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Application of Stochastic Fracture Network with Numerical Fluid Flow Simulations to Groundwater Flow Modeling in Fractured Rocks
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作者 Wang Mingyu The University of Arizona, Tucson, Arizona, USA 85721 Department of Water Resources and Environmental Engineering, China University of Geosciences, Beijing 100083Chen Jinsong Wan Li Department of Water Resources and Environmental Engineering 《Journal of China University of Geosciences》 SCIE CSCD 2001年第3期240-248,共9页
The continuum approach in fluid flow modeling is generally applied to porous geological media, but has limited applicability to fractured rocks. With the presence of a discrete fracture network relatively sparsely dis... The continuum approach in fluid flow modeling is generally applied to porous geological media, but has limited applicability to fractured rocks. With the presence of a discrete fracture network relatively sparsely distributed in the matrix, it may be difficult or erroneous to use a porous medium fluid flow model with continuum assumptions to describe the fluid flow in fractured rocks at small or even large field scales. A discrete fracture fluid flow approach incorporating a stochastic fracture network with numerical fluid flow simulations could have the capability of capturing fluid flow behaviors such as inhomogeneity and anisotropy while reflecting the changes of hydraulic features at different scales. Moreover, this approach can be implemented to estimate the size of the representative elementary volume (REV) in order to find out the scales at which a porous medium flow model could be applied, and then to determine the hydraulic conductivity tensor for fractured rocks. The following topics are focused on in this study: (a) conceptual discrete fracture fluid flow modeling incorporating a stochastic fracture network with numerical flow simulations; (b) estimation of REV and hydraulic