非线性渗流对裂隙岩体渗流传热过程的影响

• 作者: 何忱 周创兵 姚池 杨建华 邵玉龙 黄帆
• 来源期刊: 岩土工程学报
• 学科: 工学
• 关键词: 非线性渗流 渗流传热 Forchheimer方程 临界水力梯度 裂隙开度
• 年，卷（期）: 2020,（6）
• 所属期刊栏目: 论文
• 页码范围: 1050-1058
• 页数: 9页
• 分类号: TU45
• 语种: 中文
• DOI: 10.11779/CJGE202006008

摘要

提出了一种裂隙岩体的非线性渗流传热数值模型,首先将Forchheimer方程与雷诺方程耦合得到非线性渗流控制方程,然后结合传热控制方程,考虑裂隙与岩石基质之间的热量交换,研究了非线性渗流对裂隙岩体渗流传热过程的影响.通过与裂隙网络非线性渗流试验数据对比,验证了裂隙岩体非线性渗流模型的有效性.最后,通过二维单裂隙和三维裂隙网络模型进行了非线性渗流传热分析.结果表明:该模型能够比较准确地描述裂隙岩体的非线性渗流特征,随着裂隙开度df的增加,流体的非线性效应不断加强,与达西条件下计算的渗流传热结果的偏差就越大,通过归一化导流系数T/T0确定临界水力梯度Jc,发现裂隙开度对临界水力梯度Jc起到主导性作用,且临界水力梯度Jc与裂隙开度df满足幂函数递减关系;归一化热突破时间t/t0≥1,非线性条件下的稳定期要比线性条件下的稳定期长,并随着裂隙开度和裂隙数量的增大而增大.