基于图像数字技术的砂岩裂隙可视化渗流特性试验研究

作     者：刘杰 唐洪宇 杨渝南 石谦 李政 黎照 高进 兰俊 LIU Jie;TANG Hong-yu;YANG Yu-nan;SHI Qian;LI Zheng;LI Zhao;GAO Jin;LAN Jun

作者机构：三峡大学湖北省地质灾害防治工程技术中心湖北宜昌443002 三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点试验室湖北宜昌443002 武汉天华华中建筑设计有限公司湖北武汉430021 

基　　金：湖北省技术创新重点项目(2017ACA189) 国家自然科学基金项目(51579138) 湖北省自然科学基金杰出青年人才计划项目(2018CFA065) 湖北长江三峡滑坡国家野外科学观测研究站开放基金项目(2018KTL08) 湖北省自然科学基金一般面上项目(2020CFB584) 

出 版 物：《岩土工程学报》 (Chinese Journal of Geotechnical Engineering)

年 卷 期：2020年第42卷第11期

页      码：2024-2033页

摘      要：自主研发的可视化裂隙渗流试验装置,应用颜色示踪的图像数字化处理技术,在不同渗透压和法向应力分级加卸载耦合作用下,进行空间垂直角度的砂岩裂隙可视化渗流试验。通过毫秒级分帧技术捕捉裂隙渗流状态并对渗流面积色域分区,基于数字化图像技术进行二值化处理,通过图层二次叠加渲染,自识别渗流面积参数,建立渗透压与法向应力作用下的渗流面积扩散规律。研究裂隙渗流优势路径各断面的过流宽度变化特征,提出可视化渗流速度求取公式,指出渗流速度沿流径变化为骤增、骤降、均匀损耗3个阶段,建立最小断面宽度对应的峰值流速与渗透压和法向应力耦合作用下的函数模型。基于实测数据建立主渗流路径中法向应力、渗透压与雷诺数的幂函数关系,标定渗流状态的惯性作用区与黏性作用区的转变临界点,构建可视化裂隙渗流雷诺数预测模型,对裂隙渗流中真实渗流路径识别、流速矢量实时变化、流体状态判定等关键科学问题提出了新的研究理论及方法。

主 题 词：可视化渗流 图像数字化处理 渗流扩散面积 过流断面宽度 渗流速度 雷诺数 

学科分类：081401[081401] 08[工学] 0818[工学-交通运输类] 0815[工学-矿业类] 0813[工学-化工与制药类] 0814[工学-地质类] 

核心收录：

D　O　I：10.11779/CJGE202011007

馆 藏 号：203992192...