单交叉裂隙,以及采用简化的适用于低速层流的立方定律来描述渗流过程;对复杂裂隙网络、裂隙粗糙度、高速非线性渗流、局部湍流等问题有待于进一步开展工作。本文采用两相流理论,利用计算流体动力学开源软件平台Open Foam为研究工具,系统地研究包含大开度裂隙网络的岩体内部的高速非线性渗流的过程特征。计算结果精细地捕捉到了大开度裂隙网络高速渗流的进水、驱气、出水过程;揭示了渗流速度的分布、变化特征。同时还确认裂隙渗流中边界层的存在,给出边界层内的黏性剪应力、渗流雷诺数、渗流耗能以及等效渗透系数的量级。研究表明,采用两相流理论精细求解米级尺度的裂隙岩体内的非线性渗流过程是可行的。 展开更多

关键词 岩石力学 两相流 裂隙网络 大开度裂隙 非线性渗流 N-S方程 OPENFOAM

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不同粗糙度和充填隙宽下石灰岩裂隙渗流特性试验研究

8

作者 甘磊 金洪杰 +2 位作者 沈振中 马洪影 徐力群 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S01期3415-3424,共10页

为探究不同粗糙度和充填隙宽对石灰岩粗糙单裂隙渗流特性的影响。结合三维扫描和雕刻技术,制备不同节理粗糙度系数JRC和起伏度R_(s)石灰岩裂隙面试样,开展围压和渗压作用下石灰岩粗糙单裂隙渗流特性试验,研究不同JRC和充填隙宽B_(e)对... 为探究不同粗糙度和充填隙宽对石灰岩粗糙单裂隙渗流特性的影响。结合三维扫描和雕刻技术,制备不同节理粗糙度系数JRC和起伏度R_(s)石灰岩裂隙面试样,开展围压和渗压作用下石灰岩粗糙单裂隙渗流特性试验,研究不同JRC和充填隙宽B_(e)对裂隙渗流量、等效水力隙宽和渗透率等渗流参数的影响。结果表明:不同JRC和B_(e)条件下裂隙渗流量、等效水力隙宽和渗透率随渗透时间的演化过程均存在快速下降、缓速下降和趋于稳定3个阶段;随裂隙面JRC增大或B_(e)减小,各渗流参数逐渐减小;稳定期裂隙渗流量和渗透率与JRC分别呈二次和对数函数关系,平方根R^(2)最小值为0.9855;稳定期渗流量与B_(e)呈二次函数关系,R^(2)最小值为0.9962,不同充填隙宽裂隙的等效水力隙宽随渗透时间增加而减小。依据初始渗流量及各参数之间的定量关系,可预测稳定后的裂隙渗流性态。 展开更多

关键词 岩石力学 石灰岩裂隙 粗糙度 充填隙宽 渗流特性 渗流量 等效水力隙宽 渗透率

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基于Barton剪胀模型的粗糙节理渗流分析 被引量：3

9

作者 肖维民 夏才初 +1 位作者 王伟 卞跃威 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第4期814-820,共7页

为研究粗糙节理在剪切过程中的渗流规律,首先,采用Barton剪胀模型分析节理在剪切过程中的剪胀效应,计算节理在不同剪切位移下的剪胀位移,采用Brown-Scholz(B-S)理论模型分析法向应力作用下的节理闭合变形;通过初始隙宽、法向闭合变形和... 为研究粗糙节理在剪切过程中的渗流规律,首先,采用Barton剪胀模型分析节理在剪切过程中的剪胀效应,计算节理在不同剪切位移下的剪胀位移,采用Brown-Scholz(B-S)理论模型分析法向应力作用下的节理闭合变形;通过初始隙宽、法向闭合变形和剪胀位移建立剪切过程中的节理隙宽与法向应力和剪切位移之间的关系,在此基础上得到剪切过程中的节理渗流计算公式;然后,在对节理试件进行渗流试验的基础上,分别采用基于Barton剪胀模型的节理渗流计算公式和Barton经验公式计算通过节理试件的理论渗流流量,并将预测结果与实测值进行比较,比较结果表明,基于Barton剪胀模型的节理渗流计算公式的预测结果与实测值较为一致,而Barton经验公式预测值与实测值偏差较大,从而验证了该公式在计算节理剪切过程中的渗流情况的正确性。 展开更多

关键词 岩石力学 粗糙节理 隙宽 剪胀 渗流

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基于非稳定渗流过程的岩体渗透特性反演分析 被引量：24

10

作者 刘武 陈益峰 +1 位作者 胡冉 周创兵 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第2期362-373,共12页

