基于多尺度三维空间裂隙分布的粗糙岩体裂隙渗透性研究

推荐语

受基岩中裂隙的多尺度性、三维空间分布的复杂性等因素影响，基岩裂隙中的地下水渗流具有强烈的尺度效应、不均匀性和各向异性。在单裂隙渗流、裂隙网络模拟、裂隙岩体渗透张量等研究的基础上，进行地下水渗流场的模拟和计算，得出地下水动态、水量变化等合理的结果。以往的研究大多针对上述问题中某一具体问题开展研究，缺乏对同一研究区内多个问题综合性的研究。本书以裂隙尺度为主线，以云南个旧高松矿田为研究对象，针对上述问题重点开展岩体的小尺度粗糙裂隙渗流特性和中尺度裂隙网络的渗透性分析。

本书可供岩石水力学、地下水数值模拟以及与裂隙渗流相关领域研究方向的师生和工程技术人员学习和参考。

本书以多尺度三维空间裂隙作为研究的切入点，开展了小尺度单裂隙渗流计算、中尺度三维裂隙网络模拟、岩体渗透系数张量计算、各向异性含水介质地下水渗流模拟等方面的研究工作。针对单裂隙渗流提出了隙宽函数法(AFM)的数值计算方法；针对三维岩体裂隙使用GEOFRAC方法进行裂隙网络的模拟；针对岩体渗透系数张量建议使用基于DFM模型的计算方法，并把上述研究方法和思路应用于实际工程案例，取得了较好的计算精度。本书内容丰富，有较强的实用性，为读者学习岩石裂隙渗流、三维裂隙网络模拟、地下水模拟提供借鉴和帮助。

目录

1 绪论

1.1 概述

1.2 研究现状

1.3 主要研究内容及技术路线

2 研究区概况

2.1 研究区范围及概况

2.2 区域水文地质背景

3 岩体裂隙的多尺度性及渗透性分析

3.1 岩体裂隙的尺度不变性

3.2 裂隙多尺度性对渗透性的影响

3.3 中尺度裂隙发育规律

3.4 本章小结

4 小尺度单裂隙渗透性

4.1 单裂隙渗透性研究

4.2 岩石裂隙形态识别及提取

4.3 岩石渗透性测试及分析

4.4 粗糙单裂隙渗透性及等效水力宽度计算

4.5 本章小结

5 中尺度裂隙网络模拟及渗透性计算

5.1 裂隙岩体的等效连续介质模型

5.2 基于DFM模型的三维渗透张量计算

5.3 中尺度岩体裂隙网络模拟

5.4 各分区裂隙模拟及分析

5.5 研究区渗透张量计算

5.6 本章小结

6大尺度裂隙及其渗透性分析

6.1区域大尺度裂隙网络

6.2研究区域内大尺度裂隙特征及渗透性分析

7 基于渗透张量的地下水流动理论及实现

7.1 地下水流动基本方程

7.2 数值模拟中渗透张量的适应性分析

7.3 本章小结

8 个旧高松矿田地下水数值模拟

8.1 研究区水文地质

8.2 水文地质参数

8.3 概念模型及数值模型参数

8.4 地下水流动模拟结果及分析

8.5 本章小结

9 结论及展望

9.1 结论

9.2 展望

参考文献

附录A 各分区三维裂隙网络模拟结果

附录B 各分区渗透椭球及渗透椭圆

附录C 显式差分法稳定性判断公式推导