裂隙-孔隙双重介质模型下的复杂裂隙岩体示踪传质特性 被引量：1

1

作者 宁佳祺 冯子军 高祺 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第7期2904-2913,共10页

为了深入研究地热储层中采灌井间的连通性及水力联系,使用COMSOL Multiphysic构造裂隙-孔隙双重介质数值模型,对深部裂隙岩体渗流及示踪运移进行模拟。分析了裂隙岩体中与主流线方向呈不同倾角的裂隙组的开度、岩体基质的扩散系数和渗... 为了深入研究地热储层中采灌井间的连通性及水力联系,使用COMSOL Multiphysic构造裂隙-孔隙双重介质数值模型,对深部裂隙岩体渗流及示踪运移进行模拟。分析了裂隙岩体中与主流线方向呈不同倾角的裂隙组的开度、岩体基质的扩散系数和渗透率对示踪剂突破曲线(breakthrough curve, BTC)的影响。结果表明:裂隙内水的对流是影响浓度运移的主要因素;随着裂隙开度增大,示踪剂运移的速率和峰值浓度增大,且示踪剂运移受裂隙开度的影响程度随裂隙组倾角增大而呈减小趋势;岩体基质扩散系数和渗透率对示踪剂的浓度时空分布影响显著;随着基质扩散系数增大,示踪剂迁移的延迟效应提高;随着基质渗透率增大,储层的压力和浓度分布各向异性降低,出口边界处的浓度分布更加均匀。 展开更多

关键词 裂隙-孔隙双重介质模型 示踪运移 对流扩散 突破曲线

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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 被引量：1

2

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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裂隙开度的压力溶解对双重孔隙介质热-水-应力耦合影响的有限元分析 被引量：11

3

作者 张玉军 张维庆 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期1269-1275,共7页

为了考虑应力拉压和压力(化学)溶解对裂隙开度的综合影响,对所建立的双重孔隙-裂隙介质热-水-应力耦合模型中裂隙开度的计算模型作了改进。通过一个假定的高放废物地质处置库算例,就岩体裂隙开度变化的3种工况,分析了岩体中的温度、孔(... 为了考虑应力拉压和压力(化学)溶解对裂隙开度的综合影响,对所建立的双重孔隙-裂隙介质热-水-应力耦合模型中裂隙开度的计算模型作了改进。通过一个假定的高放废物地质处置库算例,就岩体裂隙开度变化的3种工况,分析了岩体中的温度、孔(裂)隙水压力、地下水流速和主应力的变化、分布情况。结果显示:3种工况的计算域中温度场基本相同;孔(裂)隙水渗流场形态相似,但其量值有一定差别;工况1的裂隙开度在应力和压力(化学)溶解的共同作用下闭合量最大,负孔(裂)隙水压力增值最高;核废物的释热效应明显地改变了岩体自重应力场的水平分量,但对其垂直分量影响较小。 展开更多

关键词 双重孔隙-裂隙介质 裂隙开度 压力溶解 热-水-应力耦合 有限元分析

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热-水-应力-迁移耦合条件下双重孔隙-裂隙介质的抗剪强度及有限元分析 被引量：6

4

作者 张玉军 琚晓冬 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期877-884,共8页

考虑裂隙的连通率、间距、孔隙基质和裂隙材料在表征单元(REV)中的体积分数,并假定双重孔隙-裂隙介质的等效内摩擦角保持常数,而等效黏聚力是固有黏聚力、等效塑性应变、基质吸力、溶质浓度及温度的函数,提出了一种在热-水-应力-迁移耦... 考虑裂隙的连通率、间距、孔隙基质和裂隙材料在表征单元(REV)中的体积分数,并假定双重孔隙-裂隙介质的等效内摩擦角保持常数,而等效黏聚力是固有黏聚力、等效塑性应变、基质吸力、溶质浓度及温度的函数,提出了一种在热-水-应力-迁移耦合条件下确定表征单元内任一平面上等效的黏聚力及内摩擦角的方法。针对一个假定的位于非饱和双重孔隙-裂隙岩体中的高放废物地质处置模型进行了数值模拟及分析。结果表明,基质吸力对于等效黏聚力的增强作用大于等效塑性应变和溶质浓度的减弱作用,使得等效黏聚力得到了提高,故减少了围岩中的塑性区;由此岩体应力、孔(裂)隙水压力及流速、孔(裂)隙溶质浓度的分布及量值也发生相应的改变。 展开更多

