基于空间索引的随机分布三维裂隙网络中裂隙对相交判断方法

明确裂隙间的相交关系,去除那些对流体流动与溶质运移无贡献的、与其他裂隙不联通的裂隙,能够大大提高裂隙中流体流动和溶质运移数值模拟的效率.提出一种基于空间索引的随机分布三维裂隙网络中裂隙对逐步相交判断的方法.通过数值模拟试验比较了该方法与传统的穷举法,结果表明,该方法速度快、成本低,大大减少了裂隙岩体渗流计算量,缩短了裂隙岩体流体渗流和溶质运移数值模拟计算时间.     

三维裂隙网络渗流路径识别算法及其优化

裂隙化岩体广泛存在于地表浅层,为主要的地下水渗透介质之一,而裂隙网络构成地下水及溶质在裂隙化岩体中运移的主要甚至唯一导水通道.根据图论知识将裂隙网络概化为非连通图,采用图这种数据结构表示三维裂隙网络数据.编写了计算机程序识别裂隙化岩体中沿水力梯度方向的渗流路径,剔除对渗流无贡献的裂隙,可明显缩短裂隙网络地下水渗流与溶质运移数值模拟计算时间,使大尺度裂隙网络渗流与溶质运移模拟研究与工程应用的可行性显著提高.     

裂隙管道网络物理模型水流与溶质运移模拟试验

基于离散裂隙网络模型和裂隙介质管道流模型,在室内建立一套裂隙介质管道网络试验装置,并开展裂隙渗流和溶质运移试验.结果表明,在相同定水头的饱和渗流条件下,不同几何参数组成的裂隙网络的渗流流量及溶质通量存在较大差异,表现出流量和溶质运移通量与裂隙管网物理模型的有效空隙率、裂隙密度、裂隙产状、进出口数量等均存在非常显著的相关性.经进一步回归分析获知,流量与有效空隙率及裂隙密度、溶质通量与流量及裂隙密度之间皆存在较好的统计关系.     

发展工程地质力学保障工程地质安全——访工程地质专家伍法权研究员

中国科学院地质与地球物理研究所伍法权研究员,长期从事岩体工程地质力学的理论与应用研究,是我国知名的工程地质专家。他建立了“统计岩体力学”理论,提出了裂隙岩体的结构统计理论和参数模型、统计断裂力学本构模型、统计断裂力学强度判据与破坏概率理论,以及断续裂隙网络岩体水力学模型,为裂隙岩体的力学分析提供了理论基础。受国务院三峡建委办公室委托,牵头完成了三峡库区高切坡防护工程规划。他主持完成了国家自然科学基金、国家科技攻关、     

复杂应力对卸压钻孔煤岩体破裂损伤影响的研究

本文研究钻孔煤岩的破坏规律;采用理论分析手段,分别建立复杂应力、瓦斯压力、瓦斯渗流以及它们耦合作用下卸压钻孔周围裂隙煤岩体损伤演化方程和三维弹塑性本构关系方程,并利用有限元方法对其进行求解,对卸压钻孔煤岩体的破裂规律进行分析。利用COMSOL数值模拟软件分别对卸压钻孔煤岩的变形破坏过程、破裂过程及其在位移控制加载方式条件下的透气性演化规律进行了数值模拟分析。     

谢和平:浮生淡泊长求索

正谢和平,中共党员,1956年1月生于湖南省双峰县,著名力学科学家,中国工程院院士,现任四川大学校长。中共十七届中央候补委员,十二届全国人大代表。谢和平长期从事矿山工程力学的理论与应用研究。20世纪80年代在中国最早建立了裂隙岩体宏观损伤力学模型来研究其自然性状及导致灾害性事故发生的机理和过程,开拓了裂隙岩体损伤力学研究新领域。创造性地引入分形方法对裂隙岩体进行非连续变形、强度和断裂破坏的研究,形成了裂隙岩体非连续行为分形研究的新方向。     

基于双重介质模型的裂隙渗流特性研究

基于双重介质模型对裂隙岩体进行数值模拟,可以更为贴近实际情况.本文在研究孔隙介质和裂隙的渗流控制方程的基础上,利用数值模拟软件进行建模,并根据研究的需要,分别针对不同裂隙宽度和不同渗透系数的孔隙介质模块组合对出水量分配的影响;增加不同渗透系数孔隙介质模块对出水量分配的影响、不同孔隙介质对出水量分配的影响等方面进行研究.研究结果表明:在层流状态下,双重介质渗流的水量交换主要特点如下随裂隙宽度增加,裂隙出水量占出水总量百分比显著上升;随孔隙介质模块组合渗透系数的增加,裂隙出水量占出水总量百分比下降但幅度不大.     

