滤饼渗透率的耦合渗流模型及测试方法 被引量：5

1

作者 李海波 肖明 胡筱敏 《矿冶工程》 CAS CSCD 北大核心 2000年第3期25-27,30,共4页

以流固耦合渗流理论为基础 ,建立了关于滤饼渗透性的数学模型 ,指出由试验确定滤饼渗透性归结为在数学上求解微分方程的反问题 ,并给出了试验数据的测试及计算方法。对不同性质的物料及相关操作因素的研究表明 :滤饼渗透性随应变呈指数... 以流固耦合渗流理论为基础 ,建立了关于滤饼渗透性的数学模型 ,指出由试验确定滤饼渗透性归结为在数学上求解微分方程的反问题 ,并给出了试验数据的测试及计算方法。对不同性质的物料及相关操作因素的研究表明 :滤饼渗透性随应变呈指数变化 ,且在滤饼骨部不同高度上其变化程度不同 ;对压缩性较大的物料 ,滤饼变形对渗透性影响较明显 ,实践上可以选择压榨过滤 ,对压缩性较小的物料 ,实践上宜采用流体 (例如压缩空气 )驱赶滤饼孔隙中的残留水分 ,以最大限度地降低滤饼水分 ;物料粒度分布对滤饼渗透性有明显影响。 展开更多

关键词 渗透率 滤饼 耦合渗流模型 测试方法

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基于应力-扩散-渗流耦合模型的低渗煤层水力割缝增透效果分析

2

作者 张宏图 周甜 +5 位作者 王登科 李博涛 罗勇 潘荣生 唐家豪 卢卫永 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第6期156-168,共13页

【目的和方法】为提升瓦斯抽采煤层增透效果,针对白坪矿区煤层松软、渗透率较低、瓦斯赋存条件复杂等特点,考虑有效应力、瓦斯运移、真实气体效应与迂曲度影响,构建基于孔隙−裂隙双重介质假设的煤层应力−扩散−渗流耦合模型,模拟探究不... 【目的和方法】为提升瓦斯抽采煤层增透效果,针对白坪矿区煤层松软、渗透率较低、瓦斯赋存条件复杂等特点,考虑有效应力、瓦斯运移、真实气体效应与迂曲度影响,构建基于孔隙−裂隙双重介质假设的煤层应力−扩散−渗流耦合模型,模拟探究不同钻孔间距及不同瓦斯含量煤层在抽采时瓦斯含量变化规律,开展不同增透措施及煤孔段卸煤量下现场试验,对比水力冲孔、水力割缝与机械扩孔增透效果,优选煤层增透技术。【结果和结论】建立的煤层应力−扩散−渗流耦合模型,可以更精确地描述煤层瓦斯扩散特性及瓦斯流动路径;煤层厚度与瓦斯含量对抽采效果影响显著,煤层越厚、瓦斯含量越高时,瓦斯抽采达标所需钻孔间距越小,在瓦斯含量为≤7、>7~8、>8~9.35 m^(3)/t条件下,若煤层厚度≤1 m,间距应不超过11、9、8 m,厚度为>1~5 m时,应不超过10、9、7 m,厚度为>5~9 m时,应不超过10、8、7 m。现场试验表明,水力冲孔、水力割缝与机械扩孔均可降低甲烷体积分数并提升有效抽采半径,且在抽采初期较为明显,后期变化逐渐趋于平缓;在相同技术条件下,水力割缝技术效果最优,抽采90 d时,煤层甲烷体积分数降低了64.74%,有效抽采半径增加0.35 m。 展开更多

关键词 煤层瓦斯 水力割缝 增透措施 应力–扩散–渗流耦合模型 钻孔布置

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“渗流-管流耦合模型”的物理模拟及其数值模拟 被引量：43

3

作者 陈崇希 万军伟 +1 位作者 詹红兵 沈仲智 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 2004年第1期1-8,共8页

