岩体结构面网格渗透张量分析方法

工程岩体的渗透特性研究是其渗流分析和稳定性设计的技术关键·作者以现场岩体渗透结构面概率模型统计资料为依据,采用离散介质方法建立典型裂隙网络模型,提出计算岩体结构面网络的等效渗透系数张量方法·应用等效连续介质模型分析方法研究区域岩体的渗流问题·针对现场的矿山边坡水文地质实体,运用该技术建立了反映岩体渗透各向异性的等效连续介质模型·实例分析表明,该技术途径不但适合工程岩体宏观渗流分析的特点,而且能够较为深刻地认识裂隙渗流的本质·     

耦合岩体主干裂隙和网络状裂隙渗流分析及应用

对地下水在各项异性裂隙岩体中的三维渗流进行分析，为裂隙岩体渗流计算提供更为有效的模拟分析方法。裂隙系统可以分为主干裂隙和网络状裂隙两类。对于岩体主干裂隙中的水运动使用离散介质渗流模型加以描述，对于网络状裂隙则使用连续介质渗流模型加以描述，并依据水量和水头关系把两者耦合起来。给出了网络状裂隙的等效连续介质渗透系数计算方法和耦合模型中实现源与汇作用的方法。理论分析和实际应用结果表明，耦合模型既能刻画主干裂隙特殊的导水作用，又能体现网络状裂隙的贮水性质，同时便于工程应用。耦合渗流模型被应用到乌江构皮滩水利枢纽的岩体渗流分析中。     

裂隙岩体随机渗流模型及数值分析

基于等效连续介质模型,先应用Taylor展开法分析裂隙岩体渗透性的随机性与裂隙基本几何参数随机性的关系,然后用一阶Taylor展开随机有限元法分析裂隙岩体渗流场的随机性.数值分析表明:隙宽的随机性对渗流场的影响最大,裂隙的迹长次之,间距的影响最小.数值分析的结果是合理的.     

岩体裂隙介质各向异性耦合模型研究

将裂隙岩体看作是由主干裂隙和网络状裂隙共同构成的,分别用随机离散裂隙网络模型和等效连续介质模型描述裂隙中的水流运动,利用裂隙壁与岩块之间的水位连续和流量均衡将两模型耦合起来,建立各向异性离散一连续耦合模型,并给出了求解方法.与其他耦合模型不同的是,各向异性离散一连续耦合模型采用了Monte-carlo方法随机生成裂隙网络系统,具有随机性.通过算例比较了等效连续介质模型和离散一连续耦合模型对裂隙岩体渗流场影响模拟的差异.结果表明,裂隙间距和隙宽越大,2种模型模拟的差异越大.     

岩体饱和非饱和渗流有限元分析及应用

针对裂隙高度发育的岩体,把裂隙岩体等效为连续介质来处理,建立了考虑地表入渗的裂隙岩体饱和非饱和渗流数学模型.采用有限元方法作为数值模拟手段,编制了考虑地表入渗的裂隙岩体饱和非饱和渗流有限元计算程序.最后介绍了文中分析方法在一实际工程问题中的应用.     

渗透动水压力作用下裂隙岩体渗流与应力耦合分析

针对裂隙岩体的渗透水压力使岩体应力产生非常大变化,同时应力变化也影响裂隙岩体渗透性。考虑岩体渗流和应力耦合分析是研究地下水活动规律的首要问题。当岩体以裂隙为主,且其分布较密集时,可将岩体系统看作等效连续多相介质体系。运用等效连续介质理论,建立了等效连续岩体渗流与应力耦合分析的数学模型,充分考虑了渗透水压力和裂隙的存在对岩体应力及孔隙裂隙水压力变化产生的影响。给出了渗流场与应力场耦合分析的工程算例。     

裂隙岩体核素迁移的稳态时间模型

将裂隙岩体渗流视为裂隙网络流 ,核素仅在岩体裂隙网络流中迁移 ;核素在迁移过程中同时存在吸附和解吸作用 .基于图论和单一裂隙渗流的立方定律 ,建立了裂隙岩体裂隙网络渗流模型 ;在此基础上 ,考虑核素在裂隙网络流中迁移时既被裂隙表面吸附同时又发生解吸 ,建立了裂隙岩体核素迁移的二维稳态平衡和非平衡时间模型     

岩体离散裂隙网络渗流应力耦合分析

裂隙渗流具有沿裂隙网络做定向移动的特点,用非连续介质方法分析裂隙岩体渗流应力耦合更符合工程实际.本文以人工模拟的随机裂隙网络为对象,应用离散裂隙网络模型和节理单元模型,以裂隙开度变化为纽带,同时考虑渗透静水压力和动水压力的影响,研究水位变化条件下裂隙岩体渗流应力耦合特性.算例表明,考虑耦合作用时,岩体内部结点水头、结点应力和岩体渗流量会发生相应改变.岩体中水头大的裂隙段,耦合作用更加明显.在高坝工程岩体渗流分析和岩体稳定评价计算中,应当考虑渗流应力的耦合作用.     

