三维裂隙网络与多孔介质渗流的等效

4.725 10 7
主渗透系数：
kk21

3.079 4.325
10 7 10 7
所在方位
k3 7.402 10 7
倾向：170.0 倾向：45.9 倾向：269.6
倾角：19.8 倾角：57.3 倾角：24.8
结论与展望
对于一随机裂隙网络样本单元，可以通 过施加多组边界条件—其中一组对边存 在渗流梯度，另两组对边为自由梯度， 计算，得到与此相应的等效渗透张量。 本文提出的计算方法与通常意义上的求 解方法相比，具有计算次数少（仅需3次 计算），效率高的优势。
三维裂隙网络与连续介质的 渗流等效方法
模型的边界条件断面视图
三维裂隙网络与连续介质的 渗流等效方法
推导
达西定律
Q kAP
q kP
张量
q q
xx yx
q xy q yy
q xz q yz


k k
xx yx
k xy k yy
k xz k yz

Px


Px

0
k zx
k zy
k zz
q zx
q zy
q zz



0
1 Py
0

0

1
Pz
计算得到的各面流量
流量
T
B
ຫໍສະໝຸດ Baidu
F
H
L
R
X向
qXT
qXB
qXF
qXH
qXL
qXR
Y向
qYT
qYB
qYF
qYH
qYL
qYR
Z向
qZT
qZB
qZF
qZH
qZL
qZR
倾向：28.8
倾角：44.6 倾角：10.3 倾角：43.5
算例
张量法的情况为：
渗透张量
6.826 10 -7
K


2.036
10 8
1.242 10 7
2.036 10 8 3.255 10 7 3.837 10 8
1.242 10 7
3.837 10 8
第五届全国水利工程渗流学术 研讨会
三维裂隙网络与多孔介质 渗流的等效方法研究
李新强 陈祖煜 email:lixq@iwhr.com 中国水利水电科学研究院 岩土工程研究所
2006.10
引言
岩石（体）力学 岩石（体）水力学 结构面 介质
等效连续介质模型：试验和岩体结构面 调查，确定岩体的渗透性 张量分析方法
算例
简化后的裂隙网络(10m×10m×10m)
计算程序
结构面网络 生成系统
算例
其它系统
裂隙渗流 计算系统
渗透张量
算例
计算得到的各面流量（单位：m3/s）
流量 X向 Y向 Z向
T
B
F
H
L
R
5.76×10-7 1.05×10-7 1.12×10-6 1.74×10-6 6.96×10-8 5.23×10-7
0
0 Py
0
0

q zx q zy q zz k zx k zy k zz 0
0 Pz
三维裂隙网络与连续介质的 渗流等效方法
1
0
0
k k
xx yx
k xy k yy
k k
xz yz


q q
xx yx
q xy q yy
q xz q yz
2.08×10-7 1.19×10-8 1.99×10-6 1.65×10-6 1.68×10-6 5.17×10-7
8.72×10-7 1.38×10-7 5.22×10-6 3.68×10-6 4.76×10-6 1.87×10-6
算例
3.41 10 -9 K 8.63 10 9
结论与展望
利用现场采集的 结构面数据和压 水试验成果数据， 进行场景模拟， 得到其渗透张量。
抽水试验的场景试验模拟示意图 (La Pointe et al. 1996)
谢谢！
通常情况下渗透张量的确定方法
K
渗透张量分析图
三维裂隙网络与连续介质的 渗流等效方法
渗透张量椭球
三维裂隙网络与连续介质的 渗流等效方法
图2 仅对边施加水力梯度边界的模型
三维裂隙网络与连续介质的 渗流等效方法
沿ii旋转90度视图
图3 计算模型的边界条件
沿ii方向施加等水头边界，另两个方向为变水头边界
1.46 10 8
8.63 10 9 1.10 10 9 3.88 10 8
相应的主渗透系数：
1.46 10 8
3.88

10
8

4.73 10 9
kk21

3.63 2.34
10 8 10 9
k3 4.79 10 8
倾向：188.5 所在方位 倾向：288.8