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基于温度测量的分布式光纤渗漏监测技术机理探讨 总被引：1，自引：0，他引：1
在简述分布式光纤传感技术测温原理的基础上,从三维微元体传热过程出发,推导了具有渗漏和内热源的多孔介质传热微分方程,给出了基于温度测量的分布式光纤渗漏监测技术的不同监测方法的监测方程。最后,从持续线热源的角度,阐述了分布式光纤监测渗漏的基本原理 相似文献
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为弥补当前河岸带水热交换模拟对土体非均质传热考虑不足的缺陷,在饱和-非饱和渗流及多孔介质传热理论基础上,引入土体有效导热系数模型,构建考虑土体非均质传热的河岸带水热耦合模型。结合COMSOL软件的特点,给出河岸带水热耦合模型的实现方法及求解流程,并通过河岸带温度和水位原型观测资料验证和对比分析不同有效导热系数模型下河岸带水热耦合模型的模拟效果。结果表明:与传统不考虑土体非均质传热方法相比,该模型能够较好地反映河岸带水热交换过程。此外,基于Johansen有效导热系数模型的河岸带水热耦合模型模拟效果表现最佳,模拟结果与前人试验结果一致。研究成果可为河岸带水热交换及污染物迁移过程的深入研究提供技术支撑。 相似文献
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泥浆是一种用途广泛的工程浆液，在工程施工过程中会渗流进入地层，给工程带来一定的影响。为深入研究泥浆的渗流机理，把地层模拟为多孔介质，泥浆模拟为能更全面地反映其流变性能的赫巴流体，基于分形理论，建立赫巴流体在多孔介质中的渗流模型。基于渗流模型计算结果，详细分析压力梯度、流性指数、稠度系数及孔隙率等参数对多孔介质中赫巴流体瞬时平均流速的影响，指出流速变化与压力梯度、流性指数及稠度系数的变化均呈幂指数关系，与孔隙率变化呈二项式关系，且流性指数是一个影响赫巴流体渗流速度的极敏感因素。渗流模型计算结果为相关工程中泥浆方案的设计与施工奠定了一定的理论基础。 相似文献
4.
[摘 要] 在水合物勘探开发过程中,钻井液除常规作用外,还必须具有抑制水合物分解与再生成
的作用。钻井液的这些宏观作用由其内部微观结构所决定,而水合物的分解和生成与介质的传热过程
有关。由于钻井液微观结构与多孔介质相似,故其传热过程也相似。利用多孔介质的性质及其传热理
论,系统分析了水合物钻井液微观结构与多孔介质的异同,探讨了水合物在钻井液中的分解特性。接着
阐述了分形理论,对钻井液微观结构的传热分形模型进行了研究。最后得出钻井液中水合物分解的传
热过程,建立了钻井液微观结构的一维热传导分形模型,并得出有效导热系数的分形表达式。 相似文献
5.
多孔介质广泛存在于地下岩土结构、工程材料、生物体中,由于多孔介质微结构的复杂性,多孔介质渗流问题受到广泛关注。总结介绍了多孔介质渗流理论在国内外的研究现状,对多孔介质的描述、渗流问题的研究方法以及多孔介质中溶质运移、热量运移以及数值模型等方面的研究进展作了评述,并就多孔介质渗流理论在环境、农业、生态等领域的应用与发展方向提出看法。 相似文献
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多孔介质渗流是普遍的物理过程，涉及地下工程、地热开采、环境工程等各行各业，尤其是工程建设，常面临防渗问题。由于地质条件的复杂性，工程区域地层受到成岩、压实、风化、生物作用等各种影响，故渗流性质复杂，常需要对建设区域的渗流状况进行数值模拟，从而为工程的设计施工提供决策依据。数值仿真结果依赖于对地层介质关键参数的选取,但目前工程多将其视为均匀介质处理，对于介质的非均匀特性考虑较少。文章旨在研究非均质多孔介质渗透率空间分布与等效渗透率的关系。基于连续介质假定、达西定律以及非均匀多孔介质渗透率空间分布函数，建立一维到三维的达西渗流问题模型，通过求解偏微分方程和理论推导，得到基于渗透率空间分布函数的等效渗透率理论表达式，并与有限元计算的数值解进行对比分析，结果表明理论值和数值解误差很小，证明等效渗透率的表达式的合理性。利用该成果可通过多点局部渗透率的测定构建渗透率空间分布函数，从而对整体渗流区域的渗透性质进行快速计算和评估，从而简化异常复杂的工程地质模型以减少计算量需求，对于工程仿真的快速计算和结果评估有重要意义。 相似文献
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煤矿开采面临的水文地质条件越来越复杂,尤其是遭遇承压含水层的水压力越来越大,突水灾害发生时必然会带来高水力梯度引起的破碎岩体突水通道内高速非线性渗流问题。据此,研制高水力梯度（最大600）条件下堆积型多孔介质中高速非线性渗流试验装置,采用堆积型钢球模拟破碎岩体,对粒径为1、2、3、4、5、6 mm共6种光滑钢球分别开展了一维均质圆柱渗流试验。试验结果表明：对于由1～6 mm钢球堆积而成的孔隙率为0.44～0.45的多孔介质,当水力梯度大于145时,通过分析水力梯度-平均流速（J-v）曲线和水力梯度-雷诺数（J-Re）关系曲线,将流动状态划分为3个模式：线性层流、非线性层流、紊流,并获得了从线性层流过渡到非线性层流的临界流速为0.23～0.78 cm/s、临界水力梯度为3～8;从层流到紊流转捩的临界流速为1.6～4.8 cm/s、临界水力梯度为90～145。从小粒径多孔介质到大粒径多孔介质的渗流过程中,临界流速越来越大,而临界水力梯度逐渐减小。 渗透率与粒径的平方、非达西流影响系数与粒径的倒数均呈线性正相关,非达西流影响系数随着渗透率的增加呈指数减小。该研究对多孔介质非线性渗流的理论研究以及实际工程中高承压含水层突涌水问题有重要借鉴意义。 相似文献
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孙成栋 《吉林大学学报(地球科学版)》1978,(3)
一、引言 渗透系数是渗流理论中最基本也是最重要的参数之一。它是1852—1855年由法国工程师G·达尔西由大量试验而创立的关于多孔介质中流体渗流速度与水头损失之间所服从的线性定律中的比例系数,此定律即以达尔西定律而命名,它实质上是渗流的阻力定律。有了关于渗流的阻力定律,才有可能建立完整的渗流理论所必须的全部微分方程 相似文献
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岩体通常是以孔隙岩石为基质并包含各种成因的裂隙和溶隙的复杂多空隙组合地质材料。为研究孔隙-裂隙-溶隙多空隙组合介质的渗流特性,在简要介绍多孔介质渗流Darcy定律、平板窄缝流Poiseuille定律和圆形管道流Darcy-Weibach理论的基础上,分析了几种孔隙-裂隙-溶隙组合情况的多空隙介质渗流特性,推导出相应组合的等效渗透系数KE,给出了描述多空隙组合介质KE的一般表达式,讨论了影响各种空隙组合KE的主要因素。以普通砖模拟岩石基质,通过砖身钻孔填充及砖间缝隙填充,试验模拟了岩溶岩体和裂隙岩体中溶孔和裂隙填充后的渗透情况。试验结果与所推求理论公式计算出的KE在同一量级且误差很小,很好地验证了所推导的多空隙组合介质渗透系数表达式的有效性。 相似文献