关键词 热-水-应力-迁移耦合 双重孔隙-裂隙介质 抗剪强度 有限元分析

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裂隙贯通率对双重孔隙介质热-水-应力耦合现象影响的有限元分析 被引量：3

5

作者 张玉军 张维庆 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第12期3743-3750,共8页

为探讨裂隙的贯通率对于耦合的温度场、渗流场和应力场的作用,应用所建立的遍有节理岩体双重孔隙-裂隙介质热-水-应力耦合模型,以一个假定的位于非饱和地层中的高放废物地质处置库为算例,针对裂隙和孔隙的贯通率不同的4种工况进行了二... 为探讨裂隙的贯通率对于耦合的温度场、渗流场和应力场的作用,应用所建立的遍有节理岩体双重孔隙-裂隙介质热-水-应力耦合模型,以一个假定的位于非饱和地层中的高放废物地质处置库为算例,针对裂隙和孔隙的贯通率不同的4种工况进行了二维有限元数值分析,考察了围岩中的温度、负的孔隙和裂隙水压力、地下水流速、孔隙及裂隙的渗透系数修正因子和应力的变化、分布情况。结果显示,由于裂隙贯通率的差异使得双重介质的刚度不同,引起岩体中应力状态及水平的改变,从而影响到孔隙、裂隙的孔隙率及渗透系数的量值,并导致孔隙水和裂隙水的压力大小、分布以及水流速度的变化。 展开更多

关键词 裂隙贯通率 双重孔隙-裂隙介质 热-水-应力耦合 有限元分析

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裂隙-孔隙双重介质Darcy-Forchheimer耦合流动模拟方法及工程应用 被引量：12

6

作者 熊峰 姜清辉 +1 位作者 陈胜云 胡小川 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期2037-2045,I0010,F0003,共11页

针对裂隙-孔隙双重介质非线性渗流问题,采用压力交换函数描述孔隙Darcy渗流和裂隙Forchheimer渗流耦合特性,推导了渗流方程有限体积的数值格式,并编制了相应的计算程序。通过与单裂隙和相交裂隙渗流的Frih和Arraras解对比,验证了新方法... 针对裂隙-孔隙双重介质非线性渗流问题,采用压力交换函数描述孔隙Darcy渗流和裂隙Forchheimer渗流耦合特性,推导了渗流方程有限体积的数值格式,并编制了相应的计算程序。通过与单裂隙和相交裂隙渗流的Frih和Arraras解对比,验证了新方法的合理性。对富水深埋裂隙型围岩隧道非线性渗流问题的计算表明,所提算法对复杂裂隙系统问题具有很强的适用性。进一步分析隧道围岩渗流特征:越接近隧道位置,水压梯度越大,流量也越大;隧道周围水压梯度呈现“底部大,顶部小”的特点,最大相差2.5倍,因此隧道底部的流量大于顶部流量;裂隙方向均匀性和密度是影响隧道围岩水力特性的重要因素。在一定水力梯度下,裂隙方向越集中于水力梯度方向且密度越大时,围岩导水性越大,隧道流量越大,越容易发生涌水事故。研究成果为裂隙型围岩隧道防水设计及工程实践提供参考。 展开更多

关键词 裂隙-孔隙双重介质 Darcy-Forchheimer耦合流动 有限体积法 隧道非线性渗流

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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

7

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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应力腐蚀和压力溶解引起的裂隙开度-刚度变化对THMM耦合过程影响的数值模拟 被引量：1

8

作者 张玉军 徐刚 杨朝帅 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第2期559-567,共9页