井孔 -含水系统问题是当今水文地质学最重要的研究课题之一。长期以来 ,水文地质模型中对井孔的刻画基本上都是引用“热传导”中的“线汇”理论 ,需要人工预先给定线汇 线源的流量或水头的分配 ,其正确性或适用性至今没有得到理论证明... 井孔 -含水系统问题是当今水文地质学最重要的研究课题之一。长期以来 ,水文地质模型中对井孔的刻画基本上都是引用“热传导”中的“线汇”理论 ,需要人工预先给定线汇 线源的流量或水头的分配 ,其正确性或适用性至今没有得到理论证明。陈崇希 (1993 )提出的“渗流 -管流耦合模型”和“等效渗透系数”在理论上已解决多个水文地质问题 ,也用于几个实例 ,本文再用物理模拟检验其可靠性。论文针对具有典型意义的河床下水平井或傍河垂直井地下水流问题做了砂槽物理模拟 ,并用基于“渗流 -管流耦合模型”和“等效渗透系数”的数值方法仿真模拟了此条件下地下水流的规律。成果表明 ,数值模拟观测孔水头动态相当好地再现了物理模拟结果。论文指出了“渗流 -管流耦合模型”和“等效渗透系数”在井孔 -含水系统问题上的广泛应用前景。 展开更多

关键词 渗流-管流耦合模型 数值模拟 物理模拟 井孔-含水系统 等效渗透系数 非线性流

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碳酸盐岩单裂隙渗流-溶蚀耦合模型及其参数敏感性分析 被引量：7

4

作者 武亚遵 林云 +1 位作者 万军伟 王子杰 《中国岩溶》 CAS CSCD 北大核心 2016年第1期81-86,共6页

岩溶地下水系统是由碳酸盐岩裂隙含水介质演化形成的,系统初始的裂隙网络介质特征及边界条件决定了其演化过程。为揭示岩溶系统演化过程中裂隙介质特征和边界条件的影响程度,建立了裂隙溶蚀扩展的渗流-溶蚀耦合模型,并对不同边界条件下... 岩溶地下水系统是由碳酸盐岩裂隙含水介质演化形成的,系统初始的裂隙网络介质特征及边界条件决定了其演化过程。为揭示岩溶系统演化过程中裂隙介质特征和边界条件的影响程度,建立了裂隙溶蚀扩展的渗流-溶蚀耦合模型,并对不同边界条件下不同隙宽的单裂隙溶蚀扩展特征进行了模拟分析。结果表明:裂隙溶蚀扩展受水的侵蚀性(CO2分压)、水动力条件(水力梯度)、裂隙介质特征(裂隙初始隙宽)等综合作用影响,Ca2+的平衡浓度、水力梯度以及裂隙初始隙宽等参数的增加均能促进裂隙的快速扩展。在这些参数中,初始隙宽B0对岩溶发育的影响最为敏感,水力梯度J和Ca2+平衡浓度Ceq对岩溶发育具有相同的敏感性;此外,随着各参数值的不断增大,参数变化对岩溶发育的敏感程度越来越低。 展开更多

关键词 渗流-溶蚀耦合模型 水头边界 流量边界 敏感因子

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岩石弹塑性应力-渗流-损伤耦合模型研究(Ⅰ):模型建立及其数值求解程序 被引量：28

5

作者 王军祥 姜谙男 宋战平 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第S2期626-637,644,共13页

