三维裂隙网络的多边形单元渗流模型

文中以裂隙互相切割后的多边形为基本单元，提出了一个裂隙网络模型生成及渗流计算方法。通过在一个假想模型上的渗流计算发现，裂隙网络模型与多孔介的模型在水位计算上有很大的差别。     

裂隙岩体渗流新模型

为适应网状和层状渗透结构，根据多边形裂隙网络理论．确立了裂隙网络生成的原理和方法，系统地推导了在渗流和应力耦合作用下裂隙岩体渗流模型。并结合拉西瓦水电站坝区岩体裂隙构造的特征，进行了渗流计算和分析；还与连续介质和裂隙网络渗流模型进行了计算比较。     

考虑裂隙迹长和开度相关性的随机裂隙网络数值模拟及渗流分析

基于蒙特卡罗法,引入裂隙迹线长度和开度的相关性函数,提出了一个改进的随机裂隙网络生成算法。利用MATLAB平台编制程序,实现二维裂隙网络的生成,通过与布尔模拟生成的真实裂隙场的比较,验证了改进算法的有效性和程序的正确性。然后借助离散裂隙网络渗流模型对生成的裂隙网络进行渗流分析。分别在考虑迹长开度相关性和不考虑二者相关性的条件下,计算了随机裂隙网络的渗流场,给出了下游边界出口裂隙流量分布和裂隙网络内部水压力的分布。计算结果表明,考虑裂隙迹线长度和开度的相关性能很好地反映裂隙网络渗流的结构特征,从而证明了所提方法的合理性。该模型是对随机裂隙网络模型的有效补充,可为岩体工程渗控分析提供理论基础和数值计算工具。     

裂隙岩体渗流新模型

为适应网状和层状渗透结构，根据多边形裂隙网络理论，确定了裂隙网络生成的原理和方法，系统地推导在渗充和应力耦合作用下裂隙岩体渗流模型。并结合拉西瓦水电站坝区央体理解隙构造的特征，进行了渗流计算和分析，还与连续介质和裂隙渗流模型进行了计算比较。     

三维随机裂隙网络非稳定渗流模型

介绍了在岩体三维随机裂隙网络中进行非稳定地下水渗流分析的数学模型和方法。包括：岩体裂隙系统特征和随机裂隙网络描述，三维裂隙网络非稳定渗流数学模型，交叉点和交叉线识别和有限元数值解，井流量在裂隙网络中的分配方法，排水管道问题，非线性模型的迭代解法等。     

三维裂隙网络渗流计算的边界元法及程序

岩体力学性质受结构面控制，表现出强烈的各向异性。同时工程地质师多年的实践认为岩石结构面是具有统计性的，因此岩体结构面网络模拟成为研究岩石力性质的新方向。其中裂隙网络渗流模拟，特别是三维裂隙网络的渗流计算是结构面网络模拟研究工作的重点和难点。又由于对于具有随机性裂隙网络渗流的计算，需要多次形成裂隙网络样本，并对每个样本进行多次计算，因此对渗流计算比确定性渗流提出更高的要求。本文基于将单个裂隙看作为一个不可压缩的二维各向同性多孔介质的假定，运用加权剩余法，推导了单裂隙渗流的边界单元法公式。通过将裂隙之间的交线看作为内部边界，推导了多裂隙相交时的边界单元法公式。利用FORTRAN 90语言编制了相应的计算程序BIEMNF。为验证程序的正确性，利用计算实例进行了考核。     

裂隙岩体二维渗流水力学理论模型研究

本研究主要内容包括 :裂隙岩体随机网络模拟、分形几何描述裂隙岩体参数几何特征、二维裂隙岩体等效渗透系数估算、二维裂隙岩体渗流应力耦合 非耦合模型、三维等效连续介质渗流模型、二维裂隙岩体连续介质与离散介质耦合模型、渗流模型与离散元应力模型耦合分析工程问题等。(1)利用三维裂隙网络随机模拟模型 ,针对乌江构皮滩水利枢纽工程平硐裂隙数据 ,研究其裂隙几何参数的分布情况 ,对其中一个优势裂隙组进行了模拟和检验。在模型中 ,基于蒙特卡罗方法 ,对裂隙隙宽的模拟进行了尝试。并应用分形几何的理论对其网络分维和裂隙数分维进行了研究 ,提出应用分形几何来模拟裂隙岩体中裂隙几何参数的方法。(2 )基于裂隙网络的转形 ,提出了裂隙岩块等效渗透系数的简便算法。与数值计算方法比较 ,其计算更简便迅速。 (3)推导了裂隙渗流和应力耦合的理论关系 ,建立二维裂隙岩体渗流应力耦合 非耦合非稳定流模型和三维等效连续介质渗流模型。耦合模型中应用经典耦合关系进行了计算验证 ,模型可以计算多种耦合关系。 (4)建立二维裂隙岩体连续介质和离散介质耦合非稳定流模型 ,并对其数值算法进行了研究。耦合模型使用离散介质渗透理论描述岩体主干裂隙中的水运动 ,使用连续介质渗流理论来描述岩体次要裂隙及孔     