conductivity tensor for fractured rocks utilizing a stochastic fracture network with numerical fluid flow simulations; (c) investigation of the effect of fracture orientation and density on the hydraulic conductivity and REV by implementing a stochastic fracture network with numerical fluid flow simulations, and (d) fluid flow conceptual models accounting for major and minor fractures in the 2 D or 3 D flow fields incorporating a stochastic fracture network with numerical fluid flow simulations. 展开更多
关键词 discrete fracture fluid flow approach fractured rocks hydraulic conductivity tensor major fractures minor fractures numerical fluid flow simulations representative elementary volume stochastic fracture network.
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基于格子Boltzmann模型的裂缝性储层钻井液漏失数值模拟
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作者 谭启贵 康毅力 +2 位作者 宋付权 彭浩平 游利军 《常州大学学报(自然科学版)》 CAS 2024年第4期37-45,共9页
针对裂缝性碳酸盐岩储层钻井过程中钻井液漏失问题,基于简化的基块-裂缝双重介质物理模型,建立了描述表征单元体(REV)尺度的基块-裂缝内钻井液漏失的格子Boltzmann数学模型,数值模拟分析了钻井液漏失过程基块-裂缝内渗流场分布,揭示了... 针对裂缝性碳酸盐岩储层钻井过程中钻井液漏失问题,基于简化的基块-裂缝双重介质物理模型,建立了描述表征单元体(REV)尺度的基块-裂缝内钻井液漏失的格子Boltzmann数学模型,数值模拟分析了钻井液漏失过程基块-裂缝内渗流场分布,揭示了不同条件下基块-裂缝内钻井液漏失行为。模拟结果表明,裂缝性致密碳酸盐岩储层中的裂缝为主要漏失空间,基块的钻井液漏失量在低值范围内随基块孔隙度增加呈指数增加。裂缝宽度越大,平均流速越大,裂缝空间内速度分布越均匀,组合裂缝总宽度相等条件下,单条裂缝的钻井液漏失速率高于多条裂缝组合情形。研究通过格子Boltzmann方法表征钻井液漏失行为,表明该方法可较好地用于分析裂缝性介质中钻井液漏失行为和裂缝至基块的跨尺度滤失过程,研究成果可为裂缝性致密储层钻井液漏失防控及储层保护提供理论依据。 展开更多
关键词 格子BOLTZMANN模型 裂缝性碳酸盐岩 钻井液漏失 数值模拟 表征单元体尺度 漏失速率
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有自由面渗流问题的等效裂隙网络模型
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作者 闯喜宏 樊鑫成 秦慧凯 《人民长江》 北大核心 2024年第3期184-189,共6页
为降低传统连续介质渗流模型的网格依赖性并提升数值计算稳定性,基于连续介质渗流模型,通过引入表征单元体将均匀多孔介质水平和竖直孔隙概化为正交裂隙网络,建立了有自由面渗流问题的等效裂隙网络模型。推导了等效裂隙网络模型的渗流... 为降低传统连续介质渗流模型的网格依赖性并提升数值计算稳定性,基于连续介质渗流模型,通过引入表征单元体将均匀多孔介质水平和竖直孔隙概化为正交裂隙网络,建立了有自由面渗流问题的等效裂隙网络模型。推导了等效裂隙网络模型的渗流速度、连续性方程及边界条件的等效形式,将二维渗流问题转化为一维等效裂隙网络渗流问题。结合连续型罚Heaviside函数,将湿区渗流流速扩展至整个研究区域,给出了等效裂隙网络渗流分析的有限元求解格式。通过与均质矩形坝和梯形坝其他数值解的对比分析,验证了等效裂隙网络模型的有效性。最后将该方法应用于土质斜心墙坝稳定渗流分析,计算结果很好地反映了黏土心墙防渗体与上下游坝壳堆石区的自由面分布规律,揭示了黏土心墙防渗体的阻水效应。 展开更多
