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题名不同JRC粗糙单裂隙水力开度3D数值模拟研究
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作者
程智余
姜克儒
刘瑞
马海春
王京平
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机构
国网安徽省电力有限公司
安徽省电力有限公司经济技术研究院
安徽华电工程咨询设计有限公司勘测工程部
合肥工业大学资源与环境工程学院
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出处
《安徽理工大学学报(自然科学版)》
CAS
2023年第6期45-52,共8页
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基金
国家自然科学基金资助项目(41831289)。
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文摘
岩石的过水能力主要决定于其中的裂隙,其表面粗糙度的影响不可忽视,单裂隙是一个简单的理论验证装置。为了探究不同结构面粗糙度系数JRC的水力开度e h变化,提出在不同雷诺数条件下e h和JRC的定量关系。研究开展了不同JRC粗糙单裂隙渗流特性3D数值模拟。首先,数值化5条Barton提出的标准轮廓曲线并导入COMSOLMultiphysics软件;然后进行扫掠操作,构建了不同JRC的3D单裂隙模型;进一步,设置不同的边界条件和初始条件,求解3D单裂隙中不可压缩粘性流体Navier-Stokes方程和连续方程;最后,基于立方定律和求解得到的流场参数,定量不同JRC的3D单裂隙e h。研究结果表明,Forchheimer方程线性系数A和非线性系数B对JRC有着明显的依赖关系,也受到平均开度E的影响;E对于粗糙裂隙中的流体流动影响明显,然而在一定范围内的JRC对流体流动的非线性行为起促进作用;在E相近时,JRC值越大的裂隙模型中,低流速的区域越多;粗糙裂隙中的e_(h)和Re是负指数关系,考虑Re的e_(h)与JRC的定量关系为e_(h)=E_(2)JRC^(-2.5)Re^(-0.21)。研究得到不同Re条件下Re和JRC值的定量关系,促进了区域地质相关的工程设计优化,也可以为工程地质灾害提供理论依据。
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关键词
水力开度
JRC
平均开度
单裂隙
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Keywords
hydraulic aperture
JRC value
mean aperture
single fracture
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分类号
TV223.1
[水利工程—水工结构工程]
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