在地下水渗流场、应力场、损伤场的耦合作用下更易造成隧道围岩坍塌或涌水等灾害。首先,将围岩材料视作各向同性连续介质,基于Drucker-Prager准则建立岩石弹塑性损伤本构模型,采用完全隐式返回映射算法实现弹塑性损伤本构方程的数值求... 在地下水渗流场、应力场、损伤场的耦合作用下更易造成隧道围岩坍塌或涌水等灾害。首先,将围岩材料视作各向同性连续介质,基于Drucker-Prager准则建立岩石弹塑性损伤本构模型,采用完全隐式返回映射算法实现弹塑性损伤本构方程的数值求解。其次,以上述研究为基础根据岩石处于弹塑性状态时渗透系数动态演化公式,建立岩石弹塑性应力-渗流-损伤耦合模型,并给出三场耦合情况下的数值求解迭代方法。针对耦合模型中涉及参数较多且不易测定的问题,基于差异进化算法原理建立智能反分析方法,对耦合模型中的损伤参数进行反演。最后,利用C++语言编制相应的岩石弹塑性应力-渗流-损伤耦合程序和参数反演程序,利用所编程序进行以下计算:(1)对智能反分析程序的性能、正确性进行分析,对比不同差异策略、交叉因子、变异因子的反演精度和收敛速度。(2)分别采用弹性模型和弹塑性损伤模型进行隧道围岩位移场、应力场的计算。(3)不考虑力学作用的情况下进行孔隙水压力、渗流量的计算。(4)采用所建耦合模型计算得到隧道围岩应力场、渗流场以及损伤场的相互影响规律。研究结果表明,基于差异进化算法的智能反分析程序能够较好地解决耦合模型中损伤参数不易确定的难题,为实际工程中获得不易测定的计算参数提供了有效的方法,同时所建立的耦合模型通过应力、渗流和损伤的相互作用更能够真实地反映出岩石材料的宏观破坏现象,所编计算程序能够模拟地下水渗流场、应力场、损伤场之间的耦合特性,为受地下水影响严重的工程建设提供了方法,研究结论为后期对实际隧道工程进行耦合计算奠定基础。 展开更多

关键词 弹塑性损伤本构模型 渗透系数 弹塑性应力-渗流-损伤耦合模型 损伤参数反演

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渗流-管流耦合模型及其应用综述 被引量：55

6

作者 陈崇希 胡立堂 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2008年第3期70-75,共6页

含水层-井孔水流问题是水文地质学中最重要的基础性研究课题之一。长期以来水文地质模型中对井孔的刻画基本上都是引用"热传导"中的"线汇"理论,需要人工预先给定线汇的流量或水头分配,其普适性至今没有得到证明。... 含水层-井孔水流问题是水文地质学中最重要的基础性研究课题之一。长期以来水文地质模型中对井孔的刻画基本上都是引用"热传导"中的"线汇"理论,需要人工预先给定线汇的流量或水头分配,其普适性至今没有得到证明。针对地下水混合井流模拟提出的"渗流-管流耦合模型"和"等效渗透系数"的概念、方法,不仅解决了混合抽水试验求取分层水文地质参数、预测分层地下水降落漏斗等问题,更重要的是提出的模型和方法具有一定的通用性,已被用于模拟水平井、自流井、观测孔等,并发展为岩溶管道-裂隙-孔隙三重空隙介质地下水流模型。"渗流-管流耦合模型"和"等效渗透系数"方法不仅得到现场试验的应用性验证,也通过物理模拟得到了检验。 展开更多

关键词 渗流-管流耦合模型 等效渗透系数 数值模拟 混合观测孔 水平井 自流井 岩溶管道 三重空隙介质

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非均匀煤岩渗流-应力弹塑性耦合数学模型及数值模拟 被引量：25

7

作者 张春会 于永江 赵全胜 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第9期2837-2842,共6页

利用Weibull分布模拟煤岩弹性模量和强度的非均匀性,结合煤岩弹塑性变形理论和瓦斯渗流理论,建立了非均匀煤岩渗流-应力弹塑性耦合数学模型,给出了该数学模型的有限元离散方程,开发了相应的数值计算程序Coupling Analysis。利用建立的... 利用Weibull分布模拟煤岩弹性模量和强度的非均匀性,结合煤岩弹塑性变形理论和瓦斯渗流理论,建立了非均匀煤岩渗流-应力弹塑性耦合数学模型,给出了该数学模型的有限元离散方程,开发了相应的数值计算程序Coupling Analysis。利用建立的模型模拟了辽宁某瓦斯抽放试井瓦斯抽放过程,结果表明,在瓦斯抽放过程中,有效应力变化诱发煤岩局部进入塑性状态,塑性区透气系数增加了约4.9倍,而弹性受压区的透气系数最大减小至22%,计算实例的瓦斯压、煤岩有效应力和煤岩变形都呈现非对称性,但服从理论规律,表明采用Weibull分布能很好地模拟煤岩力学参数的非均匀性。 展开更多