关键词 等效裂隙网络模型 自由面 稳定渗流 表征单元体
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基于体裂隙强度的岩体代表性单元体尺度确定方法
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作者 吴江伟 吴鹏程 《金属矿山》 CAS 北大核心 2023年第6期19-23,共5页
岩体由于各种结构面表现出不连续性、非均质性、各向异性等复杂特性,使得岩体尺寸效应成为岩体力学研究的重点和难点,尺寸效应研究关键在于确定岩体代表性单元体尺度。根据3GSM现场测量和室内试验,建立了9组不同尺度裂隙三维网络模型,... 岩体由于各种结构面表现出不连续性、非均质性、各向异性等复杂特性,使得岩体尺寸效应成为岩体力学研究的重点和难点,尺寸效应研究关键在于确定岩体代表性单元体尺度。根据3GSM现场测量和室内试验,建立了9组不同尺度裂隙三维网络模型,计算体裂隙强度,发现体裂隙强度随尺寸变化出现波动,根据波动大小分为离散区(1~4 m)、过渡区(4~8 m)和均质区(8~20 m)。基于三维块体离散元软件3DEC,依据裂隙网络模型建立9组裂隙岩体模型,进行常规三轴压缩数值模拟研究。结果表明:裂隙岩体表现出明显尺寸效应,即随着岩体尺寸增大,各力学参数先减小后稳定,代表性单元体(REV)尺度为8 m。最后,引入体裂隙强度反映裂隙对尺寸效应的影响,并与REV尺度对比,发现通过体裂隙强度表征裂隙岩体尺寸效应规律是可行的。 展开更多
关键词 裂隙三维网络模型 裂隙岩体 体裂隙强度 代表性单元体
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范各庄煤矿砂岩岩体结构数字识别及参数表征 被引量:41
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作者 杨天鸿 于庆磊 +3 位作者 陈仕阔 刘洪磊 于天亮 杨利明 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第12期2482-2489,共8页
借助先进的3GSM三维岩体不接触测量技术,对范各庄煤矿12煤底板砂岩岩体结构面进行现场测量,获取一系列真实描述岩体宏观结构的数字图像,提取节理几何形态空间分布信息,建立三维岩体结构面空间分布模型。在此基础上,得到砂岩岩体结构面... 借助先进的3GSM三维岩体不接触测量技术,对范各庄煤矿12煤底板砂岩岩体结构面进行现场测量,获取一系列真实描述岩体宏观结构的数字图像,提取节理几何形态空间分布信息,建立三维岩体结构面空间分布模型。在此基础上,得到砂岩岩体结构面联通网络,基于离散介质渗流方法和现场水文试验数据,建立岩体水力学参数表征方法,得到宏观岩体水力学参数,并分析参数的尺寸效应,实现岩体结构参数(几何形态)数字信息与水力学参数的定量表征有机衔接,为范各庄煤矿12煤底板砂岩岩体结构稳定性分析和突水危险性评价提供更加真实、可靠的数据支持。 展开更多
关键词 岩石力学 裂隙岩体参数表征 表征单元体积 数字摄影测量
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岩体表征单元体与岩体力学参数 被引量:57
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作者 周创兵 陈益峰 姜清辉 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第8期1135-1142,共8页
在岩体多场耦合分析中,许多采用岩体表征单元体(REV)讨论岩体的渗透特性。事实上,岩体REV是岩石力学的一个基本科学问题,它是选取岩体力学模型以及确定岩体力学参数的基础。从REV的基本概念出发,阐述岩体REV的力学意义;根据岩石及岩体... 在岩体多场耦合分析中,许多采用岩体表征单元体(REV)讨论岩体的渗透特性。事实上,岩体REV是岩石力学的一个基本科学问题,它是选取岩体力学模型以及确定岩体力学参数的基础。从REV的基本概念出发,阐述岩体REV的力学意义;根据岩石及岩体的结构和地质特征,定义了岩石力学中常见的6个尺度,并分析了REV与其它尺度的关系;归纳总结并提出了岩体REV的3种确定方法:能量叠加法,地质统计法,数值模拟法;讨论了岩体REV与岩体力学模型及岩体力学参数取值之间的关系;提出了岩体力学参数的"5S"相关性和岩体力学参数场的概念和分析方法。 展开更多
