【摘 要】
：
为了研究岩体粗糙裂隙几何特征与其非线性渗流特性的相互关系,基于裂隙面分形特性提出了三维粗糙裂隙的几何结构表征模型,通过直接求解N-S(Navier-Stokes)方程,研究了不同开度均值、标准差和分形维数对岩体裂隙Forchheimer型渗流特性的影响规律,验证了Forchheimer方程描述流量与压力梯度非线性关系的有效性.研究结果表明:当流量较小时,随着裂隙开度均值减小、标准差增大,线性系数逐渐增大即水力开度逐渐减小,渗透能力下降,分形维数对其渗透能力的影响较小,并提出了水力开度与开度均值、标准差的经
【机 构】
：
武汉科技大学资源与环境工程学院,湖北 武汉 430081;冶金矿产资源高效利用与造块湖北省重点实验室,湖北 武汉430081
论文部分内容阅读
为了研究岩体粗糙裂隙几何特征与其非线性渗流特性的相互关系,基于裂隙面分形特性提出了三维粗糙裂隙的几何结构表征模型,通过直接求解N-S(Navier-Stokes)方程,研究了不同开度均值、标准差和分形维数对岩体裂隙Forchheimer型渗流特性的影响规律,验证了Forchheimer方程描述流量与压力梯度非线性关系的有效性.研究结果表明:当流量较小时,随着裂隙开度均值减小、标准差增大,线性系数逐渐增大即水力开度逐渐减小,渗透能力下降,分形维数对其渗透能力的影响较小,并提出了水力开度与开度均值、标准差的经验关系式;当流量较大时,水流流态从线性流向非线性流转变,随着开度均值减小、标准差和分形维数的增大,非线性系数增大,临界雷诺数减小,测得Rec范围为11.16～39.3.
其他文献
沉降变形是重要的填埋场稳定化指标,对于稳定化进程的评估具有重要意义,然而,由于氧浓度分布的不均匀,曝气作用下填埋场内生化降解和沉降变形高度耦合且极为复杂,已有厌氧填埋场沉降模型难以适用.建立了考虑厌氧-好氧生化降解、液气运移、多组分扩散和弹塑性-降解骨架变形的填埋场多场耦合三维模型,采用有限体积法和开源计算平台OpenFoam进行编程求解,揭示了垃圾填埋场好氧修复的沉降变形特性.结果表明,曝气易导致填埋场产生显著的不均匀沉降和垃圾体-曝气井相对位移,可高达约0.7 m(模型为10 m×10 m×高15 m
市政污泥的脱水特性与其水分分布特性密切相关,对市政污泥的水分分布特性开展研究具有重要的理论意义。目前测试污泥水分分布曲线采用热重-差热分析方法,该方法中试样量仅有50 mg,测试结果复现性较差。拟提出一种基于持水曲线的市政污泥水分分布测试方法,并构建了新测试方法的理论框架。随后采用渗析法联合相对湿度法测试了市政污泥的水分分布曲线,并与传统的热重差热试验结果进行对比分析。研究结果表明,基于持水曲线的
针对裂隙-孔隙双重介质非线性渗流问题,采用压力交换函数描述孔隙Darcy渗流和裂隙Forchheimer渗流耦合特性,推导了渗流方程有限体积的数值格式,并编制了相应的计算程序.通过与单裂隙和相交裂隙渗流的Frih和Arraras解对比,验证了新方法的合理性.对富水深埋裂隙型围岩隧道非线性渗流问题的计算表明,所提算法对复杂裂隙系统问题具有很强的适用性.进一步分析隧道围岩渗流特征:越接近隧道位置,水压梯度越大,流量也越大;隧道周围水压梯度呈现“底部大,顶部小”的特点,最大相差2.5倍,因此隧道底部的流量大于顶