岩体三维主干裂隙网络渗流模型

渗流分析是水电工程中一项重要的研究内容,大坝周转岩体的渗流通道大多为裂隙网络,用连续介质渗流模型难以解决这一问题,针对岩体主干裂隙网络渗流特征,建立了岩体三维主干裂隙风络渗流模型,运用有限元数值方法,结合算例分析了坝基岩体主干裂隙网络渗流问题,理论解与有限元解元解的比较结果表明,岩体三维主干裂隙网络渗流模型及其有限元算法是有效而实用的。     

用似双重介质模型进行岩体应力与渗流耦合分析

将宏观裂隙按裂隙渗流模型分析,微观和细观裂隙按等效连续介质模型处理,给出了一种非线形耦合分析模型———似双重介质模型。基于该模型导出了岩体应力场与渗流场的非线形耦合分析有限格式。通过对煤矿矿井突水预报问题进行分析研究,验证了所提出的方法是可行和实用的,并给出了一些有实际应用参考价值的结论。     

Pollutant Concentration Distribution Behind Peninsular Models

IntroductionUnstable large- scale vortex structures are knownto exist in the wake region behind bluff bodies.Conventional measurement instruments such asPitot tubes,hot wires and light absorption probeshave great difficulties in measuring such unstableflows because they are single- point instrumentswhich will also disturb the flow.However,therapid developmentofelectronicsand signal analysistheory has greatly improved the ability of classicalflow visualization methodswhich were traditionallyonl…     

Status and trend of hydrogeological experiments concerning the side-wall flow effect in porous media

Hydrogeological experiments provide an important means to understand groundwater seepage and solute transport problems. Basic hydrogeological parame- ters can be obtained for use in assessing groundwater resources. In current porous-media research, studies of side-wall flow are in a preliminary and qualitative phase, and lack systematic and comprehensive understanding. Side-wall flow refers to the non-uniform infiltration and solute transport that occurs near the seepage device boundary. Flow dynamics depends on the fluid under the specific hydraulic conditions, physical properties and chemical composition, medium permeability, the rough- ness of the side wall, geometric features, and physical chemistry. Such phenomena not only occur in indoor water flows and solute transport, but also under natural conditions in the field. Side-wall flow has features both in common as well as distinct from preferential flows. In porous-media experiments, once side-wall flow commences, it affects the groundwater flow field and chemistry field, resulting in parameter values deviating from actual values. Based on a comprehensive analysis of the influence of side-wail flow, a definition of the side-wall flow effect in porous media is given. Three directions of research are identified concern- ing side-wall flow： the mechanism of the side-wall flows effect, the study of its quantitative impact on seepage flow and solute transport, and the methods and measures that need to be taken in hydrogeological experiments to reduce （or prevent） side-wall flow development.     

多孔介质反应器的数值模拟

利用专业的多物理场耦合软件(COSMOL Multiphysics)对多孔介质反应器模型内的不可压缩流场进行了仿真模拟,计算过程中采用软件中的自由和多孔介质流动和稀物质的传递内置模块,得到了多孔介质反应器内中各组分的浓度场﹑速度场及压力场分布。该模型验证了自由和多孔介质流体在固定床反应器中的耦合。利用后处理软件对计算结果进行分析,为其后期的工业开发提供了理论依据。     

双重介质油藏数值模拟并行算法研究

裂缝型碳酸盐岩油藏非均质性极强,数值模拟运算时间长,迫切需要一种切实可行的解决方法。介绍了区域分解法在数值模拟中的应用方法,提供了油藏数值模拟串行算法并行化的一般策略与方法。基于已开发的双重介质油藏数值模拟串行算法及建立的Windows平台PC集群网络并行计算环境,利用消息传递界面（MPI库）实现了并行过程中所有消息的传递功能。通过对国内某实际碳酸盐岩油田的模拟表明,并行后的算法是成功的,2个PC加速比高达1.86,4个PC达到3.46,8个PC达到6.89。通过模拟还发现,并行数值模拟时,存在最佳的子区域规模和数目。该算法解决了大规模碳酸盐岩油藏数值模拟时间长的问题,具有实际的应用价值。     

