單裂隙輻射流耦合特性參數(shù)分析及數(shù)值模擬.pdf

1、裂隙巖體存在于巖石工程、水利工程、石油工程等諸多領(lǐng)域，目前國內(nèi)外研究以單向流試驗(yàn)耦合居多，本文采用了輻射流研究模型，在試驗(yàn)中通過對垂直壓力、裂隙入口水壓力和裂隙粗糙程度等不同方案進(jìn)行研究，在試驗(yàn)基礎(chǔ)之上運(yùn)用數(shù)值模擬來驗(yàn)證試驗(yàn)結(jié)果的可靠性和有效性。
　　本文在現(xiàn)有的裂隙流理論基礎(chǔ)上，結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)和有限元分析軟件進(jìn)行研究，所做的工作和結(jié)論如下：
　　（1）將剪切過程中產(chǎn)生的裂隙面剪切破壞、充填物的形成以及裂隙面破壞作用對水流流動(dòng)

2、的影響等復(fù)雜因素統(tǒng)一在各敏感參數(shù)中，從而有利于考慮多個(gè)方面不同變化因子來簡化計(jì)算。
　　（2）在試驗(yàn)基礎(chǔ)之上，根據(jù)現(xiàn)有的理論分析方法計(jì)算出試驗(yàn)過程中各敏感參數(shù)。確定出等效裂隙寬度和等效滲透系數(shù)的計(jì)算方法、驗(yàn)證廣義立方定理在本試驗(yàn)中的適用范圍。通過這些敏感參數(shù)的變化規(guī)律分析直剪過程中裂隙面的粗糙程度、裂隙水流過流能力、裂隙面滲透性的變化等。得出了裂隙的等效寬度和等效滲透系數(shù)對垂直壓力和入口壓力比較敏感，廣義立方定理只能局部適用于試驗(yàn)

3、的剪切過程中，而且需要進(jìn)一步的修正。
　　（3）通過對不同位置裂隙水頭進(jìn)行計(jì)算分析可得出：越靠近輻射中心，裂隙水頭越高，整個(gè)裂隙面受到的剪切破壞相對較??；順剪切方向，裂隙水頭呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢。
　?。?）直剪滲流過程非常復(fù)雜，尤其是全粗糙裂隙面剪切破壞過程的耦合隨機(jī)性非常大。采用Comsol Multiphysics軟件對剪切破壞過程裂隙面的破壞區(qū)域進(jìn)行驗(yàn)證，能直觀得到剪切過程中裂隙面破壞范圍的變化程度。從全光滑（D1