粗糙交叉裂隙非线性渗流特性研究
蔡佳豪1
郤保平2
董赟盛1
张宜虎3
丁长栋3
刘倩3
1.太原理工大学 矿业工程学院,山西 太原 0300242.太原理工大学 矿业工程学院,山西 太原 030024;太原理工大学 原位改性采矿教育部重点实验室,山西 太原 0300243.长江科学院 水利部岩土力学与工程重点实验室,湖北 武汉 430010
摘要：交叉裂隙是构成岩体裂隙网络的重要部分,研究交叉裂隙的渗流特性对揭示岩体整个裂隙网络的渗流规律具有重要意义.通过建立交叉裂隙数值模型,设置不同的裂隙粗糙度(Joint Roughness Coefficient,JRC)和交叉角度,求解Navier-Stokes方程,研究交叉裂隙的非线性渗流特性.结果表明:交叉裂隙的水力梯度与流量呈现出非线性关系,均可以用Forchheimer方程拟合;裂隙粗糙度对交叉裂隙的非线性渗流特性影响显著,随着粗糙度的增大,临界雷诺数Rec减小,非达西系数β减小.对局部流动状态进行分析,发现流体流经交叉点后存在明显的偏流效应,水流偏向压力小、速度大的方向,通过计算出口流量比重,验证了这一现象的存在.比较不同初始流动方向下的最大速度和压力,发现渗流方向对交叉裂隙渗流特性有显著影响.
关键词：岩石交叉裂隙粗糙度非线性渗流临界雷诺数Forchheimer方程
分类号：TD745(矿山安全与劳动保护)TU45(土力学、地基基础工程)
资助基金：国家自然科学基金(U24A2089)国家自然科学基金(51874207)山西省自然科学基金(202303021211042)山西省自然科学基金(202303011222006)中央级公益性科研院所基本科研业务费项目(CKSF2023319/YT,CKSF2023310/YT,CKSF20231027/YT)
论文发表日期：2025-04-30
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：8( 145-152 )
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