一种非稳态气体渗流条件下岩石渗透特性参数计算方法及应用

提出了一种非稳态渗流条件下岩石材料气体渗透特性参数的计算方法。首先将气体滑移方程代入非稳态渗流偏微分方程,利用Picard-Newton差分迭代格式建立非稳态渗流方程的数值解。基于此数值解,对非稳态渗流气压变化曲线进行拟合,利用最小二乘原理反算确定最优的绝对渗透率和滑移因子。算例表明,计算稳定收敛,对步长和随机误差不敏感,同时能够准确捕捉渗透性能参数的微小变化。最后,利用该方法成功测试了位于中国高放废物处置首选预选区的甘肃北山坑探设施硐室掌子面花岗岩的气体渗透特性。提出的方法所需输入数据的获取手段简单,核心算法便于数值实现,可以应用于地下工程围岩的气体渗透性能测试。     

节理迹线中点密度修正方法的探讨

节理迹线中点密度是描述岩体露头节理分布特征的重要指标。由于露头或测窗尺寸的限制、节理迹长的差异以及露头面和节理面夹角的变化,常规的迹线中点密度计算方法通常包含尺寸、截长和角度误差。本文首先介绍了截长、尺寸和角度误差的修正原理,继而将角度误差修正系数引入到关联点密度计算方法中,提出了凸面测窗条件下同时修正截长、尺寸和角度误差的迹线中点密度计算方法。利用三维节理网络建模技术,模拟生成不同方位、不同大小和不同形状的测窗,系统分析了尺寸、截长和角度误差对迹线中点密度的影响,验证了新方法的有效性。最后,针对我国高放废物地质处置北山坑探设施的硐口岩体露头,实现了节理迹线中点密度分析。上述算例和应用表明,新方法可以有效地修正截长、尺寸和角度误差,可以为估算岩体节理分布密度提供更为可靠的依据。     

考虑温度影响的花岗岩蠕变全过程本构模型研究

以北山花岗岩为研究对象,采用MTS815岩石力学试验系统开展不同温度条件下的蠕变特性试验研究。考虑温度对花岗岩特征参数的影响,结合岩石蠕变破坏过程中的损伤演化规律,提出了一种新的高温损伤流变元件。通过将高温损伤流变元件代替经典西原模型中Newton元件的方法,构建了能够描述不同温度条件下花岗岩蠕变全过程的本构模型。分析了不同温度条件下花岗岩单轴蠕变试验结果,确定了模型参数,获得了温度对花岗岩蠕变关键参数的影响规律。通过对花岗岩高温蠕变模型进行参数敏感性分析,揭示了弹性模量、黏性系数等关键参数对花岗岩蠕变特性的影响规律,并验证模型在不考虑温度及损伤的影响条件下可退化为经典西原模型。研究表明,建立的花岗岩高温蠕变本构模型可以准确地描述花岗岩典型蠕变全过程的3个阶段,尤其是加速蠕变阶段。黏性系数受损伤的影响越大,花岗岩的稳定蠕变阶段越短,越容易发生加速蠕变。