关键词 WEIBULL分布 非均质煤岩 渗流-应力弹塑性耦合数学模型 有限元方法

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岩石弹塑性应力-渗流-损伤耦合模型研究(Ⅱ):参数反演及数值模拟 被引量：12

8

作者 王军祥 姜谙男 宋战平 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期3606-3614,共9页

海底隧道或近海富水区隧道围岩长期处于地下水环境中,围岩稳定性受渗流场的影响较为明显,由于渗流场作用使得应力场、损伤场发生变化,而围岩应力场、损伤场的变化又对渗流场产生反作用,三场耦合效应十分显著。针对耦合模型中参数多、确... 海底隧道或近海富水区隧道围岩长期处于地下水环境中,围岩稳定性受渗流场的影响较为明显,由于渗流场作用使得应力场、损伤场发生变化,而围岩应力场、损伤场的变化又对渗流场产生反作用,三场耦合效应十分显著。针对耦合模型中参数多、确定难度大的问题,进行耦合模型中损伤参数的反演。采用基于岩石弹塑性应力-渗流-损伤耦合模型所编制的计算程序和智能位移反分析程序,对大连地铁海事大学试验线路过河段隧道施工过程中的围岩稳定性进行数值计算。根据现场监测位移采用耦合模型进行损伤参数反演,其中耦合计算中采用应力场与渗流场分别迭代求解的间接耦合方法进行有限元计算,利用反演的参数对隧道围岩应力场、渗流场、损伤场分布规律及衬砌结构的受力特征进行了分析。研究结果表明:利用位移反分析法得到的围岩力学参数进行类似地质条件的隧道围岩数值分析是可行的,进而可以预测围岩的变形破坏模式,判断围岩的稳定性。与此同时,通过数值计算可知,地下水的渗流作用对近海隧道的围岩变形有一定的影响,增加了围岩的应力、位移,从围岩-支护结构共同作用原理考虑,进行隧道支护结构设计是应该考虑三场耦合效应的,计算结果可以指导隧道防排水施工质量的改进与提高,为近海富水区隧道开挖设计提供一定的理论参考。 展开更多

关键词 近海富水区隧道 围岩稳定性 弹塑性应力-渗流-损伤耦合模型 智能反分析 程序编制

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渗流-水平井流耦合数学模型和数值模拟 被引量：8

9

作者 董贵明 束龙仓 +2 位作者 王茂枚 鲁程鹏 刘丽红 《水科学进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期830-837,共8页

在有侧向流入(流出)的水平井流运动和连续性方程的基础上,建立了渗流与水平井流耦合数学模型,主要针对混合水头损失问题,进行了渗流与水平井流耦合数值计算,分析了常用的摩擦系数修正方法对计算结果的影响。数值模拟计算表明:层流或者... 在有侧向流入(流出)的水平井流运动和连续性方程的基础上,建立了渗流与水平井流耦合数学模型,主要针对混合水头损失问题,进行了渗流与水平井流耦合数值计算,分析了常用的摩擦系数修正方法对计算结果的影响。数值模拟计算表明:层流或者光滑紊流流态时,不同的摩擦系数修正方法对结果影响较小;粗糙紊流流态时,不同的摩擦系数修正方法对结果影响较大。当水平井流是层流-光滑紊流流态时,使用了一种新的流态分界点识别方法对水平井流态进行判断,计算结果证实了方法的可靠性、合理性。 展开更多

关键词 渗流-水平井流耦合模型 数值模拟 流态 水头损失 摩擦系数

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考虑启动压力梯度的低渗透煤层瓦斯渗流耦合模型及应用 被引量：4

