步研究随着开度变化，面曲折度对裂隙渗流的影响图是粗糙元为角形的粗糙单裂隙在裂隙开度为条件下的维模型图粗糙元裂隙单模型单裂隙数值模拟方法应用软件，模拟不同线曲折率面曲折率粗糙单裂隙中水的流动态势，定量分析曲折度与修正系数之间的关系定义模型中的流体为不可压缩粘性牛顿流体，流动，天然裂隙的相对开度沿着流动路径变化的，裂隙表面呈现凹凸不平，使得裂隙实际流动的面积较表观面积有所变化。对于裂隙和用平均面曲折度来表示，即裂隙真实流动有效面积与表面面积的比值在多孔介质中引入线曲折度和面曲折度将渗透系数修正为考虑到裂隙的迂曲特性与孔隙类似，联合式式式可得修正系数和基于曲折度修正立方定律物理意义为，曲折度修正研究曲折度对粗糙单裂隙渗流影响的机理及特征岩石学论文得出理想裂隙水流沿断面的流速分布，则方程为式中，为流过裂隙的单宽流量为裂隙的开度为裂隙流体的动力粘度系数为水力梯度真实裂隙面具有十分明显的粗糙特性，因此对于天然裂隙是很难成立的，为了得到更加真实的岩石裂隙渗流特性，许多国内外学者对进行了修正在考虑相对粗糙度对裂隙渗流的影响的基础上，提出了基于相对基于公式，得到了分形维数与维曲折度的通式为采用激光传感轮廓仪研究人造花岗岩裂隙起伏特性，提出了采用表面迂曲度和迂曲系数来描述维裂隙粗糙程度这些方法在定程度上探究了真实裂隙的流动规律，但在实际应用中都存在定局限性真实裂隙表面几何形态复杂，裂隙起伏程度决定着渗流路径长短同时也影响着沿程阻力的损失，因此，开展裂隙曲折特征对裂隙渗流特性的研究十分重要文然状态下真实裂隙表面形态较为复杂，裂隙的不均匀性和各向异性使得直接从裂隙网络入手研究裂隙的渗流特性十分困难单裂隙作为裂隙网络的基本组成单元，也是基岩裂隙研究的基础，所以开展单裂隙渗透机理研究对认识岩石裂隙整体渗流特性有着重要意义为此，国内外学者做了大量的研究，赵强根据蠕动流和方程建立了单裂隙微凸体粗糙集合模型，研究流体在通过微凸体时的流摘要针对岩石裂隙表面粗糙度对裂隙渗流性能影响的问题，采用数值模拟方法研究曲折度对粗糙单裂隙渗流影响的机理研究结果表明曲折度与流量修正系数和等效渗透系数修正系数呈正相关且相等，最大偏差为对同裂隙开度不同粗糙元裂隙模型进行渗流模拟时，发现随着出入口压差的增大，立方定律的不适用性越来越明显，其中流体通过矩形粗糙元单裂隙沿程损失和局部损失最大，同时偏离立方定律也最为明渗流模型进行修正，对比种不同修正模型，发现与其他修正方程相比，基于曲折度修正立方定律能更为准确的预测裂隙渗透流量参考文献何冠鸿岩石单裂隙渗流粗糙起伏角修正公式研究北京清华大学，赵强，李皋，肖贵林，等单裂隙渗流有限元数值仿真研究水资源与水工程学报，张戈，冯程远，龚文波，等粗糙元对单裂隙渗流影响的格子方法模拟及分析中国科学物理学力学天文学，将拟合公式应用于预测裂隙开度为角形和矩形两种粗糙元单裂隙渗流，并与局部立方定律基于平均隙宽修正立方定律张戈立方定律，修正和修正立方定律进行对比，见图图单宽流量与水力梯度之比与不同粗糙元曲折度关系从图可以看到，在低流速条件下，种方法计算得到的单宽流量值差异较小，随着出入口压差的变大，偏离立定定律现象越来越明显在相同裂隙开度条件下，随着出，符合达西定律在层流的适用性在相同压差条件下，裂隙粗糙度越大，裂隙渗流规律偏离立方定律越明显，同时随着水力梯度的增大立方定律的不适用性越来越明显图不同粗糙元裂隙单宽流量与水力梯度随着粗糙度的增加，裂隙起伏程度越大，流体通过裂隙的流动路径越曲折，影响流体流动的边界层作用变强，主流区域的范围不断缩小，曲折度与流体的控制作用越明显裂隙流动局部作用不断加强，局部系数与曲折度呈正相关，单宽流量修正系数最小值为，最大值为，最大误差范围为裂隙流量修正系数与曲折度具有较好的线性关系且近似相等观察图发现，在低压渗透条件下，随着曲折度的增加，等渗透系数修正系数变化率随之增加，最大等效渗透系数变化率为单宽流量和水力梯度由理想光滑平行板模型推导出立方定律，即单宽流量与裂隙开度的次方成正比关系而在现实中真实裂隙壁面粗糙度对裂隙水流研究曲折度对粗糙单裂隙渗流影响的机理及特征岩石学论文杨米加，陈明雄，贺永年单裂隙曲折率对流体渗流过程的影响岩土力学，许光祥裂隙岩体渗流与卸荷力学相互作用及裂隙排水研究重庆重庆大学，张戈，田园，李英骏不同粗糙单裂隙的渗流机理数值模拟研究中国科学物理学力学天文学，潘汝江，何翔岩石断裂面曲折度影响下的粗糙单裂隙渗流规律辽宁工程技术大学学报自然科学版，研究曲折度对粗糙单裂隙渗流影响的机理及特征岩石学论文随着出入口压差的增大，流体发生层与层之间的能量交换，裂隙中从水流由层流逐渐变化为紊流，流体在岩石中的渗流规律逐渐偏移