关键词 裂隙岩体 表征单元体 多场耦合 力学参数
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基于块体化程度确定裂隙岩体表征单元体 被引量:16
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作者 夏露 刘晓非 于青春 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第12期3991-3996,4005,共7页
表征单元体(REV,或典型单元体)的存在是应用连续介质方法研究岩体问题的前提,因此,裂隙岩体表征单元体研究是岩体力学及岩体水力学中的一个基础问题,表征单元体的存在与否可以从不同物理参数的角度进行分析。从岩体块体化程度的角度对... 表征单元体(REV,或典型单元体)的存在是应用连续介质方法研究岩体问题的前提,因此,裂隙岩体表征单元体研究是岩体力学及岩体水力学中的一个基础问题,表征单元体的存在与否可以从不同物理参数的角度进行分析。从岩体块体化程度的角度对其存在性进行了较系统的分析,把岩体中由裂隙圈闭形成的孤立块体的总体积在岩体中所占体积百分比定义为裂隙岩体的块体化程度。介绍了GeneralBlock软件的基本分析过程,利用软件建立了三维裂隙岩体模型。根据国际岩石力学学会的裂隙分级,针对5个延展性级别、7个间距级别建立了35种岩体结构模型。利用GeneralBlock对这35种岩体进行了块体识别,分别讨论了这35种岩体结构的块体化程度随着模型范围变化的波动情况。由于所建立的岩体结构模型是随机的,对每种结构的每个研究范围进行了5次随机实现。结果表明,对所有的35种岩体,表征单元体的尺寸在4~8倍间距之间,不超过8倍间距。 展开更多
关键词 裂隙岩体 表征单元体 岩石块体 块体化程度
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基于三维裂隙连通率的裂隙岩体表征单元体研究 被引量:12
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作者 王晓明 夏露 +1 位作者 郑银河 于青春 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第S2期3297-3302,共6页
三维裂隙连通率综合反映了岩体内裂隙发育特征,是评价工程岩体稳定性的一个重要参数。为合理选取具有代表性的裂隙连通率,基于投影法对水平向三维裂隙连通率的尺寸效应进行分析研究,进一步确定岩体表征单元体尺寸。首先,对实测裂隙数据... 三维裂隙连通率综合反映了岩体内裂隙发育特征,是评价工程岩体稳定性的一个重要参数。为合理选取具有代表性的裂隙连通率,基于投影法对水平向三维裂隙连通率的尺寸效应进行分析研究,进一步确定岩体表征单元体尺寸。首先,对实测裂隙数据进行几何参数统计分析,采用逆建模方法建立一个100 m×100 m×140 m的裂隙网络模型。在模型中的10个不同高程上设置水平向的投影基准面,基准面尺寸位于5 m×5 m^100 m×100 m范围。利用投影法计算各投影基准面的三维裂隙连通率,分析三维裂隙连通率随研究尺度的变化情况。采用T检验和F检验判定各级尺寸与最大研究尺寸的研究区域的连通率均值和方差是否存在显著差异。研究结果表明,当研究尺寸达到65 m×65 m时,连通率均值和方差进入稳定状态,该尺寸可视为研究岩体水平方向的表征单元体。 展开更多
关键词 岩石力学 裂隙岩体 表征单元体 三维裂隙连通率 尺寸效应
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非常低延展性裂隙岩体REV存在性研究 被引量:7
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作者 张莉丽 张辛 +3 位作者 王云 王吉亮 王允 于青春 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2011年第5期20-25,共6页