10

作者 陈亮 施永威 《矿业安全与环保》 北大核心 2020年第2期70-75,80,共7页

低透气性煤层瓦斯低速渗流时具有非Darcy渗流的特征,为揭示非Darcy渗流现象的渗流机理,开展了包含非Darcy渗流现象的瓦斯渗流与煤岩变形耦合作用规律研究。根据低透气性煤层瓦斯渗流特征,考虑启动压力梯度作用下的非Darcy渗流规律,研究... 低透气性煤层瓦斯低速渗流时具有非Darcy渗流的特征,为揭示非Darcy渗流现象的渗流机理,开展了包含非Darcy渗流现象的瓦斯渗流与煤岩变形耦合作用规律研究。根据低透气性煤层瓦斯渗流特征,考虑启动压力梯度作用下的非Darcy渗流规律,研究游离瓦斯渗流、吸附瓦斯扩散流动机理和煤岩变形等过程,建立含启动压力梯度的渗流耦合模型,并利用该模型开展本煤层预抽钻孔数值模拟研究,结果表明,考虑启动压力梯度的模拟结果更符合低渗透煤层瓦斯运移规律,依据模拟结果布置井下钻孔,工作面预抽钻孔抽采瓦斯量为1.09 m3/t,抽采效果理想。 展开更多

关键词 低渗透煤层 瓦斯抽采 启动压力梯度 渗流耦合模型 钻孔抽采 数值模拟 现场应用

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基于损伤的渗流-应力耦合模型在工程地下水迁移研究中的应用 被引量：1

11

作者 张莱 陆桂华 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2010年第6期58-62,共5页

研究岩石破坏过程中的损伤演化规律以及与之相伴而生的渗透性变化规律,采用应变主轴、损伤主轴和附加渗透主轴一致的原则,建立了基于应变-损伤-附加渗透性、反映岩石强度变化非线性特征的损伤演化模型。该模型使得耦合计算过程物理意义... 研究岩石破坏过程中的损伤演化规律以及与之相伴而生的渗透性变化规律,采用应变主轴、损伤主轴和附加渗透主轴一致的原则,建立了基于应变-损伤-附加渗透性、反映岩石强度变化非线性特征的损伤演化模型。该模型使得耦合计算过程物理意义清晰明了,并准确表达了耦合过程的非线性关系。 展开更多

关键词 岩石损伤 渗透性 渗流-应力耦合模型 地下水迁移

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基于滑坡土体渗流与蠕变耦合模型的ABAQUS二次开发 被引量：5

12

作者 江明 王世梅 +2 位作者 李高 王琳 余文鹏 《水电能源科学》 北大核心 2020年第6期124-127,共4页

三峡库区滑坡的变形失稳过程不仅与库水变动产生的渗流场变化相关,还与蠕变效应关系密切,而常规流固耦合模型未考虑蠕变效应。对此,通过Laplace逆变换求得蠕变模型的松弛模量解析解,考虑蠕变效应且基于ABAQUS的流固耦合模型二次开发,即... 三峡库区滑坡的变形失稳过程不仅与库水变动产生的渗流场变化相关,还与蠕变效应关系密切,而常规流固耦合模型未考虑蠕变效应。对此,通过Laplace逆变换求得蠕变模型的松弛模量解析解,考虑蠕变效应且基于ABAQUS的流固耦合模型二次开发,即在常规流固耦合模型基础上将弹性模量替换成蠕变松弛模量。分别用二次开发程序和常规流固耦合方法对三峡库区典型滑坡土体的渗流与蠕变耦合试验进行模拟,结果表明,二次开发程序所求最终位移大于常规方法所求值,其值更接近于试验值,更符合滑坡土体流固耦合真实情况。 展开更多

关键词 Burges模型 LAPLACE逆变换 滑坡 渗流与蠕变耦合模型 二次开发

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采动诱发隐伏陷落柱突水机制与渗流耦合模型研究 被引量：11