直流电提高采收率技术研究

本文初步建立了外电场作用下缝洞介质内单相渗流的数学模型, 推导了有限元方程的数值模型。利用COMSOL Multiphysics软件研究了外电场作用下缝洞介质的渗流机理,给出了外电场作用下缝洞中速度分布,结果表明电场能有效增加缝洞中流体的速度。研究结论为采用直流电场方法提高缝洞介质的采收率提供了一定的理论基础,对于应用外加直流电场方法提高采收率也具有一定的意义。     

等效裂缝渗流模型在天然裂缝储层产能预测中的应用

 为了研究天然裂缝发育的低渗透油藏产能特征,根据连续介质理论,简化了裂缝系统,建立了天然裂缝的等效渗流模型,得到了等效渗流模型稳态渗流的产能方程。应用产能方程进行实例计算,所得单井产能结果与实际油田单井产能相符合,验证了该产能方程的正确性及适用性。分析了裂缝宽度、裂缝长度和裂缝渗透率对产能的影响,结果表明,裂缝长度对产能的影响更大;当裂缝渗透率和裂缝宽度达到一定值之后,要提高产量应主要增加裂缝的长度。     

裂隙膨胀土渗流中裂隙模型建立方法研究

考虑裂隙对膨胀土渗透性的影响建立膨胀土裂隙模型,对于研究因降雨而形成的浅层滑坡灾害具有十分重要的意义。裂隙模型既要考虑符合现实情况也要考虑实施的可能性,为此提出一种结合现场裂隙图片、土体含水率和室内实验成果建立裂隙模型的方法。这种方法从达西定律出发建立了裂隙介质渗流的数学模型,基于裂隙膨胀土降雨实验对裂隙膨胀土降雨入渗过程进行简化,最后根据室内脱湿实验数据结果进行数值曲线拟合建立裂隙模型。将模型应用于Geostudio软件中,发现降雨入渗在裂隙膨胀土中的深度远大于无裂隙的情况,裂隙的存在对渗流场的影响主要表现为增大土体入渗边界,扩大降雨入渗的范围以及提高土体地表的入渗率。     

A theoretical framework of tracer methods for marine sediment dynamics

A new theoretical framework of tracer methods is proposed in the present contribution, on the basis of mass conservation. This modet is applicable for both artificial and natural tracers. It can be used to calculate the spatial distribution patterns of sediment transport rate, thus providing independent information and verification for the results derived from empirical formulae. For the procedures of the calculation, first, the tracer concentration and topographic maps of two times are obtained. Then, the spatial and temporal changes in the concentration and seabed etevation are calculated, and the boundary conditions required are determined by fietd observations (such as flow and bedform migration measurements). Finally, based upon eqs. (1) and (13), the transport rate is calculated and expressed as a function of the position over the study area. Further, appropriate modifications to the modet may allow the tracer to have different densities and grain size distributions from the bulk sediment.     

湖北宜都磷石膏集中库区岩溶水文地质条件研究

建立磷石膏集中库，以堆填的方式处理解决磷工业废弃物是目前的主要方法，而磷石膏集中库的建立对库区水文地质条件有着极高的要求。为避免库区中磷石膏发生泄露对当地地下水环境造成污染以及为该库的实际工程建设与设计提供参考依据，本研究以湖北省宜都市枝城镇六里冲村的磷石膏集中库项目为例，综合利用野外水文地质调查、地球物理勘探、岩溶地下水示踪试验等方法，查明该地区的水文地质条件，采用Qtacer2软件获取水文地质参数，分析研究区岩溶地下水流向及岩溶含水介质结构特征。野外基础地质调查发现库区北部（初期坝处）发育一具有走滑性质的逆断层构造（F2），其是库区岩溶发育方向的主控因素；地球物理勘探确定了沿淹水淌断裂发育的岩溶区存在着地下水流径通道；示踪试验数据表明库区地下水流速缓慢，存在着由淹水淌断裂控制的地下水主流径带，方向为NE70°；分析示踪剂浓度历时曲线特征得出库区岩溶发育程度不均一，岩溶发育特征为裂隙、单一小型管道、局部溶洞并存，具有非均质各向异性特征；基于Qtacer2数据分析，估算出水力参数（包括弥散系数，纵向弥散度，摩擦系数，雷诺兹数，舍伍德数，施密特数）。研究成果对库区的选址、建设以及对当地岩溶含水层水资源保护提供了依据。     

污染物在非饱和土壤中迁移规律的试验研究

借助于土柱物理模型装置，试验研究了保守性污染物在非饱和土壤中的迁移规律，得到了污染物瞬时输入和连续输入条件下，非饱和土壤中污染物浓度时空变化的过程。在分析实测资料的基础上，提出了采用考虑可动水体与不可动水体因素的数学模型来描述土柱内污染物的迁移过程。根据实测资料和数学模型的数值解，运用最优化技术率定模型参数，得到了具有应用价值的参数成果。