立方定律，随着出入口压差的变法，偏离程度越明显构造不同粗糙元粗糙单裂隙模型，采用对其进行数值模拟定性分析单宽流量修正系数等效渗透系数修正系数与曲折度之间的关系，得出曲折度与修正系数之间的函数关系，呈线性且最大偏差为引入曲折度对粗糙单裂律般形式为式中，为与粗糙度有关的裂隙流量修正系数为裂隙假设成光滑平板时根据立方定律计算出的流量相应单裂隙渗透系数经过修正后的修正渗透系数为式中，为根据光滑平板条件计算出的渗透系数为与粗糙度有关的渗透系数修正系数为更好的探索曲折度与修正系数之间的关系，引入比值系数，其中流量比值系数为式中，为裂隙流量修正系数为粗糙单裂隙的曲折度相应口压差的变大，不同方法计算得到的单宽流量值差异也随之增大在相同水力梯度条件下，比较不同粗糙元计算值发现随着曲折度的增加，基于曲折度修正立方定律的计算值与模拟值之间的误差最小，因此考虑曲折度修正的立方定律能获得更加准确的流量预测结果结论在流速较低的情况下，裂隙内的水流状态为层流，不同粗糙元粗糙单裂渗透规律满足达西规律，采用立方定律计算不同粗糙单裂隙流量完全适用，力损失变大，同时随着流动路径的变长，流体流过裂隙的沿程阻力损失变大岩石单裂隙渗流粗糙起伏修正公式在真实的裂隙中，粗糙特性对流体流动的影响作用是由沿渗径方向的线曲折和沿隙宽方向的面曲折度共同控制的，因此需要引入定的机制来同时考虑两者的作用，采用曲折度来表征粗糙特性对渗流的作用，将曲折度引用到渗流立方定律，获得基于曲折度的立方定律修正公式为检验该公式的准确性，进步很大的影响自然界中岩体裂隙存在不同程度的粗糙，这些粗糙面特性不仅阻碍流体在裂隙中的流动，同时也增加了流体在裂隙中流动的渗流路径为了进步探讨曲折度对单裂隙渗流的影响，对相同开度不同粗糙元裂隙渗流进行模拟并获得相应结果在相同裂隙开度不同粗糙元条件下，粗糙单裂隙中流量与水力梯度之间的关系见图反映了在低压条件下，随着出入口压差梯度变大，裂隙单宽流量随之增加且成线性关系等效渗透系数比值系数为式中，为裂隙等效渗透系数修正系数为粗糙单裂隙的曲折度图图反应了在相同进出口压差条件下，单宽流量修正系数和等效渗透系数修正系数与曲折度之间的关系图曲折度与单宽流量修正系数图曲折度与等效渗透系数修正系数图图反映了在相同出入口压差条件下，单宽流量修正系数和等效渗透系数修正系数随着曲折度的变化情况观察图发现，在低压渗透条件下，单宽流量修正研究曲折度对粗糙单裂隙渗流影响的机理及特征岩石学论文平板数值模拟与立方定律对照粗糙单裂隙曲折度效应研究曲折度和修正系数单裂隙渗流是研究岩体渗流及其应力耦合重要的理论基础，随着测量方法及测量技术的不断发展，学者发现实际裂隙表面并非光滑平直，而是上下起伏，这很大程度上影响了原来基于光滑平板假设理论公式的精确性和适用性，为此很多学者对裂隙的粗糙特性进行不同角度的描述和研究，许多学者对立方定律进行了修正，修正后的立方定隙运动方程采用方程在恒温条件下，水的密度为，运动粘度为，选用模型模型两端进口和出口设置为压力进口和压力出口，上下边界为不透水层，统计模型在不同压力梯度下的流量和速度，根据式得到基于曲折率修正立方定律的单宽流量可行性验证为验证软件模拟裂隙渗流的准确性和有效性，建立长度为宽为的光滑平行板裂隙模型，验证在低压条件下无粗数与线曲折度呈负相关，而与面曲折度呈正相关裂隙起伏形态发育越好，渗流路径越长，局部压力梯度变化越大，流体流经裂隙沿程损失和局部损失越大模型与方法粗糙单裂隙模型构建为研究线曲折度和面曲折度对粗糙单裂隙渗流的影响，通过维建模技术构建矩形梯形角形和平板等类不同粗糙元裂隙模型，每种裂隙模型有种水力开度，不同水力坡度下共种工况通过数值模拟，糙度修正立方定律公式也提出了十分相似的修正公式张戈在考虑裂隙的线迂曲度和粗糙作用的情况下提出了修正公式考虑到单裂隙沿流动路径方向有定的起伏特性，这种岩石裂隙表面几何起伏程度发育情况决定着流动路径的长短，借用多孔介质中迂曲度的定义，提出了裂隙线曲折度，即式中，为裂隙表面出入口的直线距离为流体流经裂隙渗流路径的长度，流体在裂隙中在前人的研究，建立了不同线曲折度和面曲折度的粗糙单裂隙模型，并采用软件进行数值模拟，探究曲折度对裂隙渗流的影响，通过定性分析修正系数与曲折度之间的关系，提出了基于曲折度修正立方定律，并与其他种模型进行比较基本理论描述单裂隙流动最常见的是著名的立方定律，即将流体简化为不可压缩流体，根据方程，将裂隙简化为光滑平板理想裂隙，场分布及流速特性张戈采用方法构造了参数化的人工粗糙元单裂隙，研究了单裂隙中粗糙元高度间距和数量对渗流的影响杨米加研究了裂隙起伏角对流体渗流过程的影响，得出了不规则裂隙的渗流规律利用电