13

作者 王冬平 《煤炭工程》 北大核心 2016年第7期93-96,共4页

以桃园煤矿1035工作面突水事故为研究对象,分析了采动煤岩体破坏诱发隐伏陷落柱的突水原因与机制。并针对突水地点的地质条件,基于Darcy、Brinkman、Navier-Stokes(NS)方程,建立了简化的三维隐伏陷落柱突水非线性渗流耦合模型,采用多物... 以桃园煤矿1035工作面突水事故为研究对象,分析了采动煤岩体破坏诱发隐伏陷落柱的突水原因与机制。并针对突水地点的地质条件,基于Darcy、Brinkman、Navier-Stokes(NS)方程,建立了简化的三维隐伏陷落柱突水非线性渗流耦合模型,采用多物理场耦合软件COMSOL Multiphysics(CM),对地下水由含水层经过陷落柱进入巷道的突水全过程进行了模拟研究。结果表明:隐伏陷落柱和导水破碎带是诱发突水的关键部位,发生突水应满足两个条件,一是含水层通过陷落柱或导水破碎带与采掘空间相连通;二是含水层有充足的补给水量,并保持恒定的水压;在突水过程中流速呈现阶跃式增加,线性Darcy渗流不能完全描述突水全过程,建立的三维隐伏陷落柱突水非线性渗流耦合模型较好地描述了该过程,证明了模型的合理性;对突水原因与机制的分析与突水调查结果相一致,验证了突水机制分析的正确性。 展开更多

关键词 采动 隐伏陷落柱 渗流耦合模型 突水 Brinkman方程

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基于渗流-管流耦合模型的辐射井取水效果影响因素分析 被引量：1

14

作者 高文冰 夏岩 +2 位作者 喻晓琳 郭路 胡海洋 《水资源与水工程学报》 CSCD 2020年第6期54-59,66,共7页

辐射井广泛应用于中国西北干旱地区,能够有效解决傍河地区的取水问题。通过大型砂槽物理实验,对现有辐射井取水的数值计算模型进行拟合。在模型合理可靠的基础上,以洛河金鼎水源地为研究区,设计了不同的方案,对辐射管的仰角、长度、竖... 辐射井广泛应用于中国西北干旱地区,能够有效解决傍河地区的取水问题。通过大型砂槽物理实验,对现有辐射井取水的数值计算模型进行拟合。在模型合理可靠的基础上,以洛河金鼎水源地为研究区,设计了不同的方案,对辐射管的仰角、长度、竖井位置、河流深度、辐射管埋深等影响因素进行模拟,讨论了不同影响因素下辐射井取水量的变化,并给出了辐射井结构的优化建议,这对辐射井的实际施工具有重要的意义。 展开更多

关键词 辐射井 砂槽实验 渗流-管流耦合模型 取水机理 结构优化

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基于弹塑性损伤-渗流耦合模型的隧道洞口段围岩稳定性研究 被引量：3

15

作者 万友生 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第8期117-123,共7页

为分析复杂条件下隧道洞口段稳定性问题,建立基于Mohr-Coulomb准则的岩石弹塑性损伤-渗流耦合模型,利用完全隐式的向后欧拉算法编制弹塑性损伤模型的应力积分程序。在此基础上,利用ABAQUS平台的子程序接口实现耦合模型的有限元计算。将... 为分析复杂条件下隧道洞口段稳定性问题,建立基于Mohr-Coulomb准则的岩石弹塑性损伤-渗流耦合模型,利用完全隐式的向后欧拉算法编制弹塑性损伤模型的应力积分程序。在此基础上,利用ABAQUS平台的子程序接口实现耦合模型的有限元计算。将该模型应用于福建某洞口段隧道工程的围岩稳定性评价中,分析不同降雨强度下洞口段结构的安全系数、位移及损伤值的变化规律。结果表明:隧道洞口段结构的安全系数、损伤区和位移均会随着降雨进程的发展发生变化,雨季应加强监测频率。 展开更多