裂隙岩体渗流问题一直是水文地质与工程地质的前沿课题之一,等效多孔介质模型是裂隙岩体渗流研究和工程应用的主要方法,此方法的重点在于裂隙岩体渗流模型即典型单元体(REV)的确定。本文采用作者自行开发的离散元软件FractureToKarst,... 裂隙岩体渗流问题一直是水文地质与工程地质的前沿课题之一,等效多孔介质模型是裂隙岩体渗流研究和工程应用的主要方法,此方法的重点在于裂隙岩体渗流模型即典型单元体(REV)的确定。本文采用作者自行开发的离散元软件FractureToKarst,根据国际岩石力学协会对岩石的分类,讨论了非常低延展性裂隙岩体典型单元体(REV)的存在性及大小,并给出确定其存在性的一般方法。通过研究可知,非常低延展性裂隙岩体REV存在的条件就是裂隙平均间距在0.2m以下,即极密间距、很密间距和密间距裂隙岩体存在REV。裂隙平均间距大于0.2 m,即中等间距、宽间距、很宽间距和极宽间距裂隙岩体不存在REV。 展开更多
关键词 裂隙岩体 渗流 典型单元体(REV) 离散元
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裂隙岩体化学注浆加固后力学性质及表征单元体的试验研究 被引量:9
10
作者 胡巍 隋旺华 +1 位作者 王档良 马路兴 《中国科技论文》 CAS 北大核心 2013年第5期408-412,共5页
通过室内单轴压缩及剪切试验,分析了裂隙岩体注浆加固后不同试块的强度变形特征,并对注浆加固前后裂隙岩体的表征单元体(REV)进行了数值模拟研究。单轴压缩时,试样中注浆裂隙倾角不同,岩体失稳破坏呈柱状劈裂破坏、滑移-劈裂破坏及滑移... 通过室内单轴压缩及剪切试验,分析了裂隙岩体注浆加固后不同试块的强度变形特征,并对注浆加固前后裂隙岩体的表征单元体(REV)进行了数值模拟研究。单轴压缩时,试样中注浆裂隙倾角不同,岩体失稳破坏呈柱状劈裂破坏、滑移-劈裂破坏及滑移破坏;随着注浆裂隙倾角α从0°增大到90°,裂隙岩体试样的单轴压缩强度呈先减小后增大的变化趋势;相比于未注浆裂隙试样,注浆有效提升了试样的单轴抗压能力,且当裂隙倾角0°<α<45°时,改善效果最为明显。通过剪切试验可以发现,岩体试样的剪切强度随裂隙与剪切面夹角β的减小而减小,且裂隙密度越大,试样强度越小。相对于注浆前,试样剪切强度能够得到一定提高,但夹角β较大时,提升效果不明显。注浆加固前后,该工程岩体REV尺寸分别约为5m和4m,注浆后裂隙岩体的REV相对变小,且REV的等效抗压强度及弹性模量与未注浆裂隙岩体相比均有一定程度的提高。研究结果表明,注浆作用改善了裂隙岩体的完整性,无论对室内试样还是实际工程岩体,都在一定程度提高了岩体的物理力学性质。 展开更多
关键词 注浆 裂隙岩体 单轴压缩试验 剪切试验 表征单元体
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裂隙岩体表征单元体研究进展 被引量:34
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作者 向文飞 周创兵 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第A02期5686-5692,共7页
裂隙岩体表征单元体(REV)研究是岩体力学的一个基本问题。通过对REV定义的讨论,分析REV的一般力学意义,认为REV是蕴含着“离散与连续”、“微观与宏观”、“随机性与确定性”辨证关系的基本力学概念。阐述裂隙岩体REV与岩体力学模型的... 裂隙岩体表征单元体(REV)研究是岩体力学的一个基本问题。通过对REV定义的讨论,分析REV的一般力学意义,认为REV是蕴含着“离散与连续”、“微观与宏观”、“随机性与确定性”辨证关系的基本力学概念。阐述裂隙岩体REV与岩体力学模型的选取及力学参数取值的密切关系,指出裂隙岩体REV是选择岩体力学模型的定量标准,集中反映岩体力学性质的尺寸效应。在总结前人研究成果的基础之上,阐述了研究裂隙岩体REV的基本思路,认为基于离散裂隙网络模拟技术的数值分析方法是进行裂隙岩体REV研究的重要手段。最后,利用Monte Carlo方法生成含有两组随机裂隙的二维岩体区域,通过有限元法分析岩体单轴受压情况下的等效弹性模量随岩体尺寸的变化规律,确定所考虑岩体的REV为9 m×9 m。 展开更多
关键词 岩石力学 裂隙岩体 表征单元体 力学模型 力学参数 尺寸效应
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辐射流条件下裂隙岩体渗透性表征单元体尺寸与等效渗透系数 被引量:8
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作者 李崴 王者超 +1 位作者 毕丽平 刘杰 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期720-727,共8页
