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光透法定量粗糙裂隙生物堵塞下的隙宽

水文地质工程地质 2017年第6期44卷 118-125页

作者：章艳红叶淑君吴吉春罗跃南京大学地球科学与工程学院/表生地球化学教育部重点实验室江苏南京210093 东华理工大学水资源与环境工程学院江西南昌330013

基于光透法定量测量裂隙隙宽的原理及在两相流中的应用,设计了一组二维粗糙裂隙模拟装置研究微生物在裂隙地下水系统中的运移行为,首次定量研究了生物堵塞过程中隙宽及分布的变化。研究结果表明:微生物大多以离散菌簇状形态存在,未能形... 详细信息

基于光透法定量测量裂隙隙宽的原理及在两相流中的应用,设计了一组二维粗糙裂隙模拟装置研究微生物在裂隙地下水系统中的运移行为,首次定量研究了生物堵塞过程中隙宽及分布的变化。研究结果表明:微生物大多以离散菌簇状形态存在,未能形成明显的连续生物膜,不同空间位置微生物分布具有一定的随机性,本试验中微生物接种和营养注入方式决定了微生物集中分布在裂隙底部区域;微生物生长造成裂隙平均隙宽的下降(从1 181μm降低为1 086μm,下降8.04%),此外,基于光透法测量的不同空间位置隙宽(除2个点外)在微生物生长过程中都有所下降,两次微生物接种后点2处隙宽下降最明显(从1 275μm减少到1 081μm),下降了194μm,约为15.22%。光透法作为一种高效无损的室内监测手段,将其应用于裂隙介质的生物堵塞尤其是定量计算生物膜厚度的研究中,对裂隙中生物堵塞研究具有重要的参考意义。

关键词：裂隙生物堵塞隙宽光透法

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充水隙宽对顺层岩质边坡稳定性的影响

人民长江 2021年第7期52卷 185-191页

作者：覃伟重庆工程职业技术学院重庆402260

基于Navier-Stokes方程推导了倾斜单裂隙中水流的立方定律,并结合质量守恒定律,给出了分段式裂隙内水压分布的确定方法。在此基础上,采用极限平衡方法分析了充水裂隙隙宽对顺层岩质边坡稳定性的影响。结果表明:①边坡内潜在滑面出水段... 详细信息

基于Navier-Stokes方程推导了倾斜单裂隙中水流的立方定律,并结合质量守恒定律,给出了分段式裂隙内水压分布的确定方法。在此基础上,采用极限平衡方法分析了充水裂隙隙宽对顺层岩质边坡稳定性的影响。结果表明:①边坡内潜在滑面出水段隙宽较大时,随着隙宽的减小,潜在滑面内的水压力将显著增大,边坡稳定性将明显减小;②裂隙进水段隙宽较小时,随着隙宽的增大,裂隙内压力将出现微弱增加,边坡稳定性将出现相对明显的降低;③裂隙各分段隙宽同比例变化,在裂隙水保持层流状态的前提下,裂隙内的水压分布不会发生变化;④充水裂隙内,当隙宽变化处距离出水端距离增加时,隙宽变化处的压力将呈现出先增大后减小的变化,边坡稳定性系数将呈现先减小后增大的变化。

关键词：岩质边坡充水裂隙隙宽边坡稳定性裂隙水压分布立方定律

粗糙度与隙宽对单裂隙达西-非达西流演变规律的影响研究

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河南科学 2017年第12期35卷 1988-1994页

作者：陈雷王媛牛玉龙河海大学岩土力学与堤坝工程教育部国家重点实验室南京210098 河海大学土木与交通学院隧道与城市轨道工程研究所南京210098

为研究岩石单裂隙的隙宽和粗糙度对达西-非达西流演变规律的影响,在已有研究的基础上,设计采用五种粗糙度轮廓与五种隙宽构建出25个粗糙单裂隙模型.粗糙度轮廓采用了Barton提出的被广泛使用的标准JRC曲线,取JRC范围为0~2,4~6,8~10,12~14... 详细信息

为研究岩石单裂隙的隙宽和粗糙度对达西-非达西流演变规律的影响,在已有研究的基础上,设计采用五种粗糙度轮廓与五种隙宽构建出25个粗糙单裂隙模型.粗糙度轮廓采用了Barton提出的被广泛使用的标准JRC曲线,取JRC范围为0~2,4~6,8~10,12~14和16~18,作为定量考虑粗糙度影响的变量;裂隙宽度采用1,2,3,4和5 mm作为定量考虑隙宽影响的变量.同时,采用CFD中广泛使用和认可的Fluent软件中的k-?模型,对单裂隙模型中的水流进行模拟.研究结果表明,在相同的流速下,粗糙度与隙宽的大小影响了非达西渗流比例,非达西渗流比例随着粗糙度增加而增大,随着隙宽的增加而减少;同时,随着粗糙度减少或者隙宽的增加,粗糙单裂隙中判断达西-非达西流演变的临界雷诺数也随之增大,进而拟合出粗糙单裂隙中JRC、隙宽与临界雷诺数的关系式.

