三维裂隙网络与多孔介质渗流的等效18页PPT
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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
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
k kx yzz 0 Px
0 Py
0 0
qzx qzy qzz kzx kzy kzz0 0 Pz
三维裂隙网络与连续介质的 渗流等效方法
1
பைடு நூலகம்
0 0
kkxyxx
kxy kyy
kkxyzz qqxyxx
qxy qyy
qqxyzz
Px
0
kzx
kzy
kzz
qzx
qzy
qzz
0
1 Py
0
0
1
Pz
计算得到的各面流量
倾向 28 .8：倾角 43 .5：
算例
张量法的情况为：
渗透张量
6.8216-07 2.036 1 08 1.242 1 07 K2.036 1 08 3.255 1 07 3.837 1 08
1.242 1 07 3.837 1 08 4.725 1 07
主渗透系数：
k1 k2
3.079 4.325
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
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
流量
T
B
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
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
10 7 10 7
倾向 17.0： 0 倾角 19 .8： 所在方倾 位向 45 .9： 倾角 57 .3：
k
3
7.402
10
7
倾向 26.6： 9 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。
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
三维裂隙网络与连续介质的 渗流等效方法
1. 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
QkAP
q kP
张量
q qx yxx
qx y qyy
q qx yzzk kx yxx
kx y kyy
算例
3.4110-9 8.63109 1.46108 K8.63109 1.10109 3.88108
1.46108 3.88108 4.73109
相应的主渗透系数：
k1 k2
3.63 2.34
10 8 10 9
k
3
4.79
10
8
倾向 18.5： 8 倾角 44 .6： 所在方 倾位 向 28.8： 8 倾角 10 .3：
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. 2019)
谢谢！
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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
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
k kx yzz 0 Px
0 Py
0 0
qzx qzy qzz kzx kzy kzz0 0 Pz
三维裂隙网络与连续介质的 渗流等效方法
1
பைடு நூலகம்
0 0
kkxyxx
kxy kyy
kkxyzz qqxyxx
qxy qyy
qqxyzz
Px
0
kzx
kzy
kzz
qzx
qzy
qzz
0
1 Py
0
0
1
Pz
计算得到的各面流量
倾向 28 .8：倾角 43 .5：
算例
张量法的情况为：
渗透张量
6.8216-07 2.036 1 08 1.242 1 07 K2.036 1 08 3.255 1 07 3.837 1 08
1.242 1 07 3.837 1 08 4.725 1 07
主渗透系数：
k1 k2
3.079 4.325
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
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
流量
T
B
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
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
10 7 10 7
倾向 17.0： 0 倾角 19 .8： 所在方倾 位向 45 .9： 倾角 57 .3：
k
3
7.402
10
7
倾向 26.6： 9 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。
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
三维裂隙网络与连续介质的 渗流等效方法
1. 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
QkAP
q kP
张量
q qx yxx
qx y qyy
q qx yzzk kx yxx
kx y kyy
算例
3.4110-9 8.63109 1.46108 K8.63109 1.10109 3.88108
1.46108 3.88108 4.73109
相应的主渗透系数：
k1 k2
3.63 2.34
10 8 10 9
k
3
4.79
10
8
倾向 18.5： 8 倾角 44 .6： 所在方 倾位 向 28.8： 8 倾角 10 .3：
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. 2019)
谢谢！
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