“高拱坝时空特性演化机理及监控体系研究”成果及其应用

<正>1综述当前国内外拱坝设计计算领域,普遍存在地基及材料参数仅简单分区恒定赋值、坝体温度场计算限于平面、渗流计算对裂隙岩体和渗控体系模拟过于简化、自重及库水按一次性加载、温度与应力及渗流远未实现相互耦合等问题和不足,结果导致计算结果与实际情况的偏离,不能客观全面地完整把握拱坝-地基系统的真实工作性态及其演化过程。随着我国经济建设的迅速发展,相继兴建高拱     

岩体裂隙开挖卸荷扩展机理研究

岩体开挖卸荷作用导致岩体应力重分布,使得处于压剪状态的岩体内部原生裂隙失稳扩展,发生卸荷损伤。文章以岩体断裂力学为基础,考虑岩体开挖卸荷作用三种基本模式:(1)围压卸荷作用;(2)大主应力与围岩同时卸荷作用;(3)主应力方向旋转卸荷作用。采用岩体压—剪断裂理论研究这三种卸荷模式下岩体裂隙扩展的条件,阐述了岩体裂隙开挖卸荷扩展机理。最后,通过具体算例验证了本文方法的合理性,进一步得到三种典型开挖卸荷模式下岩体裂隙的启裂条件。     

自适应分布模型在岩体渗流监测中的应用研究

正态分布模型和瑞利分布模型是两种常用的岩体渗流统计模型,它们分别认为因子对观测分量的影响过程是正态过程和瑞利过程,与实际情况不尽相符。本文引入的自适应分布模型可拟合任意影响过程,采用阿尔蒙多项式修正方法对模型进行转换后,结合优化算法可实现模型的有效求解。基于某工程实例,分别用三种模型对岩体渗流压力进行拟合及预测,得到相应的过程曲线,拟合部分的复相关系数和剩余标准差,以及预测部分的平均相对误差,结果表明自适应分布模型拟合及预测效果良好,且均优于正态分布模型和瑞利分布模型;另外,还得到了自适应分布模型的滞后时间和影响时间,可间接用于推测岩石裂隙分布状况,为工程防渗提供技术依据。     

裂隙对岩石力学性质的影响原理

岩石断裂力学是断裂力学的分支。在岩石断裂力学中,岩石是由多个裂隙结合的复杂体,不是一个完整的均质体。断裂理论在岩石力学中的应用,能够很好地解释从裂纹萌生到裂隙贯通的全过程,进而揭示岩体的破坏机理。本文从岩石断裂理论及裂隙岩体断裂损伤机理两个方面重点综述了裂隙岩石对岩石力学性质的影响,并进行了理论分析与总结。     

渗透张量理论在裂隙含水岩体中的应用

近年来,国内外学者和工程技术人员采用渗透张量表征各向异性介质的渗透性,尤其是裂隙介质渗透张量的提出和应用,为发展岩体水力学的理论研究和完善基岩地下水的评价方法,开拓了广阔的前景。本文介绍了渗透张量的基本理论,并应用于南昆线长2000米的裂隙涌水隧道——草庵隧道。通过实地测量裂隙的几何参数,用渗透张量理论计算草庵隧道范围内含水岩体的非均质各向异性渗透率进行分析,为施工单位预测和防治隧道涌水提供了依据。     

上覆远程卸压岩体移动特性与瓦斯抽采技术

使用数值模拟和现场试验有机结合的方式研究上覆远程卸压岩体移动和裂隙的分布情况,对远程卸压瓦斯在渗流过程中的一些特点进行了简要的分析和研究,在研究的基础上也提出了一种符合其特点和规律的抽取途径,在经过了实践之后发现底板巷道网格式上向穿层钻孔远程瓦斯抽采的方法在工作的过程中可以在很大程度上降低抽采过程中所产生的安全隐患,使得卸压煤层的瓦斯含量也得到了有效的控制,所以体现出了很好的功能性。本文主要分析了上覆远程卸压岩体移动特性与瓦斯抽采技术,以供参考和借鉴。     

