裂隙岩体渗透系数确定方法研究

裂隙岩体渗透系数以及渗透主方向的确定对研究岩体渗透性大小及各向异性具有重要意义。高放废物地质处置库介质岩体的渗透性能将直接影响其使用安全性。本文运用离散裂隙网络模拟的方法对我国高放废物处置库甘肃北山预选区3#钻孔附近裂隙岩体进行了渗透性质分析。通过对3#钻孔1715～1780m段压水试验数据的反演,标定了离散裂隙网络渗流模型中的裂隙渗透参数(导水系数T)。利用标定的离散裂隙网络模型对场区裂隙岩体进行了渗流模拟,确定了该区域裂隙岩体的渗流表征单元体(REV)的尺寸大小以及渗透主值和主渗透方向。运用离散裂隙网络模型计算得出的渗透主值的几何均值与现场压水试验计算结果较接近,证明了计算结果的有效性。     

高放废物处置库选址中低渗透介质地质研究的几个问题

低渗透介质是阻碍有害物质在地下迁移良好的天然屏障, 因此成为高放废物处置库围岩类型的首选。本文通过对高放废物处置库选址中地质研究的回顾, 阐述了低渗透介质地质研究的特点, 对地质参数测定、取样、水流模拟、地球化学模拟进行了重点介绍。     

多孔介质渗透率的一种新分形模型

多孔介质的渗流特性是油气藏工程、地下水资源利用、高放废物深地质处置等实际工程领域的热门研究问题．基于分形理论及多孔介质由一束面积大小不等的椭圆形毛细管组成的假设,本文建立了流体在分形多孔介质中渗流时的绝对渗透率及相对渗透率的分形渗透率模型．结果表明,绝对渗透率是最大和最小孔隙面积、分形维数、形状因子ε的函数,且当ε =1时,本文模型可以简化成Yu与Cheng模型;而非饱和多孔介质的相对渗透率与饱和度和多孔介质微结构参数有关．将本文提出的渗透率分形模型预测与实验测量数据及其他模型结果进行对比,显示它们整体吻合很好．     

岩体动力学和岩体动力工程专题序

<正>随着我国西部大开发战略和“一带一路”倡议的实施，一大批国家重大基础设施建设如白鹤滩水电站、锦屏二级水电站、南水北调西线工程以及其他岩石工程建设陆续开展。同时能源地下储存、高放核废物的深地质处置、二氧化碳地下封存等岩体工程也引起政府的高度重视，有些已纳入国家发展规划。这些岩体工程建设带来了许多岩石力学前沿课题和亟待解决的工程技术难题，为岩石力学学科提供了前所未有的发展机遇。岩体工程在施工和服役阶段，地震、爆破等动载荷不可避免会对其造成不同程度的扰动，     

双重孔隙介质THMM耦合模型及其有限元分析

建立了一种饱和-非饱和遍有节理岩体的双重孔隙-裂隙介质热-水-应力-迁移耦合模型,其特点是应力场和温度场是单一的,但具有不同的孔隙渗流场、裂隙渗流场和孔隙浓度场、裂隙浓度场,以及可考虑裂隙的组数、间距、方向、连通率和刚度对本构关系的影响;并开发了相应的二维有限元程序.针对一个假定的高放废物地质处置库,就岩体为非饱和双重孔隙-裂隙介质和放射性核素泄漏的情况进行了数值分析,考察了岩体中的温度、负孔隙水压力、饱和度、地下水流速、核素浓度和主应力的状态.结果显示:孔隙和裂隙中的负水压力及核素浓度呈现不同的变化、分布;尽管裂隙水饱和度平均仅为孔隙水饱和度的1/10,但因裂隙的渗透系数比孔隙的渗透系数大4个数量级,故裂隙中地下水的流速约是孔隙中相应值的3倍;孔隙和裂隙中核素浓度的量值接近.     

