原位气体渗透率测量试验公式推导及分析

原位气体渗透率测量试验能够较真实地给出孔隙介质原位渗透率,克服了实验室试验对试样孔隙结构强度要求高、试样尺寸代表性小的不足。根据径向一维稳态气体渗流方程推导出原位试验公式,并用二维轴对称模型分析了试验区域的压力场分布,进而给出公式中径向外边界rout取试验段长度与单根胶塞长度1/2和,以及有效测量范围为半径rout球形区域的结论。同时推导出试验符合达西定律的判断方法:从小到大至少进行3次不同流量的试验,在以流量为横轴,压力平方差为纵轴的坐标系中,试验数据点能够近似拟合成一条过原点的直线。     

硬岩介质中洞室渗水的随机数值模拟

以岩石的绝对渗透率符合对数正态分布,及其协方差函数为离散指数型的假设为基础,建立了硬岩介质中圆形洞室渗水的二维随机模型。采用Karhunen-Loeve展开、随机摄动法对随机偏微分方程进行求解,并用蒙特卡罗法对计算结果进行了验证,进一步说明该方法的正确性及高效性。计算结果说明:(1)岩石非均质性对洞室壁左上方与右上方两点的水饱和度标准差影响最大;(2)渗透率均值与水饱和度均值及标准差反相关;渗透率对数标准差与水饱和度标准差正相关,与水饱和度均值不相关。     

某隧道最佳支护时间探讨

以新奥法原理为基础,结合岩石蠕变规律以及一些经验方法推导了隧道围岩最佳支护时间的半经验半理论解。以某隧道工程为例,分析了该工程的最佳支护时间。实际应用情况表明,该方法是可行的,对类似工程具有一定的参考价值。     

氡在破碎花岗岩巷道及围岩中的运移机制解析

依托某破碎花岗岩巷道工程,以多孔介质中气体的渗流理论为基础,综合考虑影响氡在破碎花岗岩山体及巷道中运移和析出的多种因素,构建了氡的数值计算模型,给出了山体和通风巷道中的氡浓度计算公式,模拟并比较了自然状态和微正压通风状态下山体中氡浓度分布的变化情况,并对微正压通风状态下巷道中氡浓度的变化情况进行模拟和验证。研究结果表明:扩散作用和渗流作用是巷道围岩中氡运移的主要机制;微正压通风条件下巷道中氡的运移主要受通风作用、围岩的射气作用和氡的衰变作用共同影响;微正压通风能够改变围岩中氡的渗流方向,是巷道降氡的有效手段。     

基于钻孔充气试验的岩石渗透率原位测量研究

基于稳态气体渗流理论推导了岩石渗透率原位测量公式,基于巴甫洛夫斯基雷诺数公式给出了工程中达西渗流的粗略判断方法,研制了一套由气源子系统、气体质量流量控制子系统、封孔子系统、气体压力测量子系统组成的岩石渗透率原位测量系统,介绍了各子系统的组件及功能,给出了测量步骤和流程,形成了基于钻孔充气试验测量岩石原位渗透率的完整方法,在某场地花岗岩介质中开展了原位钻孔充气试验,得到了现场钻孔的原位渗透率数据,并对试验中的钻孔压力历程、达西渗流判断、充气流量影响、胶塞膨胀压力影响、测量结果代表范围等关键环节进行了深入分析。试验结果表明该系统稳定性好,测量结果合理且代表范围大,能够应用于岩石渗透率的原位测量中。