破碎石灰岩渗透特性的试验研究

破碎岩体中的渗流会引发如溃坝、煤矿突水等动力学灾害,对于破碎岩体结构的物理力学性质及渗流特性的研究有重要的理论意义和实际意义。文章基于中国矿业大学深部岩土力学和地下工程国家重点实验室的MTS815岩石力学伺服实验系统,通过室内模拟环境,选取不同粒径的石灰岩进行了多组全面的渗流实验,研究了非Darcy渗流的渗透特性。给出了破碎岩体的介质粒径和渗流速度对渗透率的具体影响趋势:在一定的轴压作用下,不同的岩石随着颗粒直径的逐渐变大,渗透率逐渐增大;不同颗粒直径的岩石都有类似的压实渗透特性,随着岩石的压力逐渐增大,其厚度被逐渐压缩,渗透率逐渐变小。     

气藏压裂水平井稳态产能模型

本文通过水平井井筒压降模型,应用动量守恒定理,通过气藏压裂水平井地层渗流和水平井筒管流的耦合得到产能模型,并给出了模型的求解方法。运用该模型对西南油气田某低渗气藏进行了实际计算,同时分析了井筒半径、水平段长度、裂缝半长等参数对井筒压力损失和水平气井产能的影响。结果表明：水平井筒内的压力损失对压裂水平气井的生产动态有一定的影响;水平井水平段长度存在一个最佳长度值,裂缝半长也存在一个最佳长度值。     

大面积化工园区浅层地下水污染风险预测研究

传统化工园区浅层地下水污染风险预测方法应用时间较短,由于地下水实际迁移速度慢,导致传统方法所得结果不具说服力。本文结合某化工园区水文地质条件,建立基于三维流动系统的地下水流模型,并通过实际观察值与模拟计算比较,验证所提模型及参数选取的合理性;建立地下水溶质运移模型,并选取氨氮和化学需氧量(COD)质量浓度为模拟因子,采用Visual Modflow软件预测地下水污染物20年内的迁移情况,为该园区浅层地下水污染预防与治理措施的制定提供相关依据。结果表明,所提地下水流模型及参数选取较为合理,能够作为该园区地下水污染物运移的基础模型;基于地下水溶质运移模型,预测地下水污染物20年内的迁移情况,水中氨氮和COD发生较大面积的扩散,第20年后,2种污染物质量浓度约为第1年的12倍,污染面积约为第1年的12～13倍。     

煤层围岩稳定性探测及控制参数设计

在煤层巷道掘进过程中,围岩变形经历了从塑性到弹性再到塑性,直至裂隙面形成导致岩体破碎的过程,这是岩体典型完整的破坏变形特征。通过对岩体内部原有及次生裂隙的观测,从而评级其稳定性,为围岩支护与控制提供参考依据,优化支护参数,达到控制围岩服务生产的目的。     

流固耦合作用下煤岩损伤破坏特性研究进展

流固耦合作用存在于煤岩体成岩和改造的整个过程,随着煤矿开采深度的增加,地应力呈非线性增加趋势,流固耦合作用下的煤岩损伤破坏特性日益受到关注。文章详细介绍了矿业工程领域中流固耦合作用的科学与技术问题,进而论述应力场、渗流场的耦合作用下煤岩损伤破坏特征。     

近水体下采煤三维动画仿真研究

本文针对近水体下采煤,应用三维仿真技术,提出了模拟煤层采出后覆岩破坏、裂隙发育、地表下沉以及水渗流场变化的三维动画模拟模型,在特殊开采的煤矿防治水领域起到了理论指导作用。该论文研究内容如付诸现实应用,将对煤矿实现安全高效生产产生积极作用。     

面板堆石坝集中渗流的研究进展

文章总结了有关面板坝的集中渗流方面的研究成果,包括集中渗流产生的原因及防治及在计算模型、电模拟和数值模拟方面取得的进展,指出关于面板坝集中渗流的试验研究还有待开展,为进一步认识和研究面板坝的集中渗流做了铺垫.