关键词：粗糙单裂隙粗糙度隙宽临界雷诺数

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孔壁钻孔图像的结构面参数提取方法研究

岩土力学 2017年第10期38卷 3074-3080页

作者：汪进超王川婴胡胜韩增强王益腾中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室湖北武汉430071 中国科学院大学北京100049

为了提升岩体结构面参数提取的自动化程度以及准确性,结合钻孔图像中岩体结构面的特性,开展了适用于结构面图像预处理和结构面参数提取的方法研究。首先,采用自适应中值滤波法对钻孔图像进行去噪处理,通过对梯度算子法和最大类间方差法... 详细信息

为了提升岩体结构面参数提取的自动化程度以及准确性,结合钻孔图像中岩体结构面的特性,开展了适用于结构面图像预处理和结构面参数提取的方法研究。首先,采用自适应中值滤波法对钻孔图像进行去噪处理,通过对梯度算子法和最大类间方差法的图像分割进行比较,提出了更适用于实际钻孔图像分割的改进方差法,即结合梯度算子与最大类间方差法;然后对分割后的图像进行Canny算子边缘检测;最后,通过多项式曲线拟合获得结构面的正弦曲线,从而计算出岩体结构面的参数——倾向、倾角和隙宽。通过将提取方法与传统的手动识别结果进行对比,其结果表明:提取方法获取的参数较为精确。从而证明了该结构面参数提取方法具有可行性和准确性,且提取效率高于传统的手动识别。

关键词：钻孔摄像钻孔图像结构面提取产状隙宽

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大型地下水封石油洞库水幕系统优化设计研究

岩土力学 2016年第3期37卷 776-782,882页

作者：马秀媛张立苏强惠冰王者超薛翊国李术才山东大学岩土与结构工程研究中心山东济南250061 山东城市建设职业学院山东济南250013 山东正元建设工程有限责任公司山东济南250101

水幕系统是决定地下水封洞库运营的关键,水幕孔设计是水幕系统的核心组成部分。以国内首个在建的大型地下水封石油储库为背景,运用地下水渗流理论,研究水幕孔间距以及隙宽对地下洞室水封性的影响。研究结果表明,在陡倾结构面条件下,水... 详细信息

水幕系统是决定地下水封洞库运营的关键,水幕孔设计是水幕系统的核心组成部分。以国内首个在建的大型地下水封石油储库为背景,运用地下水渗流理论,研究水幕孔间距以及隙宽对地下洞室水封性的影响。研究结果表明,在陡倾结构面条件下,水平水幕孔的间距以及隙宽对水封性具有重要影响。在计算工况中,水幕孔间距为10 m时,水封效果最好;水幕孔间距为30 m时,无法满足水封要求;相同水幕孔间距条件下,隙宽越大,水封效果越好;主洞室拱顶区域,水封效果较差。研究结果可为地下水封石油洞库水幕系统优化设计提供理论依据。

关键词：地下水封石油洞库隙宽水封水幕孔

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考虑接触面积影响的粗糙节理渗流分析

岩土力学 2013年第7期34卷 1913-1922页

作者：肖维民夏才初王伟卞跃威同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092 同济大学地下建筑与工程系上海200092 上海市闵行区建设工程安全质量监督站上海201100

节理中接触面积的存在使得渗流曲折效应更加明显,将对渗流产生显著影响。为了研究节理接触面积对节理渗流的影响,建立节理渗流概念模型,推导得到了节理渗流的接触面积影响系数;然后在节理渗流计算公式中引入该影响系数,得到了考虑接触... 详细信息

节理中接触面积的存在使得渗流曲折效应更加明显,将对渗流产生显著影响。为了研究节理接触面积对节理渗流的影响,建立节理渗流概念模型,推导得到了节理渗流的接触面积影响系数;然后在节理渗流计算公式中引入该影响系数,得到了考虑接触面积影响的渗流计算公式。同时,由于接触面积的存在使得渗流曲折因子的计算更为复杂,在获得节理隙宽分布的基础上提出了计算节理渗流曲折因子的五点比较法。然后以人工大理岩节理试件为研究对象,在获得其三维表面形貌的基础上,一方面对其进行不同接触状态下5级法向应力作用下的渗流试验;另一方面,在根据节理试件的三维表面形貌数据计算节理的渗流平均曲折因子和接触面积比的基础上,分别采用考虑接触面积影响的渗流计算公式和Zimmerman计算公式对节理试件在不同法向应力作用下的渗流体积流量进行计算,并将计算结果与实测值进行比较。结果表明:考虑接触面积影响的渗流计算公式计算结果与实测值吻合较好,从而验证了考虑接触面积影响的渗流计算公式的正确性,而Zimmerman计算公式高估了节理的渗流流量。

关键词：岩石力学粗糙节理闭合变形隙宽曲折因子接触面积

基于Barton剪胀模型的粗糙节理渗流分析

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岩石力学与工程学报 2013年第4期32卷 814-820页

作者：肖维民夏才初王伟卞跃威同济大学地下建筑与工程系上海200092 西南交通大学岩土工程系四川成都610031 上海市闵行区建设工程安全质量监督站上海201100

