基岩三维流数学模型求解的广义差分法及应用

白垩系基岩孔隙裂隙承压含水层为研究区地下水主要含水层之一,水文地质模型概化为各项异性非均质.根据地下水系统运动规律及分布特征建立三维非稳定流数学模型,采用广义差分法对其求解,并以长春市区为例对模型进行识别验证.结果表明,计算模型与实际水文地质条件比较接近,计算水位与实测水位相吻合;为研究区地下水系统可持续管理提供了科学理论依据.     

第三部分：水压致裂法及原生裂隙水压致裂法

1引言 1．国际岩石力学学会关于应力估算方法所给出的四个新建议主要包括以下四个部分： 第一部分：岩石应力估算策略; 第二部分：套芯应力解除法;     

辽河盆地葵花岛构造裂隙发育的有限元模拟

利用精细地震剖面解释方法和平衡剖面正演技术建立葵花岛构造有限元模拟的地质模型,在此基础上利用构造裂隙发育的有限元法模拟技术提出了葵花岛构造在模拟应力场情况下,裂隙发育最有利的地区是葵花岛构造西侧边界断层下盘的东营组三段,并指出了葵花岛构造西部断裂西侧东营组三段的断鼻构造和葵花岛构造的深层--沙河街组一段的圈闭构造是葵花岛构造进一步勘探的方向。这项研究对指导辽河油田的油气勘探具有重要意义。     

裂隙岩体等效力学参数结构效应的计算机模拟试验研究

为研究裂隙岩体结构效应对其等效力学参数的影响,引入基于离散元的合成岩体技术,通过可控的改变三维岩体结构网络中的结构参数,制作相应的合成岩体试件,开展计算机模拟试验研究。结果表明：随岩体中裂隙体积密度增大,裂隙的变形参数和强度参数随裂隙密度增加而减少,其中等效弹性模量对结构面密度变化最为敏感;随岩体中裂隙倾角增加,岩体等效弹性模量随之单调增加,且等效弹性模量的离散程度（标准差）随倾角增加而减小,而各强度参数指标则先减少而后增加,形成一个U形变化规律;岩体等效力学参数均随结构面尺寸增加而减小,同时等效力学参数的离散程度（标准差）随结构面直径增加而增加,其中单轴抗压强度指标变化最为敏感;岩体等效力学参数对裂隙尺寸和产状的离散程度不敏感。该研究结论可为其他结构效应研究提供一种新思路。     

花岗岩断裂带原状裂隙岩水力特性试验研究

渗透系数作为含水介质渗流测评关键指标,其变异性造成裂隙岩体地下水流动及溶质运移不确定性,影响硬岩处置库高放废物迁移、扩散等关键问题评估。针对我国高放废物处置库甘肃北山预选区旧井块段花岗岩体,以中尺度控水断裂构造为研究对象,采用非标试件渗透装置捕捉原状裂隙岩显式渗流外参分析导水性差异;染色剖分裂隙岩提取隐式过流内参重构过流网络以识别优势渗径。研究结果表明：十月井断裂损伤带内存3组裂隙,其中Ⅰ组裂隙占优的原状岩渗透系数普遍高于10?4 cm/s量级,导水能力最强;Ⅱ组裂隙占优的原状岩渗透系数介于10?5～10?4 cm/s量级,导水能力居中;Ⅲ组裂隙占优的原状岩渗透系数普遍低于10?5 cm/s量级且多介于10?6～10?7 cm/s之间,导水能力最弱。P-Q曲线显示此类大尺寸不规则裂隙岩水流状态多表现层流型、充填型及冲蚀型特征,其中岩样4、6、10～12呈层流型特征;岩样2、7呈充填型特征;岩样1、5、8、9、13、14则呈冲蚀型特征,冲蚀、充填、层流型曲线特征岩样其导水性能逐步递增。     

深部开采底板岩体卸荷损伤的强扰动危险性分析

为研究深部高应力岩体强烈的卸荷效应扰动底板破坏并诱发突水的危险性,根据卸荷力学理论,研究了深部开采卸荷对底板扰动破坏的影响,运用离散元软件计算了深部开采底板卸荷损伤的强扰动特征,基于三轴卸荷试验及损伤因子概念推导了卸荷量与损伤因子的关系,获得了底板岩体卸荷的扩展破坏条件,划分了底板卸荷扰动分区,分析了深部开采底板岩体卸荷损伤破坏的强扰动危险性。结果表明：随采深增加,底板卸荷起点及卸荷应力增加,卸荷量却降低,而深部开采较小的卸荷量便造成底板严重损伤破坏;岩体卸荷量越大,卸荷速率、位移量及渗透系数越高,越易致其扩展破坏;裂隙倾角及水平应力与垂直应力比值越小,越易满足底板岩体卸荷的扩展破坏条件。     

