1、裂隙岩体水力传导系数的研究,提纲,前言 裂隙岩体的定义及其分类 拟合水力传导系数曲线 裂隙岩体水力传导系数的研究 结论,前言,1.国内外研究现状近20年来，因大型水电工程建设、深层石油开采、核废料安全处置和水库诱发地震等领域的建模需要，正确描述裂隙岩体的水力传导系数是进行渗透特性和水力耦合分析的关键环节。目前,岩体裂隙渗流的数学模型大致可概括为:连续介质、非连续介质、双重介质数学模型。,2.常见研究裂隙岩体水力学的方法（1）有限元法 （2）边界元法 （3）离散元法 （4）最小二乘法,裂隙岩体的定义及其分类,1.定义 天然岩体内部含有大量不规则分布的裂隙, 裂隙岩体的结构由两部分组成，一部分是裂
2、隙面的起伏程度，另一部分是裂隙面的张开度,即裂隙面上下盘的法向距离。 2.分类 在本文中我们根据裂隙面的特征将其分为粗糙裂隙面（单一和非单一裂隙面）、充填裂隙面岩体。,用最小二乘法拟合水力传导系数曲线,1.水力传导系数的公式式中： 为裂隙的水力传导系数；g为重力加速度；b为裂隙的宽度； 为水的动力粘滞系数。,1.水力传导系数的公式式中： 为裂隙的水力传导系数；g为重力加速度；b为裂隙的宽度； 为水的动力粘滞系数。,2.最小二乘法原理设有n对互相独立的观测值 我们视这些点的连线大致接近于一条直线，这个关系可表达为 。为了便于分析讨论，我们可以选取常数a、b，使各个离差 的平方和 最小来保证每个离
3、差 的绝对值都很小，这种根据偏差的平方和最 小的条件来选取常数a、b的方法叫最小二乘法。,3.用最小二乘法拟合水力传导系数的经验公式 根据数据和最小二乘法拟合曲线的程序可得图像如下：,裂隙岩体水力传导系数的研究,由于用水力传导系数公式不能直接体现影响裂隙岩体传导系数的因素，故我们用有效隙宽和平均隙宽的比值来研究传导系数。我们分以下几类研究。 1.粗糙裂隙面中水流特征 （1）单一裂隙水流 根据形状不同我们主要研究楔形和正弦形状壁面。,楔形单一裂隙水流 模型： 公式： 其中 为裂隙的平均隙宽， 为裂隙的有效隙宽 。,正弦摆动壁面单一裂隙水流 模型： 公式：其中 （ ）为反映粗糙度的特征高度 ， 且
4、 ， 为裂隙的平均隙宽， 为裂隙的有效隙宽 。,另外，以下是后文要用到的经验公式： Louis的经验公式：PatriCheng的经验公式：,（2）非单一裂隙水流楔形裂隙面非单一水流 模型： 公式：其中 为均方差， 为平均隙宽， 为有效隙宽。,正弦摆动裂隙面非单一裂隙 模型： 公式：其中 为平均隙宽, 为有效隙宽。,2.粗糙传导系数讨论图像 （1）楔形壁面裂隙按上面给出的公式计算的和 关系图x= y1= y2= y3=y4=y5= Louis公式,（2）楔形壁面裂隙按上面给出的公式计算的和 的关系图x= y1= y2= y3=y4=y5=,（3）正弦摆动壁面按上述公式计算的 与 的关系图x= y1= y2= y3=y4=y5= Louis公式,3.充填裂隙面的水力传导系数的研究因为充填裂隙面的水流特性比较复杂，可仿照粗糙裂隙面水流进行研究，所以在此不再进行详细论述。,结论,1.拟合发现经验公式具有适用性和正确性； 2.对粗糙单一裂隙面水流,有效隙宽比平均隙宽小,有效隙宽值依赖于裂隙平均隙宽的均方差。当均方差较小时,Louis公式适用； 3.对粗糙非单一裂隙面水流, 有效隙宽存在上界和下界。有效隙宽值不仅依赖于裂隙平均 隙宽的均方差,还与水流阻力状态有关；4.无论是单一还是不单一的粗糙裂隙水流其水力传导系数均依赖于裂隙平均隙宽的均方差。,谢谢！,