在使用Yasuhara等建立的裂隙开度的应力腐蚀和压力溶解模型的基础上,考虑裂隙闭合量对裂隙刚度的影响,针对一个假设的位于非饱和双重孔隙-裂隙岩体中且有核素泄漏的高放废物地质处置模型,拟定两种计算工况:(1)裂隙的刚度系数是裂隙闭合... 在使用Yasuhara等建立的裂隙开度的应力腐蚀和压力溶解模型的基础上,考虑裂隙闭合量对裂隙刚度的影响,针对一个假设的位于非饱和双重孔隙-裂隙岩体中且有核素泄漏的高放废物地质处置模型,拟定两种计算工况:(1)裂隙的刚度系数是裂隙闭合量的线性函数;(2)裂隙刚度为常数,进行热-水-应力-迁移耦合的二维有限元数值模拟,考察了岩体中的温度、裂隙开度的闭合速率、闭合量、孔(裂)隙水压力、地下水流速、核素浓度、裂隙刚度和正应力的变化、分布等情况。结果表明,两种工况岩体中的温度场、孔(裂)隙水压力、地下水流速、核素浓度无明显差别;裂隙闭合基本由应力腐蚀产生;在相同计算时间内两种工况的裂隙闭合量较为接近,工况1略大;工况1中离玻璃固化体越近,裂隙刚度值越高,并且在玻璃固化体附近的应力值较大,且集中程度较高。 展开更多

关键词 应力腐蚀 压力溶解 双重孔隙-裂隙介质 裂隙刚度 热-水-应力-迁移耦合分析

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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 被引量：3

9

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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西部典型侏罗系富煤区含水介质条件与水动力学特征 被引量：20

10

作者 徐智敏 高尚 +4 位作者 孙亚军 崔思源 张梦飞 陈忠胜 吴江峰 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期444-451,共8页

以位于吐哈盆地的大南湖矿区为例,结合该区侏罗系含煤地层渗透性好、富水性强、静储量大等典型特征,采用现场取样、压汞实验、扫描电镜等手段,系统研究了侏罗系西山窑组含水层的沉积环境、宏观地层结构、细观孔隙结构等含水介质特征;通... 以位于吐哈盆地的大南湖矿区为例,结合该区侏罗系含煤地层渗透性好、富水性强、静储量大等典型特征,采用现场取样、压汞实验、扫描电镜等手段,系统研究了侏罗系西山窑组含水层的沉积环境、宏观地层结构、细观孔隙结构等含水介质特征;通过现场抽水试验及室内数据处理分析,研究了该含水层的循环条件及水动力特征。结果表明:研究区侏罗系含水层具有典型的隐伏古湖床沉积环境及高孔隙度、强渗透性、"孔隙-裂隙"双重含水介质共存的特殊水文地质结构特征;区域上,侏罗系含水层补给水源充沛,结合侏罗系含水层的双重介质特征,表现出具有明显滞后效应的水动力学特征,通过Boulton模型对水文地质参数进行校正,经现场试验,更符合该区地下水运动的实际规律。研究成果初步揭示了吐哈盆地富煤区由于地质沉积环境及岩性差异所导致的侏罗系含水介质结构及地下水动力场的特殊性。 展开更多

关键词 侏罗系 “孔隙-裂隙”双重介质 水动力特征 滞后效应 顶板防治水

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应用随机模拟理论计算低、中放固体废物处置场核素迁移

11

作者 马立平 《辐射防护》 CAS CSCD 北大核心 2016年第6期375-380,共6页

为了计算低、中放固体废物处置场关闭后,放射性核素在孔隙介质中迁移行为以及对公众造成的照射,应用随机数学理论,将处置场岩土体孔隙-裂隙双重介质视为一个随机场,依据流体渗流力学理论基础形成的二维定向渗流理论,建立了反映放射性核... 为了计算低、中放固体废物处置场关闭后,放射性核素在孔隙介质中迁移行为以及对公众造成的照射,应用随机数学理论,将处置场岩土体孔隙-裂隙双重介质视为一个随机场,依据流体渗流力学理论基础形成的二维定向渗流理论,建立了反映放射性核素在处置场岩土体中迁移规律的数学模型。结合计算技术,进一步建立可对放射性核素在处置场岩土体中迁移规律进行仿真分析的系统,并可以用于放射性核素在处置场岩土体中迁移规律模拟研究与预测分析,以及对公众所致辐射剂量计算。通过算例重复仿真实验分析,最后进行统计平均得出放射性核素在处置场岩土体中迁移的规律性认识,验证了所建模型是可行的、有效的。 展开更多

关键词 低、中放废物处置场 核素迁移 随机过程 孔隙-裂隙双重介质 模拟

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