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渗流模型实验能够模拟天然岩土体中的渗流过程以及流体在介质中的运动规律,因此被广泛地应用于岩土、石油工程等多个领域的研究中.然而在传统的渗流模型实验中,由于模型介质的不透明,流体在介质中具体的渗流过程、扩散规律和赋存状态并不能被直观地观测到.因此在总结了可视化渗流实验的研究进展,归纳了现有成果取得的进展与存在的不足;提出了一种基于透明岩土相似材料,并结合光学观测手段、数字图像处理技术和示踪技术的可视化渗流实验新技术,对比分析了该技术与传统可视化渗流实验的优缺点.结果表明相较于传统渗流实验,该技术除了可以实现具体渗流过程的可视化观测外,还具有装置简单、易于操作、经济适用等方面的优点.表明利用这种材料开展渗流实验的可视化观测是可行的,为基于透明岩土材料的可视化渗流模型实验的开展奠定了理论基础. 相似文献
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This paper presents an investigation of the impacts of groundwater seepage on temperature distribution in the karst collapse pillar (KCP). A thermal mathematic model with groundwater seepage was proposed, and a numerical model was established to describe the impacts of groundwater seepage on the temperature distribution in the KCP. The results show that the groundwater seepage velocity improved with the increasing permeability of porous medium in the KCP. The increasing seepage velocity improves thermal convection and then improves thermal conduction in the porous medium. As a result, the heat in the deep Ordovician limestone groundwater gradually diffuses. The seepage velocity occurred differently in different locations of KCP, and the heat exchange was also different, resulting in temperature differences for different locations. This temperature divergence in the surrounding rocks can reach 5~9°C at distances less than 50 m to the KCP. These findings can be used to protect the mine from water inrush by monitoring temperature changes in the surrounding rocks of KCP. 相似文献
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为探究植入式光纤传感器与隧道衬砌的应变传递的边界效应，分别从理论、试验和现场应用3个方面进行研究，并在实际工程中进行了验证。构建了光纤在混凝土衬砌中的应变传递模型，进行光纤应变传递机制分析，计算了光纤应变传递效率，并与数值计算结果对比，验证了力学计算模型的准确性。使用钢筋混凝土梁模拟隧道的混凝土衬砌，在其表面植入分布式光纤，进行了2组试验。对试验梁进行分级加载并使用BOFDA技术对光纤进行测试。试验结果表明：植入式光纤传感器存在边界效应，结构两端为光纤的低效率应变传递区，不能完全传递试验梁的应变；试验梁中部为光纤的高效率应变传递区，能够完全传递试验梁的应变。基于以上研究成果，在北京市新机场线地铁暗挖隧道CRD工法区间，采用植入式工艺在隧道衬砌内布设了分布式光纤传感器，进行了工程应用研究。监测结果表明，边界效应对工程监测结果影响很小，分布埋入式光纤布设工艺是可行的。该研究可为分布式光纤技术在地下工程结构监测中的应用提供参考。 相似文献
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Seepage-heat transfer coupling process of low temperature return water injected into geothermal reservoir in carbonate rocks in Xian County,China 
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下载免费PDF全文 WANG Yan LIU Yan-guang BIAN Kai ZHANG Hong-liang QIN Shen-jun WANG Xiao-jun 《地下水科学与工程》2020,8(4):305-314
Fracture seepage and heat transfer in the geothermal reservoir of carbonate rocks after the reinjection of low temperature geothermal return water is a complex coupling process,which is also the frontier of geothermal production and reinjection research. Based on the research of cascade comprehensive development of geothermal resources in Beijing-Tianjin-Hebei (Xian County),the carbonate geothermal reservoir of Wumishan formation in the geothermal field in Xian County is investigated. With the development of the discrete fracture network model and the coupling model of seepage and heat transfer,the numerical solution of seepage field and temperature field with