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1.
核废物地质处置、地热开发、石油开采等工程领域都可能涉及稀疏裂隙岩体中的水流-传热过程。现有的裂隙岩体水流-传热理论模型和计算方法基本上都是以平行光滑壁面裂隙模型为基础的,没有考虑裂隙的壁面局部接触对水流、水-岩热交换以及岩体传热的影响。针对粗糙壁面裂隙水流过程,阐述了基于Stokes方程的Reynolds润滑方程及Hele-Shaw裂隙模型,采用MATLAB软件中的PDE工具求解,并与Walsh的等效水力开度公式进行对比;分析壁面局部接触裂隙水流-传热与填充裂隙水流-传热的相似性,提出了瞬时局部热平衡假设的适用条件,并在裂隙局部接触体传热满足Biot数条件的前提下,计算分析裂隙局部接触体与水流之间的局部热平衡时间及其影响因素;在裂隙局部接触体与水流之间满足瞬时热平衡假设的前提下,利用填充裂隙水流-传热的解析解,计算了壁面局部接触裂隙水及两侧岩石的温度分布,并分析了裂隙局部接触面积率、裂隙开度、裂隙水平均流速对岩石温度和裂隙水温度的影响特征,结果表明：（1）在设定条件下,由于裂隙局部接触体与裂隙水流之间的热交换,裂隙水流对其两侧岩石温度的影响范围随接触面积率的增大而减小,裂隙两侧岩石对裂隙水流温度的影响程度随接触面积率的增大而增大;（2）裂隙开度和裂隙水流速对岩石温度和裂隙水温度的影响方式的影响是一致的,即由于裂隙水流量随裂隙开度和裂隙水流速的增大而增大,裂隙水流对其两侧岩石温度的影响范围随裂隙开度和裂隙水流速的增大而增大,裂隙两侧岩石对裂隙水流温度的影响程度随裂隙开度和裂隙水流速的增大而减小。 相似文献
2.
为研究填充裂隙水流速度对岩体温度和应力的影响,选取甘肃北山地区的花岗岩,制作了稀疏非正交裂隙岩体模
型,采用河砂填充裂隙后进行模型试验;并对模型试验进行离散元数值模拟,分析了模型试验所测岩体温度和热应力与数
值模拟结果的差异和原因。结果显示：填砂裂隙强化了裂隙介质的热导能力,无填充时岩体温度和热应力比填砂时低;模
型试验和离散元模拟均表明,岩体温度和岩体应力随裂隙水流速度增大而减小,但是系统达到稳态所需要的时间变短;模
型试验中斜裂隙水流对温度场起主要作用;由于现有3DEC软件不能考虑水的热物性参数随温度的变化,进而产生自然对
流换热,斜裂隙水流和靠近热源侧的竖裂隙水流对温度场起主要作用。 相似文献
3.
填砂裂隙岩体渗流传热模型试验与数值模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
选取中国高放射核废物地下处置库重要预选场区--甘肃北山地区的花岗岩,加工组合成规则裂隙岩体,将垂直裂隙用粒径为0.5～0.63 mm的砂土填充,进行了裂隙水渗流传热试验;对模型试验进行了数值模拟,进而计算分析了热源温度、裂隙水流速和裂隙开度变化对裂隙岩体模型稳态温度场的影响。模型试验表明,当热源温度维持在120 ℃时,裂隙水仍无相变,裂隙岩体模型稳态温度场分布规律与热源温度为95 ℃时一致;热源温度越高,热源的水平影响距离越大,模型达到稳态需要的时间越长;裂隙填砂加强了裂隙两侧岩石之间的热传导,热源的水平影响距离和模型到达稳态需要的时间均明显大于无填充裂隙岩体模型的情况。模型试验得到的岩体模型温度场与数值计算得到的岩体模型温度场规律一致。试验过程中裂隙岩体模型在边界上存在一些热量散失,无法与数值计算中的绝热边界条件等同,致使试验数据低于数值计算值,并且热源温度越高,两者之间的差异越大。模型试验和数值计算均表明,邻近热源侧的裂隙水渗流对模型的温度场分布起控制作用,而远离热源侧的裂隙水渗流则主要影响该侧的边界温度和模型达到稳态所需要的时间。数值参数敏感性分析表明,裂隙水流速与裂隙开度越大,裂隙水对水平传热的阻滞作用越明显。 相似文献
4.
