裂隙岩体渗流耦合传热分析

杨 伟，杨秋实，杜 宝，张树光

（1.辽宁工程技术大学 建筑工程学院，辽宁 阜新 123000；

2.辽宁工程技术大学 测绘与地理科学学院，辽宁 阜新 123000；

3.阜新市热力总公司，辽宁 阜新 123000；4.辽宁工程技术大学 土木与交通学院，辽宁 阜新 123000）

0 引言

伴随着矿场的深部开采和地热资源的开发利用，深部岩体被人为扰动形成不均匀裂隙，在地下水影响下，裂隙岩体渗流耦合传热机理的研究具有很强的实际意义。它的基础研究有助于岩层中石油、天然气、地下热水开采，深埋矿井中巷道降温、地热资源的开发等问题的有效处理。王如宾［1］等提出由基质岩块和裂缝组成的块裂介质模型，通过基质岩块与裂缝之间相互作用的均衡关系建立了固-流-热耦合数学模型，对高温岩体地热资源进行了模拟与评价；张树光［2］等对裂隙岩体传热进行了热耦合分析；赵坚［3］等通过加热岩石和迫使水流在岩石裂隙内部循环，进行了岩石裂隙的水-热特性试验；张成良［4］建立了深部岩体温度场、渗流场和应力场的三场耦合作用控制方程组；杨伟［5］等对巷道围岩与风流的换热进行了三维数值模拟分析。

裂隙岩体主要以相互交叉成网络的较大尺度的裂隙构成流体的主要通道，多孔介质内为辅助流动通道，在渗透机制上与等效多孔介质有很大的区别。裂隙水流动较快，多孔介质内流速较慢，属于裂隙-孔隙流［6］。由于渗透水流与周围岩体的温差以及地下两种水本身的流动，流体与固体岩块之间发生的对流换热伴随着热量运移，从而影响岩体温度场的分布。……