裂隙网络非达西渗流REV及非达西系数张量研究

裂隙网络渗流理论最初建立在裂隙渗流服从立方定律的基础上,而裂隙中非达西渗流更为广泛存在,因此,裂隙网络非达西渗流特性研究更具工程应用前景。本文首先对基于单裂隙立方定律的线素法模型进行改进,用以实现裂隙网络非达西渗流的计算,进而将其应用于实测裂隙数据生成的裂隙网络非达西渗流特性的研究。研究结果表明:根据改进线素法模型和Forchheimer定律计算得到的等效渗透系数张量与线素法模型和达西定律计算得到的具有一致性。对于同一裂隙网络而言,等效非达西系数张量确定的渗流REV要比等效渗透系数张量确定的大,且等效渗透系数张量与等效非达西系数张量的主轴方向一致,但两者之间的长轴互相垂直。     

岩体主干裂隙系统三维非稳定渗流分析模型

本文给出了在岩体三维主干裂隙系统中进行地下水非稳定渗流模拟分析的方法。主要内容包括：岩体裂隙系统特征，三维主干裂隙系统非稳定渗流数学模型和有限单元法，交叉点和交叉线识别，防渗帷幕的有限元处理，并流量在裂隙系统中的分配方法，排水管道问题，面状补给作用和面状排泄作用，非线性模型的迭代解法等。最后运用模拟模型对二交叉裂隙和裂隙系统中的轴对称井流问题进行了应用计算，并与分析解进行了比较，验证了模型及其算法     

岩体裂隙渗流研究现状

1 岩体渗流研究发展概况随着高坝的建设,坝基和坝肩岩石裂隙渗流已引起人们的重视,因为岩体具有节理、裂隙、断层等,而且有强烈的各向异性,裂隙渗流甚至不服从达西定律.因此从50年代开始研究单个缝隙渗流水力学(,1951)发展到研究缝隙网络(水管网及电阻网)的物理模型(Wittke,Louis,1968—1971),70年代到80年代又发展为有限元等数值计算方法的数学模型,并编制有各种计算机程序.在数值计算方面,法国路易斯(Louis,1967)较早地从岩石水力学提出了计算方法,德国迄今还在利用此法研究防渗灌浆帷幕的合理布局问题(Giesecke,1990);美国(Wilson and witherspoon,     

复合土工膜缺陷渗漏试验的饱和－非饱和渗流有限元模拟研究

介绍了复合土工膜缺陷渗漏量室内物理模型试验以及缺陷渗漏量的经验拟合公式等成果。应用非稳定饱和－非饱和渗流理论和Galerkin有限元法，建立了该试验的三维有限元数值计算模型，对试验工况进行数值模拟。根据物理模型试验试样的轴对称性，选取中心角10度的试样建立精细三维有限元模型，详细模拟了室内试验条件下不同压力水头作用的渗漏在砂土试样中不断发展的过程，并计算了稳定渗漏量。分析比较了数值模型计算成果与物理模型试验结果，两者变化规律一致。可见提出的数值模拟方法可以较好地模拟复合土工膜缺陷渗流场，计算缺陷渗漏量。     

三峡工程裂隙岩石渗流的数学模型（随机分析方法）

三峡工程高陡岩坡内的渗流状态直接影响工程的安全。裂隙的存在，特别是裂隙的几何特征的随机性，使得准确预报岩体内的渗流状态相当困难。通常，研究岩体渗流是把裂隙岩体当作是连续介质，以便用连续介质力学的方法来分析岩体内的渗流。但是，在水利工程中，用这样的办法来预报渗流状态，与实际出入很大。该文论述古典的渗流理论论不适于用来分析三峡工程等的裂隙岩石渗流问题。概述现代裂隙岩石渗流理论在两个方向的发展。为了能真     