裂隙-管道介质泉流域水文地质模拟试验 总被引：2，自引：0，他引：2
为了深入认识岩溶泉流域的流量过程影响因素和作用机制,以西南岩溶泉流域水文地质概念模型为原型,建立了实验室尺度下的裂隙-管道介质物理模型和数值模型。选取补给雨强、泉口直径、落水洞与开采井的位置作为影响因子,模拟了泉流量过程。试验结果表明:单次降水试验可以观测得到泉流量增加、平稳波动和衰减共三个阶段;同一泉口直径条件下,补给强度对泉流量衰减系数的影响极小,直径为3,4,5,7 mm的泉口直径对应的衰减系数分别为0.003 6,0.006 7,0.011 5,0.012 9,泉口直径与衰减系数呈近似对数关系;落水洞汇流水量占泉流量的比例远大于裂隙;2~3 mm是微小裂隙与较大裂隙的过渡区域,两种类型的介质泉流量过程差异明显;开采井分别位于泉口附近、模型中间位置和落水洞时,泉流量衰减系数依次减小。 相似文献
5.
为研究填充裂隙水流速度对岩体温度和应力的影响，选取甘肃北山地区的花岗岩，制作了稀疏非正交裂隙岩体模
型，采用河砂填充裂隙后进行模型试验；并对模型试验进行离散元数值模拟，分析了模型试验所测岩体温度和热应力与数
值模拟结果的差异和原因。结果显示：填砂裂隙强化了裂隙介质的热导能力，无填充时岩体温度和热应力比填砂时低；模
型试验和离散元模拟均表明，岩体温度和岩体应力随裂隙水流速度增大而减小，但是系统达到稳态所需要的时间变短；模
型试验中斜裂隙水流对温度场起主要作用；由于现有3DEC软件不能考虑水的热物性参数随温度的变化，进而产生自然对
流换热，斜裂隙水流和靠近热源侧的竖裂隙水流对温度场起主要作用。 相似文献
6.
裂隙对喀斯特水流起着重要控制作用。选取具有垂向与水平向交叉裂隙的岩石剖面,做单环注水入渗试验,基于Navier-Stokes(N-S)方程组建立入渗水流数值模型,运用试错法,以实测单环水位变化为目标推求裂隙水力隙宽,计算入渗水量在不同裂隙中的比例;利用立方定律,估计出裂隙饱和渗透系数,基于地下水流连续性方程构建裂隙水流数值模型;比较两种数值模型计算结果。模拟结果表明:N-S方法推求的裂隙等效水力宽度远小于实测裂隙宽度;裂隙水流大部分沿垂向裂隙下渗,但也有部分水流沿横向裂隙渗流;立方定律与N-S方法数值模拟结果差异不大,前者估计的裂隙下渗率稍小于后者,相对而言,N-S方法能更精确地描述裂隙水流运动过程。 相似文献
7.
8.
单一裂隙动水注浆扩散模型 总被引：3，自引：0，他引：3
通过理论推导建立了单一裂隙动水注浆扩散模型,用计算机对单一裂隙动水注浆扩散模型进行编程和分析,试验验证该注浆扩散模型是合理的。研究结果表明,单一裂隙动水注浆在注浆前期浆液扩散面积呈圆形而在注浆后期浆液扩散面积呈椭圆形;浆液扩散半径与浆液黏度成反比,与裂隙开度和注浆压力成正比;水流流动有利于浆液沿顺水流方向扩散而抑制浆液沿逆水流方向扩散;水流流速增大或减小到一定程度时浆液扩散半径受水流流速的影响程度将逐渐减小;水流流动对逆水流方向扩散半径的影响程度大于顺水流方向扩散半径的影响程度;浆液扩散半径受水流流速影响最大,受裂隙开度影响次之,受注浆压力和浆液黏度的影响相对较小 相似文献
9.