关键词 洞口段 围岩稳定性 弹塑性损伤-渗流耦合模型 向后欧拉算法 降雨条件

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裂隙岩体渗流耦合数值分析方法及其工程应用 被引量：4

16

作者 王洪涛 王恩志 金宜英 《水利水运科学研究》 CSCD 1998年第4期320-328,共9页

针对岩体中主干裂隙和网络状裂隙提出了耦合渗流数值模型模拟分析岩体地下水三维渗流的方法。使用离散介质渗流模型描述岩体主干裂隙中的水运动，使用连续介质渗流模型描述网络状裂隙中水运动。连续介质充满整个研究域，离散介质按主干... 针对岩体中主干裂隙和网络状裂隙提出了耦合渗流数值模型模拟分析岩体地下水三维渗流的方法。使用离散介质渗流模型描述岩体主干裂隙中的水运动，使用连续介质渗流模型描述网络状裂隙中水运动。连续介质充满整个研究域，离散介质按主干裂隙的实际空间分布嵌入连续介质中，并依据裂隙壁水力条件耦合两者。该方法逐个计算主干裂隙的渗流，充分体现主干裂隙的特殊水力作用；同时又避免了逐个计算网络状裂隙中的渗流所带来的困难，可以在较大尺度上分析渗流，便于工程应用。理论例子显示它能比较客观地反映裂隙岩体的渗流特性。该方法被应用到乌江构皮滩水利枢纽岩体渗流的分析中。 展开更多

关键词 裂隙 岩体 网络状裂隙 耦合渗流模型 水利枢纽

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天然气流固耦合渗流计算的有限元方法 被引量：5

17

作者 刘建军 《新疆石油地质》 CAS CSCD 2000年第6期487-490,共4页

将渗流力学与弹塑性力学相结合，考虑天然气和岩土骨架之间的相互作用，建立天然气流固耦合渗流数学模型，并给出其数值解。对天然气渗流方程和岩土体变形场方程分别进行离散，得到其相应的泛函方程。根据有限元法原理推出其计算方法，... 将渗流力学与弹塑性力学相结合，考虑天然气和岩土骨架之间的相互作用，建立天然气流固耦合渗流数学模型，并给出其数值解。对天然气渗流方程和岩土体变形场方程分别进行离散，得到其相应的泛函方程。根据有限元法原理推出其计算方法，并给出耦合求解方法，这对于真实模拟气藏的开发，指导气田生产具有重要的意义。 展开更多

关键词 天然气 岩土 流固耦合渗流模型 有限元法 油气藏

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区域注浆扰动下渗流场−化学场演化及耦合作用 被引量：4

18

作者 郭艳 桂和荣 +7 位作者 魏久传 胡满聪 郭祥东 聂锋 陈永青 解建 叶爽 李俊 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第7期152-166,共15页

在淮北煤田普遍采用地面定向钻高压注浆技术治理煤系底板岩溶水害。注浆后渗流场补径排路径发生变化,且注浆实施中注浆高压以及浆液析水会在一定时期内改变受注目标含水层地下水渗流场和化学场的分布特征。以淮北煤田桃园煤矿为研究对象... 在淮北煤田普遍采用地面定向钻高压注浆技术治理煤系底板岩溶水害。注浆后渗流场补径排路径发生变化,且注浆实施中注浆高压以及浆液析水会在一定时期内改变受注目标含水层地下水渗流场和化学场的分布特征。以淮北煤田桃园煤矿为研究对象,利用Feflow软件,构建了区域注浆扰动下目标层渗流场与化学场(简称“双场”)演化模型,探讨了“双场”耦合机制,选择受环境影响较小的Cl−为模拟因子,开展了“双场”耦合作用下溶质运移影响因素分析,在此基础上构建了区域注浆扰动下溶质扩散预测模型。研究结果表明:识别验证后渗流场模型中,模拟水位与实测水位误差小于3 m的点占71.9%,模拟效果较好;识别验证后化学场模型中,Ⅱ4采区溶质运移模拟效果较好,Ⅱ1采区模拟值偏低约14.4 mg/L,误差约为实际值的6.6%,低于10%,总体模拟效果较好。渗透系数相对较大的Ⅱ4采区和Ⅱ2采区Cl−较容易运移扩散;而渗透系数较小的Ⅱ1采区岩石致密,渗透性较差,模型运行50 a期间,其基本以“滞水”状态存在。基于注浆扰动下Ⅱ4采区局部渗流场演化特征,认为溶质运移主要受渗透系数、弥散度、水力梯度、渗透流速、注浆时间、浆液相对密度等参数控制,并发现在注浆结束后18~22 a Cl−质量浓度达到峰值,随后Cl−质量浓度开始降低,约在40 a后达到区域注浆之前的平衡状态。基于多次设参运行获得数据,建立了“双场”耦合作用下溶质扩散的预测模型,误差率小于10%的数据占比达81.4%,说明所建立的溶质扩散预测模型基本可靠。研究可为区域注浆扰动下受注目标含水层水环境演化研究以及煤矿水害预测预警提供科学依据,具有重要的理论和实践意义。 展开更多

