Analytic Solution to a Problem of Seepage in a Chequer-Board Porous Massif

A study is made of steady two-dimensional seepage in a porous massif composed by a double-periodic system of white and black chequers of arbitrary conductivity. Rigorous matching of Darcy's flows in zones of different conductivity is accomplished. Using the methods of complex analysis, explicit formulae for specific discharge are derived. Stream lines, travel times, and effective conductivity are evaluated. Deflection of marked particles from the natural direction of imposed gradient and stretching of prescribed composition of these particles enables the elucidation of the phenomena of transversal and longitudinal dispersion. A model of pure advection is related with the classical one-dimensional vective dispersion equation by selection of dispersivity which minimizes the difference between the breakthrough curves calculated from the two models.     

恒稳推进的煤与瓦斯突出

本文建立理想的一维运动模型,对煤与瓦斯突出的机理进行了探讨,指出煤的破碎起动与瓦斯渗流的耦合是煤与瓦斯突出的内在因素,大型突出相应于恒稳推进的情况,通过分析给出了讨论煤与瓦斯突出的重要的无量纲参数以及突出判据的近似形式。     

Non-Newtonian Flow in a Variable Aperture Fracture

The transmissivity of a variable aperture fracture for flow of a non-Newtonian, purely viscous power-law fluid with behavior index n is studied. The natural logarithm of the fracture aperture is considered to be a two-dimensional, spatially homogeneous and correlated Gaussian random field. We derive an equivalent fracture aperture for three flow geometries: (1) flow perpendicular to aperture variation; (2) flow parallel to aperture variation; (3) flow in an isotropic aperture field. Under ergodicity, results are obtained for cases 1 and 2 by discretizing the fracture into elements of equal aperture and assuming that the resistances due to each aperture element are, respectively, in parallel and in series; for case 3, the equivalent aperture is derived as the geometric mean of cases 1 and 2. When n=1 all our expressions for the equivalent aperture reduce to those derived in the past for Newtonian flow and lognormal aperture distribution. As log-aperture variance increases, the equivalent aperture is found to increase for case 1, to decrease for case 2, and to be a function of flow behavior index n for case 3.     

煤层气在非饱和水流阶段的非定常渗流摄动解

煤层甲烷由煤层的割理裂隙系统流入生产井一般经历：单相水流、非饱和流和气、水两相饱和流三个阶段，在非饱和流阶段，储层压力降至临界解吸压力之后，储存在煤基质中的吸附气体少量被解吸出来形成互不连续的气泡并阻止水的流动，含气量尚未达到饱和程度。同时煤层甲烷运移包含渗流场、变形场和应力场的动态耦合过程。本文考虑渗流过程中水-气两相不溶混流体与固体耦合作用，建立了非饱和水流阶段非定常渗流问题的流固耦合数学模型，对该强非线性一维数学模型采用摄动法和积分变换法进行解析求解，并讨论了其压力动态特性，分析了压力随饱和度S及时间t变化的规律和气相及耦合作用的影响，这些研究对煤层气、石油和天然气的开采等地下工程领域具有一定的指导意义。     

高围压条件下孔隙介质渗透特性试验研究

为研究不同围压条件下孔隙介质的渗透性能,利用新研制的高压渗流仪,对大尺寸低渗透性软弱岩进行了系统的试验测试。试验渗透压差波动幅度仅为0.02MPa,渗出端溶液体积变化量测试精度可达0.03mL。通过溶液体积变化与时间的线性关系,稳定渗流量大小可以精确测定。以稳定压差、流量法(即稳压法),试验验证了岩石的渗透系数随着围压的增加而下降,当围压降低时,岩石渗透系数回升,但回升路径低于原始路径。根据轴向应变的变化情况,提出了室内试验应力-渗流耦合过程中渗透性的变化主要是侧向压力使孔隙、喉道产生压缩变形所致。     

变系数渗流场的正交各向异性边界元分析

本文给出了计算复杂渗流场的简化方法.首先由加权余量法得到变系数渗流问题的积分方程.再将区域及边界剖分,对各单元使用形心处的渗透系数而化为正交各向异性问题.最后用正交各向异性问题的基本解,得到对应于边界单元法的线性代数方程组.算例表明方法可靠.     

李群方法在渗流力学的应用

试图用李群方法来分析流体及渗流的运动规律.对于流形上流体、渗流力学方程的研究,物理空间的流动中的拓扑结构只要具有李群的性质,便可以此来进行流动分析.这是将李群理论直接、直地应用于渗流力学的一种方法.李群方法将众多求解特定类型的渗流微分方程方法统一到共同的概念之下.李群无穷小变换方法为寻找微分方程的闭合形式的解提供的广泛的应用,补充了求解渗流力学方程的数学物理技巧.     

MODIFIED SUBSTITUTION METHOD FOR CIRCULAR SLIDING SLOPE STABILITY ANALYSIST UNDER STEADY-STATE SEEPAGE

容重代替法是土坡稳定分析的常用方法. 首先研究了作用在圆弧滑动土坡上的水载荷作为孔隙水压力或作为渗流体载荷之间的关系,然后基于作用在滑块上的水载荷分别作为面载荷和作为体载荷的等效关系,给出了一种较简洁的基于代替法的稳定渗流对圆弧滑动土坡稳定影响的改进分析方法.     

粉土抗渗强度测定设备和方法研究

粉土是介于砂性土和黏性土之间的一种过渡类型土,工程性质既与砂性土不同又与黏性土有较大区别。针对目前还没有合适的室内实验仪器测试粉土临界水力比降和抗渗强度的现状,从试样极限平衡状态出发,对土体进行受力分析,研制了粉土抗渗强度测定设备,研究的实验方法解决了粉土饱和难问题。设计的变水头装置和透明接水容器,保证了粉土抗渗强度测定的可靠性和准确性。多个渗透容器并联成多套装置,可实现多个样本同时测定。对杭州钱塘江粉土的实验结果表明,粉土的临界水力比降与一般砂土有差异。原状样的抗渗强度比击实样高。铺设土工布抗渗层,将大大提高粉土的抗渗强度。研究结果可为粉土地基渗透破坏的防控提供参考。     

SOLUTION AND ANALYSIS OF CIRCULAR TUNNEL FOR THE STRAIN-SOFTENING ROCK MASSES CONSIDERING THE AXIAL IN SITU STRESS AND SEEPAGE FORCE

为了研究轴向应力和渗透力共同作用下软化围岩的应力与位移的变化及分布规律. 基于摩尔-库伦屈服准则及应力-应变软化模型并考虑轴向应力和渗透力的共同作用,将整个塑性区分为有限个同心圆环,以弹塑性交界面处的应力、应变为初始值,并采用微小径向应力增量逐步求出各个圆环上的应力应变及塑性区半径,据此重构了考虑渗透力和轴向力共同作用下软化围岩应力应变特性的逐步求解方法. 利用该方法,推导出软化围岩应力应变的解. 计算结果表明：在考虑轴向应力作用下,塑性区半径和隧道围岩位移都随着渗透力的增加而有所减小;当轴向应力为最小主应力时,渗透力的影响更为显著. 这说明渗透力的存在对于隧道围岩的应力应变分布以及塑性半径和围岩的位移有不可忽略的影响.