一般情况下,随着尺寸的增大,裂隙岩体的性质参数也会发生变化,当尺寸增大到某一临界状态时,该参数会保持不变,这一临界尺寸称为裂隙岩体表征单元体(REV)。依托国家某地下水封石洞油库项目,基于辐射流的REV尺寸确定方法,研究了该库址区... 一般情况下,随着尺寸的增大,裂隙岩体的性质参数也会发生变化,当尺寸增大到某一临界状态时,该参数会保持不变,这一临界尺寸称为裂隙岩体表征单元体(REV)。依托国家某地下水封石洞油库项目,基于辐射流的REV尺寸确定方法,研究了该库址区的渗透性REV尺寸及渗透系数,得到了该库址区辐射流情况的REV尺寸为37.5 m,是迹长的1.3倍;研究了迹长、间距、岩桥长度对REV尺寸及渗透系数的影响,得到了迹长、间距对REV尺寸和渗透系数有一定的影响,而岩桥长度对REV尺寸的影响不明显;对比分析了平行流和辐射流情况下REV尺寸与渗透系数的异同,得到了采用辐射流得到的REV尺寸和渗透系数更加符合实际,并且计算较为方便。 展开更多
关键词 裂隙岩体 渗透性 表征单元体 辐射流
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裂隙岩体表征单元体及尺寸效应研究进展 被引量:19
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作者 王晓明 郑银河 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期3456-3464,共9页
裂隙岩体的表征单元体(REV)是岩体力学中的一个基础性概念,一直是学者们关注的焦点。结合近年来的研究成果,对裂隙岩体表征单元体最新研究进展进行全面、详细地介绍,从表征单元体研究角度与参数、研究方法以及量化方法3个主要方面进行... 裂隙岩体的表征单元体(REV)是岩体力学中的一个基础性概念,一直是学者们关注的焦点。结合近年来的研究成果,对裂隙岩体表征单元体最新研究进展进行全面、详细地介绍,从表征单元体研究角度与参数、研究方法以及量化方法3个主要方面进行阐述。将探讨裂隙岩体表征单元体的角度归纳为结构面及块体几何参数、岩体力学参数和水力学参数3个方面;研究方法主要包括统计学方法、解析法和数值分析法,对这些方法的研究现状进行介绍;最后对量化岩体REV尺度的常用方法进行概括总结,包括直观判断、误差及变异系数判别法、假设检验、曲线拟合法和灰关联分析。为相关研究提供一定的参考和指导。 展开更多
关键词 岩石力学 裂隙岩体 表征单元体 尺寸效应 等效参数
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离散裂隙渗流方法与裂隙化渗透介质建模 被引量:10
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作者 王明玉 陈劲松 万力 《地球科学(中国地质大学学报)》 EI CAS CSCD 北大核心 2002年第1期90-96,共7页
流体渗流模拟的连续介质方法通常适用于多孔地质体 ,并不一定适用于裂隙岩体 ,由于裂隙分布及其特征与孔隙差异较大 .若流体渗流主要受裂隙的控制 ,对于一定尺寸的裂隙岩体 ,多孔介质假设则较难刻划裂隙岩体的渗流特征 .离散裂隙渗流方... 流体渗流模拟的连续介质方法通常适用于多孔地质体 ,并不一定适用于裂隙岩体 ,由于裂隙分布及其特征与孔隙差异较大 .若流体渗流主要受裂隙的控制 ,对于一定尺寸的裂隙岩体 ,多孔介质假设则较难刻划裂隙岩体的渗流特征 .离散裂隙渗流方法不但可直接用于模拟裂隙岩体非均质性和各向异性等渗流特征 ,而且可用其确定所研究的裂隙岩体典型单元体及其水力传导 (渗透 )张量大小 .主要讨论了以下问题 :(1)饱和裂隙介质中一般的离散流体渗流模拟 ;(2 )裂隙岩体中的REV(典型单元体 )及其水力传导 (渗透 )张量的确定 ;(3)利用离散裂隙网络流体渗流模型研究裂隙方向几何参数对水力传导系数和REV的影响 ;(4 )在二维和三维离散裂隙流体渗流模型中对区域大裂隙和局部小裂隙的处理方法 .调查结果显示离散裂隙流体渗流数学模型可用来评价不同尺度上的裂隙岩体的水力特征 ,以及裂隙方向对裂隙化岩体的水力特征有着不可忽视的影响 .同时 ,局部小裂隙、区域大裂隙应当区别对待 ,以便据其所起的作用及水力特征 ,建立裂隙化岩体相应的流体渗流模型 . 展开更多
关键词 地下水渗流模拟 裂隙岩体 离散裂隙流体渗流方法 水力传导张量
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岩体裂隙率典型单元体确定方法探讨 被引量:3
15
作者 潘欢迎 万军伟 梁杏 《水利水电科技进展》 CSCD 北大核心 2006年第5期18-21,40,共5页