known fracture network is reached using the finite element software COMSOL,and the coupling process of seepage flow and heat in carbonate rocks is revealed. The results show that the distribution of temperature field of fractured rocks in geothermal reservoir of carbonate rocks has strong non-uniformity and anisotropy. The fracture network is interpenetrated,which constitutes the dominant channel of water conduction,and along which the fissure water moves rapidly. Under the influence of convective heat transfer and conductive heat transfer,one of the main factors to be considered in the study of thermal breakthrough is to make the cold front move forward rapidly. When the reinjection and production process continues for a long time and the temperature of the geothermal reservoir on the pumping side drops to a low level,the temperature of bedrocks is still relatively high and continues to supply heat to the fissure water,so that the temperature of the thermal reservoir on the pumping side will not decrease rapidly to the water temperature at the inlet of reinjection,but will gradually decrease after a long period of time,showing an obvious long tail effect. The distribution of fractures will affect the process of seepage and heat transfer in carbonate reservoirs,which should be considered in the study of fluid thermal coupling in carbonate reservoirs. 相似文献
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The paper analyses the interaction between two internal length scales during dynamic strain localization in multiphase porous materials. The first internal length is introduced in the mathematical model by the gradient‐dependent plasticity for the solid skeleton, while the second one is naturally contained in the multiphase model and is due to the seepage process of the water via Darcy's law, which induces a rate‐dependent behaviour of the solid skeleton. Numerical results of a one‐dimensional example of water saturated porous medium demonstrate the competing effect between these two length scales. The porous medium is here treated as a multiphase continuum, with the pores filled by water and air, the last one at constant atmospheric pressure. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd. 相似文献
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为有效应用基于分布式光纤测温的渗流热监测技术,需研究待监测区的背景温度场特征。为此,建立了土石坝饱和-非饱和瞬态渗流场与温度场耦合模型（流-热耦合）,模型考虑了热对流、热传导和热扩散效应,温度边界按周期性气温考虑,且相关参数按非线性考虑,如流体黏度的热效应、导热系数受含水率影响等,其仿真结果更接近土石坝温度场的真实状态。基于典型算例,讨论了与大气温度相关的周期性波动温度场特征。计算结果表明：温度场受坝体渗流和气温的影响,库水及气温是两个重要热源,饱和带的温度受库水渗流控制,非饱和带主要受气温控制,具有季节波动特征;在土石坝心墙部位若发生集中渗漏,渗漏通道附近岩土体的温度受库水影响;若在心墙上敷设分布式光纤传感器,很容易捕捉到渗漏点位置及渗漏发生的时刻。渗流热监测技术在理论上可以反映渗流场的时空分布特征,在资料分析中还应关注由气温波动引起的温度异常。 相似文献
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含天然气水合物沉积物分解过程的有限元模拟 总被引：1，自引：0，他引：1
温度和压力的变化会引起含天然气水合物沉积物的分解,其过程伴随着相态转换、孔隙水压力和气压力耗散、热传导、骨架变形等过程的相互耦合作用。基于多孔介质理论建立了描述含天然气水合物沉积物分解过程的数学模型,考虑了水合物分解产生的水、气流动、水合物相变和分解动力学过程、热传导、骨架变形等过程的耦合作用。基于有限元法,建立了模拟水合物分解过程的数值模型,并编制了计算机分析程序。通过对降压法和升温法开采过程的数值模拟,揭示了在水合物分解过程中沉积物储层的变形、压力、温度等因素的变化规律。结果表明：降压法和升温法都会导致储层变形以及产生超孔隙压力,但两种方法作用效果不同;同时,水合物分解过程包含渗流及热传导作用。 相似文献