张开穿透型单裂隙岩体三轴卸荷蠕变特性试验

高应力条件下较多岩体工程在开挖卸荷过程中表现出显著的时效变形特征。为研究裂隙岩体在卸荷状态下的蠕变特征,以锦屏I级水电站大理岩为原样制备模型试样,开展了恒轴压分级卸围压三轴卸荷蠕变试验。试验结果表明：试件在破坏时对应应力差最小的是倾角为30°裂隙试样,其次为倾角为60°裂隙试样,倾角为90°裂隙试样最大。从破坏形式来看,完整试件与倾角为90°裂隙试件均呈整体剪切破坏模式,倾角为30°和60°裂隙试件均从裂纹尖端扩展至破坏。变形特征方面,均可采用Burgers模型对各裂隙试样不含加速蠕变阶段的蠕变曲线进行拟合,试样在不同裂隙类型和应力水平下的变形特点则通过参数数值加以区分。该结论与Lemaitre应变等效原理和Sidoroff能量等价原理中有关损伤材料和无损材料间相关关系的基本观点一致。基于此,提出了裂隙岩体损伤蠕变模型,该模型建立了完整岩石与裂隙岩体间的相关关系,对裂隙岩体时效变形特征的进一步研究具有较好的参考价值。     

辽河盆地东部凹陷含气孔、裂隙火成岩地层斯通利波响应特征

为了有效地识别和评价裂缝性地层,对辽河盆地东部凹陷地区含气孔、裂隙地层的单极子阵列声波测井数据进行了斯通利波波场分离（中值滤波）和希尔伯特黄变换（HHT）。研究表明：裂隙和油气通常会使斯通利波的能量衰减（主要发生在高频）、主频下降和到时滞后,这三者具有相关性;裂隙会使反射斯通利波能量增强,反射系数变大;高频和低频斯通利波的比值简称为能量比,能量比接近零时对应渗透性裂隙地层,能量比较小但有一定数值时可能对应渗透性孔隙地层;固有模态函数保留了原始数据固有的物理特性,HHT幅值谱从时间和频率两个方面突出了阵列声波的动力特性。实测数据的傅里叶变换和HHT均能对储层性质进行一定的评价,HHT放大了阵列声波信号对于地层性质的敏感程度,易于研究的分析对比。     

光透法定量粗糙裂隙生物堵塞下的隙宽

基于光透法定量测量裂隙隙宽的原理及在两相流中的应用,设计了一组二维粗糙裂隙模拟装置研究微生物在裂隙地下水系统中的运移行为,首次定量研究了生物堵塞过程中隙宽及分布的变化。研究结果表明:微生物大多以离散菌簇状形态存在,未能形成明显的连续生物膜,不同空间位置微生物分布具有一定的随机性,本试验中微生物接种和营养注入方式决定了微生物集中分布在裂隙底部区域;微生物生长造成裂隙平均隙宽的下降(从1.181 μm降低为1.086 μm,下降8.04%),此外,基于光透法测量的不同空间位置隙宽(除2个点外)在微生物生长过程中都有所下降,两次微生物接种后点2处隙宽下降最明显(从1.275 μm减少到1.081 μm),下降了194 μm,约为15.22%。光透法作为一种高效无损的室内监测手段,将其应用于裂隙介质的生物堵塞尤其是定量计算生物膜厚度的研究中,对裂隙中生物堵塞研究具有重要的参考意义。     

不同补给条件下裂隙-管道介质间水流交换的示踪试验研究

为探究岩溶含水系统中裂隙-管道介质间不同补给方式下水流交换情况,在实验室内借助高精度摄像仪和有色示踪剂对其进行可视化观测。设计多组试验对单独补给裂隙、共同补给、裂隙和落水洞分开同时补给三种补给方式下水流交换情况进行探讨,从而定性地分析水流交换情况。试验结果表明:落水洞对裂隙水扩散的影响随裂隙距离落水洞的距离增大而减小;相较于共同补给情况,单独补给裂隙情况下落水洞对裂隙水扩散影响较大;在分开同时补给情况下裂隙与落水洞补给水量相同时,仅呈现裂隙对落水洞的单向补给。