考虑岩土体渗流场在工程施工及运行过程中的动态特征,依据水头和流量2类测点的实测时间序列数据,建立基于正交设计、非稳定渗流正分析、BP神经网络和遗传算法相结合的非稳定渗流场反演分析方法,在一定程度上体现了多目标优化、全过程反... 考虑岩土体渗流场在工程施工及运行过程中的动态特征,依据水头和流量2类测点的实测时间序列数据,建立基于正交设计、非稳定渗流正分析、BP神经网络和遗传算法相结合的非稳定渗流场反演分析方法,在一定程度上体现了多目标优化、全过程反演的特点,较好地解决了岩体渗透系数反分析的唯一性与可靠性问题。为了避免在反问题中由于利用水头和流量2种类型观测资料所带来的量纲问题,将水头和流量时间序列数据误差项归一化后构造量纲一化的目标函数,并在目标函数中引入权系数w,从而避免寻优时某一类型观测信息占优。针对长河坝水电站基坑施工期涌水问题,根据施工期各渗压计、基坑渗漏量实测时间序列资料和上游河水变化过程曲线,采用上述方法反演了坝基岩土体的渗透系数。反演分析结果表明:渗压、流量测点的实测和计算时间序列数据吻合较好,反演给出的各岩土体渗透系数与现场钻孔压水试验得到的岩体渗透特性分级相符,从而论证了该反演分析方法的可行性和反演结果的可靠性。研究结果为进一步评价大坝正常蓄水后坝基防渗体系的有效性提供了依据。 展开更多

关键词 岩石力学 反分析 正交设计 非稳定渗流 BP神经网络 遗传算法 长河坝水电站

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致密低渗透储层多尺度裂缝及其形成地质条件 被引量：43

11

作者 曾联波 吕鹏 +1 位作者 屈雪峰 樊建明 《石油与天然气地质》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期449-454,共6页

根据限制致密低渗透砂岩储层天然裂缝扩展的岩石力学层及其界面特征,提出了多尺度裂缝的划分标准,探讨了多尺度裂缝形成的地质条件。根据油藏内天然裂缝规模及其控制界面,将天然裂缝分为大尺度裂缝、中尺度裂缝、小尺度裂缝和微尺度裂缝... 根据限制致密低渗透砂岩储层天然裂缝扩展的岩石力学层及其界面特征,提出了多尺度裂缝的划分标准,探讨了多尺度裂缝形成的地质条件。根据油藏内天然裂缝规模及其控制界面,将天然裂缝分为大尺度裂缝、中尺度裂缝、小尺度裂缝和微尺度裂缝4级。大尺度裂缝在砂层组内发育,切割夹层,受隔层控制,延伸长度通常为百米级;中尺度裂缝在复合砂体内发育,切割层面,受夹层控制,延伸长度通常为数十米级;小尺度裂缝在单砂体内发育,受层面控制,延伸长度一般为米级至十米级;微尺度裂缝需要借助微观分析手段进行观察和识别,延伸长度一般为厘米级以下。不同尺度裂缝具有幂律分布的特点。裂缝尺度越大,数量越少;裂缝尺度越小,数量越多。多尺度裂缝的形成主要受岩石力学性质差异、岩石力学边界厚度和构造应力的控制。构造应力越大,越容易形成穿层的大尺度裂缝,较大的岩石力学性质差异和较厚的岩石力学边界才能够限制裂缝扩展;构造应力越小,越容易形成小尺度裂缝,较小的岩石力学性质差异和较薄的岩石力学边界就能够限制裂缝扩展。不同尺度裂缝对致密低渗透油藏的作用不同。微尺度裂缝主要起储集空间作用,改善了致密低渗透储层的储渗性能,是致密低渗透油藏稳产的重要因素;小尺度裂缝起储集空间和渗流通道作用,它们是控制致密低渗透储层早期产量高低的关键因素;大、中尺度裂缝主要起渗流作用,它们影响油藏开发中后期的剩余油分布规律。 展开更多

关键词 天然裂缝 多尺度裂缝 岩石力学层 渗流作用 剩余油分布规律 致密低渗透砂岩油藏 延河剖面 鄂尔多斯盆地

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热-流-固耦合渗流的数学模型及其应用 被引量：5

12

作者 李勇 林缅 张召彬 《水动力学研究与进展（A辑）》 CSCD 北大核心 2015年第1期56-63,共8页

热-流-固耦合问题涉及许多领域,诸如石油热力开发领域中的渗流问题,孔隙介质中的渗流场、温度场以及岩石变形场之间就存在着复杂的耦合作用。该文首先建立了热-流-固多场完全耦合渗流数学模型,研究了全耦合偏微分方程组的求解方法,然后... 热-流-固耦合问题涉及许多领域,诸如石油热力开发领域中的渗流问题,孔隙介质中的渗流场、温度场以及岩石变形场之间就存在着复杂的耦合作用。该文首先建立了热-流-固多场完全耦合渗流数学模型,研究了全耦合偏微分方程组的求解方法,然后采用有限体积法和有限元方法相结合的数值模拟方法对耦合数学模型进行了求解,通过砂土固结算例验证了耦合模型及求解方法的正确性,最后作为应用实例,利用所建立的热-流-固耦合渗流数值计算模型对油页岩原位加热开发的渗流过程进行了数值分析。 展开更多

关键词 热-流-固耦合 数值模型 渗流 原位开发

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