三维非均质岩体各向异性渗流场分析

通过对天生桥一级水电站引水系统非均质各向异性岩体渗流场的模拟计算，提出了三维非均质岩体各向异性渗流场的计算方法，并导出三维排水廊道边界的计算公式和三维自由水面边界的迭代方法．通过对不同参数对渗流场影响的研究和各种运行工况三维渗流场特征的分析，得出了三维各向异性渗流场的一些基本规律，为高压引水管道的设计、施工提供了合理的设计依据．     

地下水渗流非构造网格有限差分法数值模拟研究

研究山区地下水的区域多处于水文地质条件复杂,内外边界不规则,各向异性非均质的地段,为了客观准确地分析山区地下水渗流分布,在已有非构造网格有限差分数值模型基础上重点探讨了内部非均质边界上结点参数的取值方法,结合有相同网格划分的有限单元数值模型,通过在某实例中的具体应用,并用实测值来检验,分析比较各种取值方法的精确性与可靠性,选出最佳取值方法。     

岩体渗流参数统计模型及其应用

合理确定岩体的渗流参数是水利水电工程渗流分析和控制的基础,但受岩体非均质性和渗流状态的影响,岩体的渗流参数不仅类型多样,而且变异性强,部分渗流参数甚至难以通过现场试验确定。通过收集数万组室内和现场渗流试验数据,开发了岩体渗流参数数据库系统,研究了各类岩体渗流参数的统计特征,建立了岩体渗流参数的统计模型,并简要对比了岩体渗透系数取值的分区法和分布法对工程渗流场的影响。结果表明：河谷区岩体的渗透系数在数值上服从对数正态分布,其均值和对数标准差随埋深的变化规律可分别采用幂函数和Logistic函数描述;在非达西流态下,岩体的惯性渗透系数与渗透系数在统计上服从3/2幂次关系;在非饱和状态下,岩体van Genuchten模型参数的置信上限可通过渗透系数估计,进而可通过反演分析确定其代表性取值。研究成果对于水利水电工程岩体渗流参数的类比、分析和确定具有重要意义。     

考虑渗透率张量的各向异性油藏有限元数值模拟方法

考虑完全各向异性渗透率张量,建立了混合边界各向异性油藏弹性微可压缩单相流体不稳定渗流的数学模型.根据变分原理,将压力微分方程的边值问题转化为泛函的极值问题,建立了渗流模型的有限元方程.针对典型的均质各向同性和均质各向异性渗流问题进行了模拟计算,得到油藏内压力动态分布曲线,并分析了曲线特征.与解析结果的对比表明,有限元法计算精度很高.适用于求解利用渗透率张量表征的各向异性渗流问题.为各向异性油藏的开发和精细油藏数值模拟提供了理论依据.     

节理岩体三维复合等效模型

将含有多组节理论的岩体复合等效均质的各向异性体，推导出了受任意多组节理切割的岩体的三维等效本构关系，编写了计算程序，根据完整岩体，节理的性质及产状参数，可以很方便地预报节理岩体的三维复合等效刚度矩阵及弹性常数。     

裂隙岩体温度-渗流耦合数值流形方法研究(研究生论坛)

在建立岩体裂隙岩体温度-渗流耦合微分控制方程的基础上,基于裂隙网络渗流理论和数值流形理论,通过分析考虑裂隙作用的温度场和流形覆盖与裂隙网络的关系,以裂隙网络节点水头、覆盖温度函数为求解量,提出了裂隙岩体温度-渗流耦合的数值流形方法。该方法利用数值流形理论中网格、覆盖及流形单元的关系,可以在同一数学网格下实现了对温度-渗流耦合场的迭代求解。由于渗流裂隙网络必定会与材料边界相交,所以数学网格不受边界及裂隙限制,能够有效的避免常规方法中裂隙处网格划分问题,因此该方法特别适合于模拟裂隙岩体的耦合问题。最后,运用该模型对部分算例进行了计算,验证了方法的正确性。     