温度梯度水分扩散系数对非饱和双重孔隙岩体中THM耦合影响的有限元分析

建立了一种饱和–非饱和遍有节理岩体的双重孔隙—裂隙介质热—水—应力耦合模型,并研制出相应的二维有限元程序。通过一个假定的位于非饱和双重孔隙—裂隙岩体中的高放废物地质处置库算例,就温度梯度水分扩散系数不同的三种工况,考察了岩体中的温度、孔隙水压力、饱和度、地下水流速和主应力的变化、分布情况。结果显示：各工况计算域中温度场及应力场基本相同, 当岩体温度梯度水分扩散系数较大时,近场的负孔隙水压力上升到很高的数值,负裂隙水压力有所下降,饱和度亦有相应的变化,当温度梯度水分扩散系数小到一定程度后,其影响也将逐渐消失。     

温度梯度水分扩散对双重孔隙岩体中THM耦合影响的有限元分析

建立了一种饱和-非饱和遍有节理岩体的双重孔隙-裂隙介质热-水-应力耦合模型,并研制出相应的二维有限元程序.通过一个假定的位于非饱和双重孔隙-裂隙岩体中的高放废物地质处置库算例,就温度梯度水分扩散系数不同的三种工况,考察了岩体中的温度、孔隙水压力、饱和度、地下水流速和主应力的变化、分布情况.结果显示:各工况计算域中温度场及应力场基本相同,当岩体温度梯度水分扩散系数较大时,近场的负孔隙水压力上升到很高的数值,负裂隙水压力有所下降,饱和度亦有相应的变化,当温度梯度水分扩散系数小到一定程度后,其影响也将逐渐消失.     

甘肃北山地质处置库围岩节理抗剪强度经验估算

节理抗剪强度参数是地质处置库预选地段工程地质对比和围岩稳定性分析的重要指标。本文在旧井地段英云闪长岩节理分组的基础上,运用定向统计测量方法估测节理粗糙度系数,通过评价节理粗糙度系数的尺寸效应,确定节理抗剪强度经验估算有效长度,由JRC-JCS模型求得各组节理4个方向的抗剪强度参数,并评价了地质处置库围岩节理抗剪强度的各向异性特征。     

热等离子体处理废物技术的进展

随着我国经济的快速发展,固体废物的年产量显著增加,焚烧减容后仍产生大量的焚烧残余物,其中含有重金属、二噁英等有害成份,对其填埋不仅占用大量土地资源,而且对土壤和地下水存在二次污染风险等诸多问题,因而亟需发展具有良好环保效益和社会效益的废物处理新技术.热等离子体技术在航天技术发展初期,用于航天再入过程航天器头部防热研究和等离子体对无线电通讯的干扰研究.之后从军用转向民用,主要的场景之一是用于环保领域处理废物,从早期销毁报废武器、化学武器战剂和中低放射性废物开始,发展到现在,等离子体技术已经在有机和无机废物处理技术中,成为有特色的先进技术.文章介绍了等离子体处理废物技术的原理与特点,回顾了低温热等离子体技术在处理固体废物中的发展过程,综述了低温热等离子体处理固体废物技术在基础研究领域和工程应用领域的进展,对目前等离子体固体废物处理技术应用中存在的问题进行了着重分析,并提出发展建议,以此悼念我国应用热等离子体技术的先驱吴承康院士以及他对于热等离子体技术处理废物技术基础研究的关怀和指导.     

柱形装药爆炸破坏混凝土的数值模拟分析

利用LS-DYNA有限元程序建立计算模型,对有无预制孔的半无限混凝土介质中柱形装药的爆炸破坏过程进行了数值模拟研究,得出了不同埋深时的爆腔半径和爆破漏斗半径以及毁伤混凝土的最佳埋深范围,结果与理论计算吻合较好。同时,计算分析了在一定埋深处正向起爆与反向起爆的破坏状态,并对计算结果进行理论分析,结果表明反向起爆更有利于混凝土的破坏。     

上海浦东新区垃圾堆放场地的适宜性评价

本文概括地介绍了浦东新区垃圾堆放的地质环境特征之后, 运用综合指数法和层次分析法对区内现有30个典型垃圾堆场的地质环境适宜性和综合适宜性分别作了评价。     

砂-膨润土混合屏障材料渗透性影响因素研究

建立了一个新的结构-尾流振子耦合模型. 流场近尾迹动力学特征被模化为非线性阻尼 振子,采用van der Pol方程描述. 以控制体中结构与近尾迹流体间受力互为反作 用关系来实现流固耦合. 采用该模型进行了二维结构涡激振动计算,得到了合理的 振幅随来流流速的变化规律和共振幅值,并正确地预计了共振振幅值$A_{\max}^\ast$ 随着质量阻尼参数$\left( {m^\ast + C_A } \right)\zeta $的变化规律,给出了预测$A_{\max }^\ast $值的拟合公式. 采用该模型计算了三维柔性结构在均匀来流和简谐波形来流作用下的VIV 响应. 结构在均匀来流作用下振动呈现由驻波向行波的变化过程, 并最后稳定为行波振动形态. 在简谐波形来流作用下,结构呈现混合振动形态,幅值随时间呈周期变化.     