关键词 区域注浆扰动 渗流场−化学场耦合模型 溶质运移 数值模拟 底板水害

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基于表面反应和扩散迁移控制的灰岩单裂隙渗流—溶解模型及其数值模拟 被引量：2

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作者 霍吉祥 宋汉周 管清晨 《四川大学学报（工程科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第5期42-48,共7页

针对碳酸盐类可溶岩地区水电站坝址流场、化学场及固相介质属性等随时间发生改变对工程安全运行造成不利影响等问题,研究了灰岩地区地下水运移过程中各物理场间的相互作用,分析了影响灰岩溶解速率的2个因素,即表面反应控制和扩散迁移控... 针对碳酸盐类可溶岩地区水电站坝址流场、化学场及固相介质属性等随时间发生改变对工程安全运行造成不利影响等问题,研究了灰岩地区地下水运移过程中各物理场间的相互作用,分析了影响灰岩溶解速率的2个因素,即表面反应控制和扩散迁移控制。在此基础上,建立了单裂隙中的渗流—溶解耦合模型,并进行数值求解。模拟结果表明:在垂直裂隙延伸方向,其溶蚀锋面不为齐整平面,而是呈似"虫洞"状非均一变化,而沿裂隙延伸方向即自上游侧向下游方向溶蚀程度逐渐减轻;通过裂隙的流量呈现随时间逐渐增大的趋势,但变幅不大;根据流量求得的等效水力隙宽,其增幅和增长速率均小于实际平均隙宽;同时,化学场中Ca2+浓度的分布与裂隙开度变化具有相似性,不同时刻上游侧反应速率R均大于下游侧;就反应机制而言,初期均受表面反应控制,随反应进行,位于上游的补给区部位转为受扩散迁移控制,但在下游位置仍受表面反应控制。 展开更多

关键词 灰岩裂隙 渗流—溶解耦合模型 表面反应控制 扩散迁移控制 数值模拟

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ABAQUS渗流应力耦合分析中渗透荷载施加问题探讨 被引量：12

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作者 吕从聪 李宗利 李东奇 《长江科学院院报》 CSCD 北大核心 2018年第5期68-72,共5页

渗流应力耦合问题是目前数值分析的热点之一,渗流对应力的影响主要体现在渗透荷载上,然而不同学者应用ABAQUS进行渗流应力耦合分析建模时,在水荷载边界条件施加方面出现2种个问题:定义了孔压边界后,是否还有必要施加静水压力;考虑了坝... 渗流应力耦合问题是目前数值分析的热点之一,渗流对应力的影响主要体现在渗透荷载上,然而不同学者应用ABAQUS进行渗流应力耦合分析建模时,在水荷载边界条件施加方面出现2种个问题:定义了孔压边界后,是否还有必要施加静水压力;考虑了坝基的渗流作用,是否还需要在坝底面定义扬压力荷载。通过竖向应力平衡和孔隙静水压力平衡理论及算例对这2个问题进行分析,结果表明:在应用ABAQUS进行渗流应力耦合分析时应同时考虑静水压力和孔压边界;当不考虑坝体渗透性时,应施加扬压力,而考虑坝体渗透性时,则无需再单独施加扬压力。分析成果可为研究ABAQUS进行混凝土重力坝渗流应力耦合分析时渗流荷载和水边界条件的施加问题提供参考。 展开更多

关键词 渗流应力耦合模型 ABAQUS 坝体渗透性 水荷载边界条件 坝基扬压力

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