摘要：岩石节理裂隙渗流特性对探究隧道开挖诱发地质灾害的机理具有重要意义,采用COMSOL数值模拟软件,对岩石节理裂隙进行不同振幅和不同频率下的循环注水模拟研究。结果表明:循环注水条件下,流体在裂隙内部的流动形态随入口流量呈周期性变化;注水振幅越高,流体在低流速区域的涡流形态变得更为紊乱;裂隙的渗透率随入口流量呈周期性变化,当注水流量从峰值下降到谷值过程中,渗透率从谷值8.9×10^(-8) m^(2)上升到11.1×10^(-8) m^(2);渗透率的波动幅值随注水频率和振幅的增大而增大。此外提出一种简便有效的流动区域划分方法,该方法可对裂隙的主流域和涡流区进行识别并定量计算。

摘要：为研究低渗透岩土介质的浆液裂隙渗流和孔隙渗透力学机理,以泥砂为研究对象,基于高压密封注浆试验系统设计注浆实验,根据格里菲斯强度理论推导了渗流通道形成准则,运用流体力学推导分析了面形渗流通道中浆液渗流压力变化和浆液渗透扩散半径公式。研究结果表明:浆液扩散包括渗流通道形成和渗流通道周围孔隙渗透两个过程。孔隙渗透是“初始渗入-开始絮凝-絮凝层局部破坏”等循环往复的过程。单相面形渗透扩散半径与浆液渗透率、注浆时间、注浆压力成正比,与被注介质孔隙率和浆液黏度成反比。研究结论为中煤平朔井工一矿综采工作面过陷落柱工程提供理论依据。

摘要：为了研究新型砌块重力式挡土墙全断面排水规律及墙体裂隙堵塞对排水效率的影响,采用缩尺模型进行试验。试验研究结果表明,水位高度和墙体裂隙率是影响挡土墙排水效率的两个关键性因素。挡土墙等效渗透系数随着水位高度增加而增大;挡土墙等效渗透系数的变化与裂隙堵塞程度呈正比;垂直裂隙排水效果优于水平裂隙,水平裂隙会造成地下水一部分回流,降低挡土墙整体排水效率;设置土工布虽然会对挡土墙的等效渗透系数减小约20%,但可有效防止墙后土颗粒流失堵塞墙体裂隙;挡土墙在堆叠排块时应错缝堆叠,避免出现直缝或堆叠间隙相隔较大。

摘要：为了补充普朗铜矿地质特征研究以及探明矿区裂隙渗流特征,基于COMSOL软件对普朗铜矿裂隙渗流进行数值模拟。通过人工测窗法、三维激光扫描法和数字式全景钻孔摄像法对矿区的节理裂隙进行全面测量,调查开采前后矿区岩体裂隙张开度、倾向倾角、分布特征等情况。利用Monte-Carlo法生成裂隙网络模型并导出矿区岩体裂隙的几何参数,用COMSOL软件对普朗铜矿中裂隙进行渗流数值模拟。模拟结果得出,矿区的孔隙率为2.56%,渗透系数为6.52×10^(-8)m/s,对普朗铜矿的开采和资源评估具有重要意义,为其他类似矿山中裂隙渗流的数值模拟提供借鉴。

摘要：针对水工建筑物裂隙岩基渗流场计算,采用双重介质解法编制了三维有限元裂隙渗流计算程序,用水量交换项耦合主干裂隙网络及裂隙岩块,自由面位置的确定使用自由面虚点法迭代逼近,得到了合理的计算结果。计算使用 ANSYS 建立渗流模型并剖分网格,相应的前处理子程序降低了裂隙渗流计算的复杂性,提高了裂隙渗流理论计算方法的可用性。

