基于等效连续介质模型的单裂隙渗流数值模拟研究

高　瑜，叶　咸，夏　强



基于等效连续介质模型的单裂隙渗流数值模拟研究

高瑜1,3，叶咸2,3，夏强3

(1.云南省地质环境监测院，云南 昆明 650216；2.云南省交通规划设计研究院陆地交通气象灾害防治技术国家工程实验室，云南 昆明 650041；3.成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室，四川 成都 610059)

基岩裂隙介质的空间变异性导致裂隙渗流情况十分复杂。在等效连续介质模型的基础上，建立数值分析模型研究了裂隙宽度和渗透系数对单裂隙渗流的影响。利用单裂隙立方定律对裂隙流量进行解析计算，并在单一变量研究原则下，利用MODFLOW创建了光滑平行板单裂隙介质的数值模型。据等效理论，将单裂隙宽度放大10倍的条件下，解析解计算结果比模拟结果高出6个数量级；不同裂隙宽度条件下，数值模拟结果与解析计算结果都表现出通过单个裂隙的水流量随着裂隙的宽度的增加而增加；不同渗透系数条件下，稳定流与非稳定流条件下得到的流量都随渗透系数的减小而变小。

等效连续介质；单裂隙；裂隙宽度；渗透系数；数值模拟

岩体由于应力作用、风化作用等往往存在裂隙，这使得岩体的渗流性质与一般的多孔介质有很大差别，具有如各向异性、非均匀性等复杂性与特殊性。单裂隙面是岩体复杂裂隙网络构成的基本单元，其几何特征如裂隙的方向、宽度、充填性和粗糙性等等，控制着岩体的渗透机制[1]。因此，只有首要研究单个裂隙面的渗透特征，才能为合理地预测工程岩体中复杂的渗流状态提供可靠依据[2]。……