节理裂隙岩体渗流与应力耦合分析

在总结已有的饱和非饱和渗流模型的基础上，把裂隙岩体看作是离散网络模型，分析研究了含节理裂隙岩体的非饱和渗流特性，建立了裂隙网络饱和非饱和渗流模型，并推导了控制方程．对节理裂隙岩体中外力对裂隙渗流的影响进行了分析研究，提出了渗流场—应力场耦合的分析模型，推导出三维应力与裂隙水压力共同作用下一组平行裂隙组的渗流应力耦合关系式。     

水平裂缝油藏整体压裂改造数值模拟研究

根据低渗透油藏注水开发的生产特点和水平压裂裂缝的渗流特征,考虑到油藏非均质和各向异性、裂缝导流能力随生产时间的失效性以及不同井网类型等因素的影响,建立了三维油水两相的油藏和水平裂缝渗流数学模型,并构造了模型的高效数值算法.在此基础上研制了水平裂缝参数优化软件,通过计算不同裂缝半径和导流能力对油井产量、含水率、采出程度和最终采收率等指标的影响,优化合理的裂缝参数,用于指导现场的评价和设计工作.     

非均质各向异性对地层渗流及油井产能的影响

非均质和各向异性对油藏内渗流及油井产能有明显影响.假设各向异性地层被间断面分隔成具有不同渗透率的非均质区域,利用坐标变换和镜像原理得到非均质各向异性地层渗流流动的解析解,给出了渗流特征和油藏工程分析.通过分析得出:一般情况下各向异性地层中的井点与其镜像井相对于间断面呈非对称分布,等压线在各区域内部呈椭圆形分布,但在间断面附近呈不规则分布.当相邻区域渗透率小于井所在区域渗透率时,各向异性强度越大,间断面与渗透率最大主方向夹角越大,则井控制面积越小,产量越小;反之亦然.当间断面与渗透率最大主方向夹角较大时,应适当加大井位到间断面的距离,以便增加单井的控制面积和产量;当间断面与渗透率最大主方向夹角较小时,应适当缩小井位到间断面的距离,以便提高间断面附近地质储量动用程度和最终采收率.     

小湾水电站坝区渗流场与应力场耦合分析

采用岩体渗流场与应力场耦合分析的多重裂隙网络模型,对小湾水电站坝区建坝蓄水后的渗流场与应力场进行了三维有限元分析与计算。计算结果可知,建坝蓄水使坝区渗流场的补给关系发生变化,且使大坝附近的坝基岩体竖向有效应力增大,也使坝肩岩体的拉应力增大。     

复合形优化方法在石刻岩体渗流反演分析中的应用

岩体渗流反演分析可利用最优化方法来寻找一组反映客观岩体渗流的参数,其实质是求解带约束的最优化问题,而复合形是解决带约束条件的非线性规划问题的—种比较简单、且易于实现的优化方法,文章介绍了将它与岩体渗流有限元数值分析相结合的岩体渗流反演方法的基本原理及过程,并利用这种方法在大足县顶山石刻岩体渗流中得到应用。通过反演分析表明,宝顶山石刻区上层渗流介质的渗透系数为1.0014m d,降雨入渗量为1.0988×10-4m d,下层渗流介质的水平向渗透系数为44.994m d,竖向渗透系数为2.9472m d,具有明显的各向异性,计算结果符合实际。     

土石坝渗流确定分析模型研究

:针对土石坝渗流安全监测中观测项目较少 ,难以分析大坝渗流场的问题 ,通过三维渗流有限元分析 ,分离了大坝坝体、坝基以及两岸岩体的渗流量 ,并建立了基于三维渗流有限元计算的土石坝渗流确定分析模型 .计算实例表明 ,该模型精度较高 .     