基于溪洛渡水电站坝区裂隙发育特点,建立了双重介质模型,通过类比多孔介质和裂隙介质的特征,提出了裂隙率典型单元体的概念,介绍了裂隙率典型单元体体积的确定方法,即通过野外裂隙测量和统计分析,得出裂隙发育的统计规律,假设结构面为... 基于溪洛渡水电站坝区裂隙发育特点,建立了双重介质模型,通过类比多孔介质和裂隙介质的特征,提出了裂隙率典型单元体的概念,介绍了裂隙率典型单元体体积的确定方法,即通过野外裂隙测量和统计分析,得出裂隙发育的统计规律,假设结构面为薄圆盘状、光滑平直,裂隙的空间位置采用泊松模型确定,应用Monte-Carlo原理构建随机裂隙网络模型,进一步分析裂隙率随体积变化的关系,得出研究区裂隙率典型单元体体积为4 913m3(17m×17m×17m)。该体积与研究区的范围相比小得多,能很好也反映出研究区的总体裂隙渗流规律。 展开更多
关键词 裂隙岩体 裂隙率典型单元体 双重介质模型 Monte—Carlo原理 溪洛渡水电站
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裂隙延展性统计分布离散性对岩体块体化程度REV的影响 被引量:4
16
作者 夏露 谢娟 于青春 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 2019年第4期112-118,共7页
表征单元体(REV)的存在是应用连续介质力学方法对岩体进行研究的前提,REV可以从岩体块体化程度的角度进行研究,裂隙大小及其统计分布是影响岩体块体化程度REV的重要因素。本文利用课题组自主研发的General Block软件,建立更一般化实际... 表征单元体(REV)的存在是应用连续介质力学方法对岩体进行研究的前提,REV可以从岩体块体化程度的角度进行研究,裂隙大小及其统计分布是影响岩体块体化程度REV的重要因素。本文利用课题组自主研发的General Block软件,建立更一般化实际化的模型,研究裂隙延展性统计分布的离散程度对岩体块体化程度REV的影响。分析时选取了最常用的裂隙延展性统计分布形式:正态分布。由于所建立的岩体结构模型是随机的,需要对每个随机裂隙模型进行多次实现。为节省计算量,当研究范围比较小时,对每种结构的每个研究范围进行9次随机实现。当研究范围足够大,达到REV大小的时候进行100次随机实现。为确定离散程度对表征单元体的影响,本文针对5个不同标准差进行了模拟分析(共建立了1 005个裂隙模型,分别进行了块体识别并计算其块体化程度B)。结果表明,裂隙延展性服从正态分布的情况下,如果其平均值一定,岩体的块体化程度随着统计分布离散程度的增加略有上升,裂隙岩体的REV值基本上由裂隙延展性统计平均值决定。 展开更多
关键词 表征单元体 裂隙延展性 离散程度 块体化程度
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高海拔寒区隧道凝灰岩变形与力学特征研究 被引量:3
17
作者 李健 邹小新 +1 位作者 范方方 谢全敏 《现代隧道技术》 EI CSCD 北大核心 2018年第A02期1166-1174,共9页
文章依托国道318线米拉山隧道,开展高海拔寒区隧道凝灰岩变形及力学特征研究。基于对隧道径向变形及围岩压力进行现场监测的结果,表明土体变形较大,围岩应力不能得到及时控制,现有的设计与施工方案无法满足隧道安全要求,需要及时对其调... 文章依托国道318线米拉山隧道,开展高海拔寒区隧道凝灰岩变形及力学特征研究。基于对隧道径向变形及围岩压力进行现场监测的结果,表明土体变形较大,围岩应力不能得到及时控制,现有的设计与施工方案无法满足隧道安全要求,需要及时对其调整;通过对实测数据分析,采用弥散裂缝模型分析米拉山隧道凝灰岩裂隙岩体特征,确定REV尺度后进行隧道岩体卸荷试验,结果表明,凝灰岩地段围岩大变形主要由产状为170°∠88°的节理组影响;通过采用超前支护增加节理面抗剪强度以及缩短台阶距离,利用掌子面的约束作用降低卸荷量等措施后,有效地保障了米拉山隧道顺利贯通。研究成果可为类似施工中采取相应措施控制围岩大变形、保障隧道顺利通过不良地质带提供了依据。 展开更多
关键词 裂隙岩体 变形特征 现场监测 卸荷试验 REV
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低延展性裂隙岩体REV存在性研究 被引量:1
18
作者 张莉丽 王云 +2 位作者 张辛 王允 于青春 《现代地质》 CAS CSCD 北大核心 2013年第3期743-749,共7页