为研究粗糙节理在剪切过程中的渗流规律,首先,采用Barton剪胀模型分析节理在剪切过程中的剪胀效应,计算节理在不同剪切位移下的剪胀位移,采用Brown-Scholz(B-S)理论模型分析法向应力作用下的节理闭合变形;通过初始隙宽、法向闭合变形和... 详细信息

为研究粗糙节理在剪切过程中的渗流规律,首先,采用Barton剪胀模型分析节理在剪切过程中的剪胀效应,计算节理在不同剪切位移下的剪胀位移,采用Brown-Scholz(B-S)理论模型分析法向应力作用下的节理闭合变形;通过初始隙宽、法向闭合变形和剪胀位移建立剪切过程中的节理隙宽与法向应力和剪切位移之间的关系,在此基础上得到剪切过程中的节理渗流计算公式;然后,在对节理试件进行渗流试验的基础上,分别采用基于Barton剪胀模型的节理渗流计算公式和Barton经验公式计算通过节理试件的理论渗流流量,并将预测结果与实测值进行比较,比较结果表明,基于Barton剪胀模型的节理渗流计算公式的预测结果与实测值较为一致,而Barton经验公式预测值与实测值偏差较大,从而验证了该公式在计算节理剪切过程中的渗流情况的正确性。

关键词：岩石力学粗糙节理隙宽剪胀渗流

单裂隙中LNAPL残留特点及残留体对水流运动的影响

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水科学进展 2015年第1期26卷 107-113页

作者：卢斌吴时强谈叶飞俞双恩谢兴华南京水利科学研究院水文水资源与水利工程科学国家重点实验室江苏南京210029 河海大学水利水电学院江苏南京210098

轻非水相液体（LNAPL）在变隙宽裂隙中的迁移和残留机理复杂,在＂裂隙-水-LNAPL＂三相系统中,LNAPL和水流运动之间相互作用和影响,同时两者又共同受到裂隙表面和隙宽的影响和控制。采用27.4 cm×20.0 cm（长×宽）的透明仿真裂隙开展甲... 详细信息

轻非水相液体（LNAPL）在变隙宽裂隙中的迁移和残留机理复杂,在＂裂隙-水-LNAPL＂三相系统中,LNAPL和水流运动之间相互作用和影响,同时两者又共同受到裂隙表面和隙宽的影响和控制。采用27.4 cm×20.0 cm（长×宽）的透明仿真裂隙开展甲苯（地下水中常见的LNAPL污染物之一）迁移试验,监测并获取变隙宽裂隙中LNAPL的迁移过程与残留分布的图像,通过数学统计和数值模拟的方法,分别揭示LNAPL残留分布规律以及＂裂隙-水-LNAPL＂系统内的相互影响机制。研究结果表明：自由相的LNAPL主要沿着裂隙中的狭长通道迁移到内部,在隙宽较小的区域有少量孤立的LNAPL液滴残留。LNAPL在变隙宽裂隙中的迁移、残留与裂隙隙宽的分布密切相关,LNAPL残留的隙宽符合正态分布规律。甲苯残留的隙宽分布范围为0.01~1.40 mm,残留最多的隙宽分布在0.20~0.30 mm。LNAPL的残留增大了裂隙内水流运动的阻力,使得裂隙两端的压力差增加。LNAPL残留使裂隙内水流流速重新分布,同时也改变了裂隙原有的沟槽流分布和数量。

关键词：变隙宽裂隙轻非水相液体残留结构隙宽水流运动

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平行裂隙沿程水头损失规律的实验研究

水文地质工程地质 2015年第3期42卷 1-6页

作者：王熹束龙仓张春艳鲁程鹏苏小茹河海大学水文水资源与水利工程科学国家重点试验室江苏南京210098

为了研究管道-裂隙介质水动力过程,利用不同隙宽及横向宽度的平行裂隙进行室内模拟试验,探究单一平行裂隙中水流流动产生的沿程水头损失随裂隙宽度及横向宽度的变化规律。结果表明:当隙宽小于1.84 mm时,沿程水头损失与流速呈一次函数关... 详细信息

为了研究管道-裂隙介质水动力过程,利用不同隙宽及横向宽度的平行裂隙进行室内模拟试验,探究单一平行裂隙中水流流动产生的沿程水头损失随裂隙宽度及横向宽度的变化规律。结果表明:当隙宽小于1.84 mm时,沿程水头损失与流速呈一次函数关系,并且沿程水头损失随裂隙宽度的增大而减小。通过对比管道层流沿程水头损失公式与立方定律,发现管道和裂隙在计算沿程水头损失时主要差别在于后者忽略横向宽度的影响,指出裂隙长宽比在确定管道与裂隙界限中起重要作用。同时通过分析试验所取得的数据,得出裂隙沿程水头损失随裂隙长宽比的增大呈现先减小后增大的趋势,并建立沿程水头损失随裂隙长宽比变化的经验公式。

关键词：平行裂隙物理模拟试验隙宽横向宽度沿程水头损失