《岩土力学》2020,(2)
考虑裂隙水流与岩体开裂之间的相互作用,在含裂隙单元的附加节点上引入反映裂隙局部特性的附加函数,然后基于考虑裂隙面水压力作用的虚功原理推导出了采用扩展有限元法分析水力劈裂问题的控制方程,给出了裂隙水流与岩体开裂相互作用的扩展有限元实现方法,并采用该法对岩石试件与压力隧洞在裂隙水压作用下的开裂过程进行了数值模拟。数值计算结果表明:岩石试件裂纹内水压变化规律与试验结果相吻合;裂隙长度较小时,裂隙的存在对压力隧洞周围岩体应力、位移场的影响较小,随着裂隙的扩展,其影响范围将逐步扩大;水力劈裂对隧洞的径向位移影响较小,而对环向位移的影响较大,考虑水力劈裂耦合分析得到的环向位移要大于不考虑裂隙内水压分析得到的结果。 相似文献
10.
《岩土力学》2021,(2)
考虑裂隙水流与岩体开裂之间的相互作用,在含裂隙单元的附加节点上引入反映裂隙局部特性的附加函数,然后基于考虑裂隙面水压力作用的虚功原理推导出了采用扩展有限元法分析水力劈裂问题的控制方程,给出了裂隙水流与岩体开裂相互作用的扩展有限元实现方法,并采用该法对岩石试件与压力隧洞在裂隙水压作用下的开裂过程进行了数值模拟。数值计算结果表明:岩石试件裂纹内水压变化规律与试验结果相吻合;裂隙长度较小时,裂隙的存在对压力隧洞周围岩体应力、位移场的影响较小,随着裂隙的扩展,其影响范围将逐步扩大;水力劈裂对隧洞的径向位移影响较小,而对环向位移的影响较大,考虑水力劈裂耦合分析得到的环向位移要大于不考虑裂隙内水压分析得到的结果。 相似文献
11.
Qiufang He Pingheng Yang Wenhao Yuan Yongjun Jiang Junbin Pu Daoxian Yuan Yinglun Kuang 《Hydrogeology Journal》2010,18(5):1281-1289
The Qingmuguan subterranean river system is located in the suburb of Chongqing, China, and it is the drinking water source that local people downstream rely on. The study aims to provide a scientific basis for groundwater protection in that area, using a hydrogeological framework, tracer tests, hydrological online monitoring, and hydrochemical and microbiological investigation, including heterotrophic plate count (HPC) and the analysis of denitrifying bacteria (DNB) and nitrobacteria (NB). The tracer tests proved simple and direct connections between two important sinkholes and the main springs, and also proved that the underground flows here are fast and turbulent. DNB and NB analyses revealed that the main recharge to the underground river in the dry season is the soil-leached water passing through the fissures of the epikarst, while in the rainy season, it is the surface water flow through sinkholes. The hydrochemical and microbiological data confirmed the notable impact of agriculture and sewage on the spring water quality. In the future, groundwater protection here should focus on targeted vulnerability mapping that yields different protection strategies for different seasons. 相似文献
12.
锦屏普斯罗沟坝址右岸地下水连通试验 总被引：7，自引：0，他引：7
连通试验证明普斯罗沟溪水与PD07、PD47、PD01、PD29及其邻近泉存在水力联系。地下水涌水点的分布受T2-3z^2(4)层和NW向张性裂隙带控制。涌水点水的电导率曲线具双峰特征，揭示右岸地下水系统具岩溶管道与岩溶裂隙双重并联型特征。右岸坝肩内地下水水力坡度较大，且裂隙及岩溶裂隙通道较为发育。普斯罗沟沟水是右岸坝肩地下水的重要补给源，但并非右岸坝肩地下水的唯一补给源，可能还存在其他补给源，锦屏山断裂属于区域性的导水带，通过该导水带有一定量的地下水从其南侧的解放沟方向越过普斯罗沟潜入了右岩坝肩。 相似文献
13.
James H. Wiersma Ronald D. Stieglitz Dewayne L. Cecil Glenn M. Metzler 《Environmental Geology》1986,8(1-2):99-104
Door County, Wisconsin, is a region of karst topography underlain by Silurian dolomite bedrock. Numerous sinkholes intercept
much of the surface runoff and act as sites for direct groundwater recharge. The clay-rich and impermeable Upper Ordovician
Maquoketa formation separates the dolomite aquifer from the deeper aquifers and appears to be a factor in groundwater circulation
and karst formation Thin glacial drift and Quaternary materials overlie the dolomite and are hydrologically connected with
it
The interactions of surface and groundwater, and the role of solution features in water interchange were studied in a small
drainage basin. This basin contains several large sinkholes and a nearby spring complex Mapping identified many additional
sinks and swallets in surface drainage routes Water flowing into two sinks was traced and found to have a residence time of
several hours. Water flowing into sinkholes and from the spring was sampled to identify the quality and seasonal trends in
composition of the shallow groundwater Water quality parameters monitored include magnesium, sodium, potassium, chloride,
phosphorous, nitrate and ammonia, nitrogen, alkalinity, pH, turbidity, and specific conductance. Nitrate levels were found
to increase 5 to 6 times during periods when there was zero input through sinkhole recharge sites. Nitrate levels approached
the 10 mg/l NO3
−-N limit set by the U.S. Public Health Service for drinking water
In this basin sandy soils are most susceptible to sink development, whereas clay-rich soils have a lesser number of sinks.