冻土的抗拉强度参数在涉及拉伸破坏的岩土工程问题中起着重要作用.为研究冻结膨胀土的拉伸特性,采用巴西劈裂试验研究了加载方式、试样高径比、加载速率、温度、干密度和含水率对冻结膨胀土力-位移曲线、抗拉强度的影响.试验结果表明:各试验温度、干密度和含水率工况下,冻结膨胀土试样均呈现为典型的脆性破坏破特征.冻结膨胀土试样的抗拉强度随温度的降低而增大.当试样干密度为最大干密度时,其抗拉强度与温度之间可以采用线性关系来描述.然而,对于干密度小于最大干密度的试样,在试验温度范围内抗拉强度与温度之间的关系更适合用指数函数关
对于截排减压抗浮系统中的减压井群(多井系统),目前除采用数值法进行渗流分析外,尚无实用的简化计算方法,不利于推广使用.鉴于此,提出了简化计算方法:对于圆形止水帷幕内侧均匀分布的多井系统,假定止水帷幕内侧边界水头为常数,通过共形映射推导得到多井系统的水头分布;对于非圆形止水帷幕,可将其等效为圆形近似求解;采用阻力系数法,在考虑止水帷幕透水和绕渗的基础上,将止水帷幕内外侧渗流场串联起来,求解得到总流量.经算例验证,简化算法与有限元法相比结果差距较小,且仅需提供不多的几何参数,即可求得较精确的结果.在排水减压抗
结构性是影响非饱和原状黄土力学变形特征的重要因素,但鲜有从微细观与宏观相结合的角度分析原状与重塑黄土结构性差异的相关报道.以同一物理力学条件下的非饱和原状Q3黄土及其重塑土为研究对象,进行控制吸力和净围压为常数的非饱和三轴剪切试验,并通过微细观扫描以揭示两者结构差异对强度特性的影响机制.试验表明原状和重塑Q3黄土黏聚力c均随吸力增加呈线性增加趋势,且原状土黏聚力大于重塑土;内摩擦角受吸力影响较小,两者差异不大.原状黄土颗粒棱角明显,颗粒间为架空排列且具有良好胶结作用,结构性强并稳定;重塑黄土颗粒棱角浑圆,
宋二祥老师对敝人《稳定安全系数计算公式中荷载与抗力错位影响探讨》[1](以下简称原文)提出了宝贵的指导及讨论意见,非常感谢!rn宋文提出“边坡稳定安全系数的定义......是边坡土体所具有的抗剪强度与保持边坡刚好稳定所需要的强度之比,所以没有抗力与荷载错位的问题”.正如宋老师在其文献[4][2]所指出的,边坡稳定安全系数目前主要有两种定义方法:①为抗滑力矩与下滑力矩之比(可简化为抗力荷载比),相应的稳定安全系数计算方法一般采用单一安全系数法;②即为上述的抗剪强度比,毕肖普、简布等将之定义为滑动面上的抗剪强
《岩土工程学报》2021年第3期刊登了付文光等的论文[1] (以下简称原文).认真拜读后觉得存在极限平衡力学基本概念混淆错误问题需要澄清,避免错误概念影响进一步扩大泛滥.rn抗滑稳定是研究滑动体实际受力情况沿潜在滑裂面剪切滑移破坏的可能性.
为分析尾矿管涌溃坝的演化规律,理清溃坝机理,揭示尾砂流下泄冲击特性,采用现场大型物理模型试验方法对尾矿库管涌溃坝全过程进行试验研究.结果表明:管涌形成冲刷通道,进而出现上部塌落、侧向冲刷的溃坝模式,溃口的发展经历了通道扩大、纵向下切和横向扩展3个过程,并基于此提出了7阶段的溃坝过程;尾砂流下泄速度随距离呈对数型衰减,并基于幂函数形式提出了涵盖冲击速度、密度、埋深的3参数的冲击力模型;尾砂流在坝体近端呈现下切冲刷,远端呈现沉积的特征,在弯道处由于流向转变的过程呈现外侧冲刷掏蚀,内侧沉积淤积的特性,并基于此提
季冻区膨胀土经历的复杂冻融过程会造成土体冻融性能的劣化.相变材料在相变过程中能够以潜热的形式储存和释放大量能量,可用于改良土体的冻融性能.以北疆高寒地区渠基膨胀土为研究对象,室内模拟渠道沿线实际气候条件的冻融循环试验,选用石蜡基液体相变材料(pPCM)和石蜡基微胶囊相变材料(mPCM),对经历冻融循环后不同相变材料掺入量的改良膨胀土进行体积变形试验、无侧限抗压强度试验、DSC热循环试验和SEM电镜扫描试验,结果表明:pPCM在一定程度提高了土体破坏时的韧性;在改善渠基土内部温度场,提升土体的热稳定性方面性