三维离散裂隙网络渗流模型与实验模拟

本文根据天然裂隙系统发育规律及其渗透机制，将复杂的裂隙系统划分成带状断层、面状裂缝和管状孔洞三大类型，在忽略岩块渗透性的前提下，建立了由管状线单元、缝状面单元和带状体单元组合而成的三维裂隙网络渗流数值模型，为检验模型的合理性，在室内利用混凝土试块制成的离散体来模拟三维裂隙网络结构，设定不同的边界水位和降雨入渗对裂隙中渗流进行了实验，利用数值模型对实验结果进行了模拟，初步验证模型是合理而可靠的。     

三维渗流网络计算法

本文根据电阻网模拟试验原理,提出用差分方法求解三维渗流问题,并提出了“渗抗”的命名和定义。本文提出的数学模型已编制成计算机程序,可代替电模拟试验,求解复杂的三维渗流问题。     

混凝土面板堆石坝三维渗流场特性分析研究

以羊曲水电站为依托,通过建立水电站面板堆石坝的三维渗流有限元模型,计算分析了坝体及 其坝基的三维稳定渗流场特性,得到了坝体和坝基的位势分布、坝体各料区的渗透坡降及渗透流量等。 分析了防渗帷幕和坝基岩体渗透参数对渗流场的影响。结果表明,坝体、坝基及左右岸坝肩的防渗措施 均满足要求。     

NUMERICAL ANALYSIS OF SATURATED-UNSATURATED SEEPAGE FLOW IN FRACTURED ROCK MASS DUE TO SURFACE INFILTRATION

1 .　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＴｈｅｐａｒｔｆｒｏｍｗａｔｅｒｔａｂｌｅｔｏｇｒｏｕｎｄｓｕｒｆａｃｅｏｆ ｆｒａｃｔｕｒｅｄｒｏｃｋｍａｓｓｉｓａｎｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄｒｅｇｉｏｎｗｈｉｃｈｉｓｎｏｔｆｕｌｌｏｆｗａｔｅｒ.Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ ,ｓｅｅｐａｇｅｆｌｏｗｉｎｆｒａｃｔｕｒｅｄｒｏｃｋｍａｓｓｄｕｅｔｏｓｕｒｆａｃｅｉｎｆｉｌｔｒａｔｉｏｎｉｓａｓａｔｕｒａｔｅｄ ｕｎ ｓａｔｕｒａｔｅｄｓｅｅｐａｇｅ ｐｒｏｃｅｓｓ .Ｄｕｒｉｎｇｒａｉｎｆａｌｌ (ｏｒｆｌｏｏｄｄｉｓｃｈａｒｇｉｎｇａ…     

浅埋高压钢筋混凝土岔管安全性分析

浅埋高压钢筋混凝土岔管结构一般受力复杂,其安全与否不仅仅是衬砌结构强度满足要求,还要考虑到施工和运营过程中围岩的稳定;最小覆盖层厚度;渗透失稳及水力劈裂等多项安全性能。利用三维非线性有限元数值分析方法,对某浅埋高压混凝土岔管进行了非线性仿真模拟,得到了各施工步衬砌结构、围岩及支护的情况。对衬砌裂缝及多项安全性进行了分析,结果表明:采用边开挖、边喷锚,衬砌一次成形的施工工序基本合理。结构在运行阶段,岔裆处将出现裂缝,最小覆盖层厚度满足要求,不会发生渗透失稳,但在岔裆处将发生一定规模的水力劈裂。     

三维裂隙网络非稳定渗流数值分析

研究裂隙岩体中渗透水流随时间、边界条件的变化规律，从而客观反映渗透水流情况，具有重要的意义。本文针对分布特别稀疏的三维主干岩体裂隙网络，以渗流区内的水量平衡原理为依据建立基本方程，推导三维岩体裂隙网络非稳定渗流的基本方程；并将三维裂隙网络渗流理论及有限元数值方法运用于主干岩体裂隙网络渗流分析中。基于裂隙岩体网络非稳定渗流数学模型，编制相应的程序。对于工程实例，根据实测情况利用Monte-Carlo模拟出岩体中二级裂隙网络分布情况进行分析，然后进行了三维非稳定渗流分析。计算结果充分体现了岩体中裂隙网络的储水性，当边界条件发生变化时，裂隙岩体中水头分布变化存在一定的滞后性；并表明主干裂隙的强导水性，使得裂隙岩体中的主干裂隙的渗流分析成为渗流分析中的重点。