裂隙-孔隙双重介质Darcy-Forchheimer耦合流动模拟方法及工程应用

摘要：

针对裂隙-孔隙双重介质非线性渗流问题,采用压力交换函数描述孔隙Darcy渗流和裂隙Forchheimer渗流耦合特性,推导了渗流方程有限体积的数值格式,并编制了相应的计算程序.通过与单裂隙和相交裂隙渗流的Frih和Arraras解对比,验证了新方法的合理性.对富水深埋裂隙型围岩隧道非线性渗流问题的计算表明,所提算法对复杂裂隙系统问题具有很强的适用性.进一步分析隧道围岩渗流特征:越接近隧道位置,水压梯度越大,流量也越大;隧道周围水压梯度呈现"底部大,顶部小"的特点,最大相差2.5倍,因此隧道底部的流量大于顶部流量;裂隙方向均匀性和密度是影响隧道围岩水力特性的重要因素.在一定水力梯度下,裂隙方向越集中于水力梯度方向且密度越大时,围岩导水性越大,隧道流量越大,越容易发生涌水事故.研究成果为裂隙型围岩隧道防水设计及工程实践提供参考.

关键词：裂隙-孔隙双重介质;Darcy-Forchheimer耦合流动;有限体积法;隧道非线性渗流

所属期刊栏目：43

分类号：TU43(土力学、地基基础工程)

资助基金：国家自然科学基金面上项目;中国人民解放军军事科学院国防工程研究院资助项目

在线出版日期：2021-11-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：2037-2045