采用自行开发的离散元软件FractureToKarst,根据国际岩石力学协会对岩石的分类,讨论了低延展性裂隙岩体典型单元体(REV)的存在性及大小,并给出确定其存在性的一般方法。根据研究结果可知,低延展性裂隙岩体REV存在的条件为裂隙平均间距在... 采用自行开发的离散元软件FractureToKarst,根据国际岩石力学协会对岩石的分类,讨论了低延展性裂隙岩体典型单元体(REV)的存在性及大小,并给出确定其存在性的一般方法。根据研究结果可知,低延展性裂隙岩体REV存在的条件为裂隙平均间距在0.6 m以下,即极密间距、很密间距、密间距和中等间距裂隙岩体存在REV;裂隙平均间距大于0.6 m,即宽间距、很宽间距和极宽间距裂隙岩体不存在REV。 展开更多
关键词 裂隙岩体 渗流 典型单元体(REV) 离散元
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等效岩体三维随机节理网络模型构建及其在两河口水电站中的应用 被引量:3
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作者 武娜 梁正召 +1 位作者 宋文成 李万润 《工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第7期1282-1290,共9页
节理的存在对水电高陡岩质边坡的力学性质有重要影响,如何构建反映三维节理分布特征的等效岩体计算模型,是分析与评价岩体力学特性的关键.本文基于损伤力学和统计强度理论,在三维岩石破裂过程分析(RFPA^(3D))软件的基础上,提出了一种计... 节理的存在对水电高陡岩质边坡的力学性质有重要影响,如何构建反映三维节理分布特征的等效岩体计算模型,是分析与评价岩体力学特性的关键.本文基于损伤力学和统计强度理论,在三维岩石破裂过程分析(RFPA^(3D))软件的基础上,提出了一种计算等效岩体三维随机节理网络模型的新方法.首先,基于Baecher模型和Monte-Carlo方法,在RFPA^(3D)软件中实现了三维随机离散节理网络(Discrete fracture network,DFN)模型的重构.然后,利用RFPA^(3D)软件内嵌DFN模型,赋予节理和岩石不同的力学参数,构建了工程尺度等效岩体三维随机节理网络模型,实现了三维随机节理岩体破裂过程、变形和强度等力学性质的分析.最后,以两河口水电站左岸边坡坝址区下游节理岩体为研究对象,验证了三维随机DFN模型的准确性,开展了研究区内节理岩体尺寸效应研究,并获得了研究区内岩体的表征单元体(Representative elementary volume,REV)和等效力学参数.该研究成果为等效岩体力学行为分析提供一种新方法. 展开更多
关键词 离散节理网络模型 等效岩体三维随机节理网络模型 尺寸效应 表征单元体 等效力学参数
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裂隙岩体三维柔度张量的数值试验方法 被引量:1
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作者 向前 何吉 +1 位作者 陈胜宏 吴锦亮 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第12期3625-3632,共8页
在裂隙岩体二维柔度张量数值试验的基础上,建立了裂隙岩体三维柔度张量及其表征单元体积(REV)尺度研究的简化数值试验方法。首先根据岩体裂隙的统计参数及分布规律,运用蒙特卡罗方法在研究域内获得与实际岩体裂隙同分布的三维随机裂隙网... 在裂隙岩体二维柔度张量数值试验的基础上,建立了裂隙岩体三维柔度张量及其表征单元体积(REV)尺度研究的简化数值试验方法。首先根据岩体裂隙的统计参数及分布规律,运用蒙特卡罗方法在研究域内获得与实际岩体裂隙同分布的三维随机裂隙网络,提取位于不同方位的岩体试件,运用二维柔度张量的数值试验方法求出各个平面方向上的二维柔度张量,然后根据二维与三维柔度张量的拓扑关系,用数学方法求解裂隙岩体的三维柔度张量。对于含3组正交全贯通裂隙的岩体,通过数值试验获得的柔度张量与理论解相比,其主对角线上各参数的误差在5%以内,表明该数值试验方法较为可靠。最后将此方法运用到小湾水电站工程中,确定左岸坝区裂隙岩体的应力REV为11 m×11 m×11 m,并获得该区域裂隙岩体的三维柔度张量。 展开更多
关键词 三维柔度张量 应力表征单元体积 随机裂隙网络 蒙特卡罗方法 复合单元法
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