摘要：低雷诺数下岩石光滑裂隙渗流流量可用立方定律描述,而气孔构造岩石裂隙的渗透特性与之不同,需进一步研究。为此,首先开展了气孔构造裂隙渗透试验,获得了气孔构造单裂隙渗流流量与不同水力坡降、等效水力缝宽、气孔最大深度、气孔等效直径、气孔面积占比5个因素共382组试验数据;然后分别采用传统的回归分析和新出现的机器学习算法对试验数据进行分析,研究气孔构造岩石裂隙渗流量预测方法,通过回归分析,得到气孔构造裂隙渗流量预测公式;最后基于机器学习中的随机森林算法,建立了气孔构造岩石裂隙渗流流量预测模型,并分析了影响气孔构造岩石裂隙渗流量的各因素的重要性。结果表明:影响气孔构造岩石裂隙渗流流量的主要因素为水力坡降和等效水力缝宽,其他影响因素的重要性之和小于15%;回归所得流量预测公式形式简洁,抓住了主要影响因素,但其拟合优度不是很高(R^(2)=0.90),这是因为回归分析会忽略其中的次要影响因素;随机森林预测模型包含次要因素的影响,预测效果(R^(2)=0.97)显著优于回归预测公式,在预测复杂裂隙构造渗流量预测方面更有优势。

摘要：以山西某煤矿承压水体上下组煤开采为工程背景,通过对煤层底板岩石进行全应力-应变渗透性试验及单裂隙渗透性试验,揭示了岩石应力-渗流耦合机理,获得了断裂面渗透系数的定量关系式;采用离散元流固耦合模拟方法,对承压水体上煤层开采底板岩层的应力状态及渗流特征进行模拟分析.结果表明:底板岩层"四带"中的渗透性均与水平应力密切相关,其中:直接底板受工作面矿压影响严重,岩层中的水平应力杂乱无章,破坏带厚度约13m;奥灰含水层顶部岩层为低围压区,容易形成奥灰水楔劈裂导升机理,导升带厚度为17m左右;底板中部层位受采动矿压及底板承压水直接影响相对较小,此带中水平应力自上而下呈递增状态,有效隔水层带厚度38m,是底板的关键阻水层.

摘要：为研究地下水封石油洞库洞室间水封性,依托黄岛地下水封石油洞库工程,采用离散裂隙网络法进行了7个不同工况的分析,分别获得了在不同水幕压力、洞室间液面差、洞室间距和裂隙倾角条件下的地下水头分布和流体渗流情况。研究结果表明:水幕压力增大、洞室间液面差减小与洞室间距增大均会改善洞库水封性;裂隙网络中裂隙倾角的变化会影响围岩的渗透张量,从而改变裂隙网络中地下水的渗流路径,继而影响地下水封石油洞库洞室间水封性;仅靠增加水幕系统压力并不能保证洞室间水封性,地下水封石油洞库相邻洞室水封设计应综合考虑储油情况、洞室间距、裂隙倾角等因素。

摘要：粗糙裂隙渗流具有显著的非线性特征,常规裂隙渗流实验无法获取内部流场信息,学生无法直观感受裂隙内的流动特征。为加深学生对局部微流场测量的理解,加强专业理论与实验技能教学的结合,设计了以流体力学理论知识为基础、微观粒子图像测速(Micro-PIV)技术为测量方法的粗糙裂隙局部流场可视化实验教学方案。建立以N-S方程组为中心的知识体系,通过量纲分析的方法讲解公式的物理意义、推导与应用。基于可视化实验平台,测量粗糙裂隙局部流场特征,与理论知识结合进行分析,可增强学生对流体力学知识的理解,激发学生的主观能动性,提高学生的动手实验能力与科研创新素养。

摘要：应用离散元程序UDEC/3DEC对白鹤滩水电站2号导流洞进口围堰进行了二维和三维裂隙渗流-应力耦合影响分析,并基于强度折减方法,研究了不同河床水位、结构面以及帷幕灌浆、锚筋束等加固方案对围堰稳定性的影响。计算结果表明,河床水位变化从而引起裂隙水渗流特征的变化是围堰稳定特征最重要的影响因素,围堰潜在失稳破坏模式为沿围堰底部基础岩体内缓倾角结构面的剪切滑动。帷幕灌浆、锚筋束等加固处理措施可以有效提高围堰抗滑稳定安全系数。计算分析成果为围堰加固处理方案的最终拟定提供了参考。