It appears, however, that a network of bedrock solution features exists under all soils The loss of soil into sinkholes has
impacted groundwater quality and reduced agricultural productivity through a reduction in tillable acreage and water retention
capacity. 相似文献
14.
专家一般认为东高地地区寒武系岩溶裂隙水的补给来源以上游的佣向径流为主,与第四系地下水没有明显的水力联系;通过近来地下水位动态监测和岩溶裂隙水的同住素成分研究,我们认为寒武系岩溶裂隙水与第四系地下水之间有着明显的水力联系。 相似文献
15.
The analyses focusing on formation mechanism of Nanzhangzhuang ground fissure in Hengshui City,China 
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下载免费PDF全文 The paper focuses on the formation of Nanzhangzhuang ground fissure through emphatically analysing factors including the intersection fault dislocation, the deep ground-water over-exploitation together with the landform and lithology features. Features of the ground fissure are explained in detail after describing the geological setting in the study area. The paper also provides dynamic mode of the ground fissure formation via force analysis of the soil body unit at ground fissures. Conclusions can be drawn that the stress state of soil bodies changed with the activities of two intersection faults, namely Hengshui fault and Hubei fault. In addition, the stress fields control the development of ground fissure. The deep groundwater in Hengshui area dropped considerably in recent years, to be precise, the water elevation of deep groundwater dropped from -26 m to -94 m by 2010 at the centre of groundwater funnel. The over-exploitation of deep groundwater in Hengshui area enlarged the ground fissures. The data concerning shallow borehole show that the vertical lithology mainly consists of silt, silty clay and silty sandy soil, which all belong to the middle-compressed soil. The lateral extension of the soil bodies occur with pumping and tectonic creep, and the clay layers on both sides of the cracks can stay upright. Thus the ground fissure came visible. 相似文献
16.
Great tritium ages explain the occurrence of good-quality groundwater in a phreatic aquifer of an urban area, Lublin, Poland 总被引：1，自引：0，他引：1
The phreatic aquifer of the Lublin chalk in the watershed of the Bystrzyca River, eastern Poland, is characterized by waters
of good quality. Its hydraulic conductivity is related to a fissure network of low porosity, as much as 0.006 at the outcrops.
The good quality of water in this urban setting is surprising because, according to estimates based on Darcy's law, a high
seepage velocity would be expected, resulting in rapid transport of pollutants in the aquifer. However, tritium sampling reveals
that the mean ages range from about 55 to 92 years in four cases, and about 250 to 350 years in 11 cases. One sampling site
is free of tritium, which indicates an even greater age. Such great ages can be explained only by a retardation of solute
transport due to matrix diffusion, that is, an exchange between mobile water in the fissures of low porosity and stagnant
water in the matrix of high porosity. The delay factor is given as the ratio of total porosity to fissure porosity. In consequence,
all types of dissolved constituents and, to some degree, fine suspended matter are delayed in their transport to springs and
wells. In addition, non-conservative constituents have longer times to sorb, react, and decay than in the case of transport
without a dominant influence of matrix diffusion. Though pollutants are greatly delayed, their accumulation in the matrix
and slow diffusion into the fissures contribute to their persistence in groundwater. Regional values of hydraulic conductivity,
estimated from tritium ages and known matrix porosity, agree reasonably well with the values known from pumping tests, which
supports the interpretation of a dominant influence of matrix diffusion on solute transport.
Electronic Publication 相似文献
17.