固体废弃物处理的岩土工程问题

系统地介绍了与固体废弃物填埋处理有关的岩土工程问题, 包括地质灾害的勘察、预防和治理, 似土废弃物和非土废弃物性能的测试研究, 填埋场和填埋体的稳定和变形分析, 填埋场的渗漏和污染物运移的规律, 粘土和筑坝建材的调查等。     

深层地下地应力测量

介绍了对某水力压裂法处置中放废液工程进行的深层地下地应力测量的有关情况。利用压阻型压力传感器和压力盒相结合的办法克服压力探头敏感面小带来的测量困难 ,成功进行了地下数百米深度处地应力测量。实际测量表明系统工作可靠 ,测量数据可信。     

Comments on model validation

The present paper points out the importance and usefulness of recognizing the separate roles of processes and geometric structures in predictive modeling of the performance of a nuclear waste repository or underground injection disposal of toxic wastes. Based on this, a validation procedure is proposed. Furthermore, two stages and three elements of validation are described and discussed. Finally, comments are made on the choice of measurables to be used to compare modeling results and field data in the validation procedure.     

Predicting Fluid Flow Regime,Permeability, and Diffusivity in Mudrocks from Multiscale Pore Characterisation

Transport in Porous Media - In geoenergy applications, mudrocks prevent fluids to leak from temporary (H2, CH4) or permanent (CO2, radioactive waste) storage/disposal sites and serve as a source...     

Numerical simulation of the miscible displacement of radionuclides in a heterogeneous porous medium

The aim of this paper is to model and simulate the displacement of radioactive elements in a saturated heterogeneous porous medium. New schemes are proposed to solve accurately the convection–diffusion–reaction equations including nonlinear terms in the time derivative. Numerical tests show the stability and robustness of these schemes through strong heterogeneities of the medium. Finally the COUPLEX 1 benchmark concerning the far field simulation of a polluted flow by a leak of a nuclear waste disposal is performed and compared with the results available in the literature. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd.     

Use of multiscale particle simulations in the design of nuclear plant decommissioning

The application of a digital modelling method that can faithfully take account of three-dimensional shape and inherent physical and chemical properties of each particulate component provides an essential tool in decommissioning design. This is useful in handling of high, medium and low level radioactive waste. The processes involve making decisions on where to cut existing plant components and then how to pack these components into boxes, which are then cemented and kept for long term storage as the level of radioactive declines with time. We illustrate the utility of the method and its ability to take data at plant scale (m-scale) and then deduce behaviours at sub millimetre scale in the packed containers. A variety of modelling approaches are used as a part of this approach including cutting algorithms, geometric and dynamic (distinct element) force models, and lattice Boltzmann methods. These methods are applicable to other complex particulate systems including simulation of waste, building recycling, heap leaching and related minerals processes. The paper introduces the basic concepts of this multi-scale and multi-model approach.     

深部高地应力下岩石力学行为研究进展

越来越多的煤矿和金属矿进入深部开采.随着开采深度的增加,一系列工程灾害如岩爆、煤与瓦斯突出、顶板垮落、底板突水等日益严重,且深部开采中巷道与采场的维护理论也与浅部有十分明显的区别.人们认识到这种差别的根源在于岩石所处的赋存环境上的差异,深部与浅部在赋存环境上的差别是所谓``三高''即高地应力、高地温和高孔隙水压,尤其是高地应力条件下岩石表现出十分特殊的力学行为.简要介绍了深部开采现状、深部开采面临的技术难题以及深部岩体所处的高地应力环境,在此基础上,综述了深部高地应力条件下有关岩石力学性质的研究进展,包括高应力条件下岩石的脆-延转化特性、岩石的流变特性、岩石的强度特征、岩石的破坏特征尤其是岩爆等.文章最后指出深部条件下热-水-力耦合模型是一个值得关注的研究方向.