土石坝渗流确定分析模型研究

针对土石坝渗流安全监测中观测项目较少,难以分析大坝渗流场的问题,通过三维渗流有限元分析,分离了大坝坝体,坝基以及两岸岩体的渗流量,并建立了基于三维渗流有限元计算的土石坝渗流确定分析模型,计算实例表明,该模型精度较高。     

射孔守井有限元模型的建立及网格划分

介绍了射完井中二维和三维有限元热流模型的建立及网格划分的基本方法,用热流场模拟射孔完井渗流场,用同一种导热率材料来模拟井筒和孔眼,该材料导热率相对于地层模型导热率为无限大时,能模拟整个射孔完井渗流场,该二维和三维模型,能研究射孔深度有无钻和压实带情况下,孔眼内流体流速、压实带外边界渗流速度、渗流压力场、全井产量及产能比并用APDL程序语言编写了二维和三维模型及网格划分的通用程序,为射孔完井经设计及产品     

节理岩体三维复合等效模型

将含有多组节理的岩体复合等效为均质的各向异性体.推导出了受任意多组节理切割的岩体的三维等效本构关系,编写了计算程序,根椐完整岩体、节理的性质及产状参数.可以很方便地预报节理岩体的三维复合等效刚度矩阵及弹性常数。     

各向异性和非均质性的抗滑桩边坡稳定性分析

为了研究抗滑桩边坡在软土强度各向异性和非均质性条件下安全系数的变化,本文基于英国路堤整体稳定性设计规范BS8006中抗滑桩加固路堤的安全系数计算方法,将强度各向异性和非均质性引入到分析方法中。考虑抗滑桩加固边坡水平土拱效应的影响,建立了考虑土体强度各向异性和非均质性的抗滑桩边坡稳定性计算方法。通过对ABAQUS有限元分析软件的二次开发,分析了强度各向异性参数和非均质性对抗滑桩边坡稳定性的影响,验证了解析解的准确性。结果表明：各项同性均质抗滑桩边坡的安全系数比各向异性非均质的安全系数高出20%以上;理论计算与数值模拟计算结果误差为10%左右,理论计算所得结果偏安全。     

各向异性非均质土坝渗流中的一个自由边界问题

讨论了各向异性非均质土坝渗流中的一个自由边界问题。先利用Ｍｏｎａｋｈｏｖ方法［１］对这类问题建立起了数学模型，然后将其转化为非线性椭圆型复方程的混合边值问题，最后使用复方程和边值问题的理论［２］，证明了这个问题解的存在唯一性。     

考虑渗透各向异性的水下非圆形隧道渗流场解析

矩形、直墙曲拱形、多圆心形等非圆形隧道在工程建设中越来越常见,自然界土体多为渗透各向异性介质也是一个基本事实,目前水下隧道渗流场研究尚未综合考虑上述两种情况。本文以2个相互垂直的渗透系数表示隧道洞周土的渗透各向异性,基于坐标变换和保角映射法,给出了在渗透各向异性半无限多孔介质水下非圆形隧道的渗流量及水头的解析式。以某水下隧道为依托,通过数值模拟验证了解析解的正确性。并且研究发现：不考虑洞周土渗透各向异性将会低估隧道渗流量和衬砌外水头,给隧道工程的设计带来安全隐患,在隧道工程建设中根据实际情况适当考虑洞周土渗透各向异性的影响有重要工程意义。本文提供的方法适用于考虑渗透各向异性下的任意形状隧道的渗流场研究。     

边界元法和坐标变换法解二维无压渗流

采取边界单元法和坐标变换相结合的方法实现了渗流场的快速预报. 即通过边界单元法计算出无压渗流的浸润线,从而给出无压渗流的区域,使用正交坐标变换给出等流线和等势线. 结合耒阳电厂灰坝的工程实际,计算了不同水位下干滩和均质土坝的浸润线、流线和等势线,数值计算的结果与电模拟试验的结果进行了检验比较,说明所提出的新方法是正确、有效的.     

均质土坝坝体渗透系数测试方法

均质土坝坝体分层碾压,使坝体土层具有各向异性,坝体渗透系数kh,kv,值相差较大.通过对室内试验和现场原位试验渗透系数测试方法的分析与讨论,认为现行规程、规范推荐的测试方法对均质土坝坝体渗透性测试存在较大误差,不适应于大坝二维、三维渗流分析要求,提出了联合测试渗透系数法,并给出了计算公式.