淮北平原降雨入渗补给系数随地下水埋深变化特征 总被引：1，自引：0，他引：1
水文地质参数对地下水资源评价起着至关重要的作用。其中,降雨入渗补给系数是影响浅层地下水水量、水质的重要参数。它对研究区域水量转化和水量平衡也十分重要。但是由于受降雨量、土壤类型、植被、地下水埋深等诸多因素的影响,准确判断降雨入渗补给系数存在很大困难。如果没有考虑这些因素的影响,尤其是降雨量和地下水埋深的影响,所推求的降雨入渗补给系数就会存在较大误差。结合安徽省淮北平原区五道沟水文实验站观测的降雨量、地下水补给量、地下水水位资料,利用两种不同的方法推求了不同降雨量等级的次降雨入渗补给系数。根据统计学理论研究了不同降雨量条件下,次降雨入渗补给系数随地下水埋深变化的分布规律,建立了次降雨入渗补给系数与地下水埋深的回归模型,并进行了相应的检验。研究表明,在控制地下水埋深的条件下,次降雨入渗补给系数随地下水埋深的变化符合指数分布;在地下水位自由变动的条件下符合伽玛分布。 相似文献
18.
位于云贵高原面上宣威岩溶断陷盆地北东部的格宜镇,地貌类型为岩溶丘峰谷区,广泛分布碳酸盐岩地层,由于岩石建造和外地质应力的复杂性,在强烈的溶蚀作用下形成了多种多样的地貌形态,既有溶蚀形成的溶洞、洼地、谷地、落水洞等地表岩溶地貌,又有地下河管道等。通过水文地质学、岩溶学方法,对湖泊型串珠状湿地的构造、水文地质、岩溶发育特征进行研究,云贵高原面上串珠状岩溶湿地演化过程经历了地壳抬升期、南地壳稳定期、地壳再次抬升期三个阶段,在新构造运动作用下,由于地壳抬升,侵蚀基准下切等原因,岩溶管道在漫长的时间内垮塌、淤泥堵塞及岩溶发育的不均匀条件下了形成地表串珠状湿地。针对目前湿地面积的不断萎缩、减小问题,提出了具体的保护建议。 相似文献
19.
衡水地区地裂缝空间发育特征与地下水位降深关系 总被引：1，自引：0，他引：1
通过浅层地震法及高密度电阻率法物探对河北衡水地区最近发现的3条地裂缝调查,探明了地裂缝地下发育深度、宽度、倾向等,发现地裂缝在地表与地下发育特征有明显不同：地表以一条地裂缝存在,在地下深处则以裂缝带发育,裂缝带两侧裂缝埋深不同,地下裂缝形态表现为上窄下宽。对该地区深层钻探、水文地质和多年地下水开采等资料分析表明,该地区的地裂缝是地质历史时期地质构造活动产物,开采深层地下水等资源则是促使地裂缝发展的主要原因。通过对不同地点地裂缝发育深度与近36年以来地下水水位降深的关系分析,结果显示：不同地区地裂缝发育深度与相应深层地下水水位降深呈线性关系。研究成果对地裂缝机理研究及预防开采深层地下水对地质环境的影响具有指导作用。 相似文献
20.
娘子关泉水流量的系统理论分析 总被引：6，自引：2，他引：4
娘子关泉水是一个岩溶裂隙泉水,位于山西省娘子关附近。它的多年平均流量12.6立方米/秒,泉域面积3,560平方公里。娘子关泉水是中国最大的泉水之一。 泉水的数学模型可以写作: Q_t=sum from i=k to n P_(t-i)W_(i+a) 式中,Q代表泉水流量(立方米/秒);P代表降水量(毫米);W代表权系数;a代表流量误差(立方米/秒),t代表时间(年)。 利用泉水流量和降水量的观测资料,运用电子计算机,我们得到权系数:W_0=0.00364;W_1=0.00781;W_2=0.00646;W_3=0.00476;W_4=0.00522;W_5=0.00524;W_6=0.00423;W_7=0.00238;a=-0.002立方米/秒。 考虑到娘子关泉水流量与7年内的降水量关系最密切,参考区域性水文地质参数,我们计算地下水流速为10公里/年,地下水库调节库容为14立方米亿,含水层的给水度为0.0023,含水层的渗透系数为10.5米/昼夜。 另外,我们可以利用下式予报娘子关泉水流量: Q_t=0.00364P_t+0.00781P_(t-1)+0.00646P_(t-2)+0.00476P_(t-3... 相似文献