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裂隙岩体中弹性波传播特性试验及宏细观损伤本构模型研究 被引量:14
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作者 赵航 李新平 +2 位作者 罗忆 董千 黄俊红 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期2939-2948,共10页
以不同加载方式下裂隙岩体中弹性波传播特性试验为基础,首先通过对比试验中弹性波波速、波幅与岩体宏观损伤的关系,给出了采用弹性波波幅来表征的裂隙岩体宏观损伤变量;其次利用统计强度理论定义了岩石的细观损伤变量,并基于连续损伤理... 以不同加载方式下裂隙岩体中弹性波传播特性试验为基础,首先通过对比试验中弹性波波速、波幅与岩体宏观损伤的关系,给出了采用弹性波波幅来表征的裂隙岩体宏观损伤变量;其次利用统计强度理论定义了岩石的细观损伤变量,并基于连续损伤理论建立了宏、细观裂隙耦合的裂隙岩体损伤本构模型;最后结合试验数据对该模型进行了验证与分析。研究表明:完整岩体中细观裂隙的起裂和扩展对岩体中传播弹性波的波幅和波速的影响较小,而裂隙岩体中宏观裂隙的张开和闭合对弹性波波幅和波速的影响较大。裂隙岩体在外力作用下时,弹性波波速和波幅的变化规律类似,相较于弹性波波速,弹性波波幅对裂隙岩体宏观损伤的变化表现的更敏感,可用来定义裂隙岩体的宏观损伤变量。不同加载方式下裂隙岩体的损伤特性与宏、细观裂隙以及其所处的应力状态相关,基于宏、细观裂隙耦合的裂隙岩体损伤本构模型可以较好地反映不同加载方式下裂隙岩体的损伤力学特性。在三轴压缩试验中,宏观裂隙对岩体轴向压应力方向上损伤的影响主要体现在试验的中后期阶段,在三轴拉压试验中,宏观裂隙对岩体轴向拉应力方向上损伤的影响贯穿于试验全过程中。 展开更多
关键词 裂隙 细观裂隙 宏观裂隙 损伤变量 本构模型
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裂隙岩体渗流模型研究现状与展望 被引量:31
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作者 祝云华 刘新荣 +1 位作者 梁宁慧 刘占魁 《工程地质学报》 CSCD 2008年第2期178-183,共6页
裂隙岩体渗流对于边坡、地下工程及基础岩土体的承载能力有显著的制约作用。本文简要地介绍了多种裂隙岩体渗流模型研究现状,评述了几类比较有代表性的渗流模型特点以及存在的不足,为选取合理的数学模型用于求解具体的裂隙岩体渗流问题... 裂隙岩体渗流对于边坡、地下工程及基础岩土体的承载能力有显著的制约作用。本文简要地介绍了多种裂隙岩体渗流模型研究现状,评述了几类比较有代表性的渗流模型特点以及存在的不足,为选取合理的数学模型用于求解具体的裂隙岩体渗流问题提供了参考依据,并在上述基础上提出了一些需要进一步研究的问题。指出就目前应用最为广泛的等效连续介质模型而言,裂隙岩体几何参数、有效孔隙度以及等效渗透张量的确定仍有待于更深入的研究,而从细观力学结构入手研究渗流耦合模型将具有重大的理论意义和实用价值。 展开更多
关键词 裂隙 渗流模型 耦合 综述
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裂隙岩体渗流–损伤–断裂耦合模型及其应用 被引量:33
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作者 赵延林 曹平 +1 位作者 汪亦显 刘业科 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第8期1634-1643,共10页
从岩体结构力学和细观损伤力学的角度出发,根据裂隙发育与工程尺度的关系,建立合理且适用的裂隙岩体渗流–损伤–断裂耦合数学模型,该模型能真实反映渗流场与应力场耦合作用下裂隙岩体的损伤演化特性,并能模拟由于渗透压的存在和变化引... 从岩体结构力学和细观损伤力学的角度出发,根据裂隙发育与工程尺度的关系,建立合理且适用的裂隙岩体渗流–损伤–断裂耦合数学模型,该模型能真实反映渗流场与应力场耦合作用下裂隙岩体的损伤演化特性,并能模拟由于渗透压的存在和变化引起的拟连续岩体内翼形裂纹的开裂、扩展和贯通等损伤演化特性和高序次贯通裂隙的张开、闭合。建立考虑渗透压力的三维含水裂隙岩体弹塑性断裂损伤本构方程和损伤应力状态作用下流体渗流方程,给出该数学模型的求解策略与方法,开发裂隙岩体渗流–损伤–断裂耦合分析的的三维有限元计算程序DSDFC.for。该计算程序能模拟岩体分步开挖、应力和渗流边界的动态变化,对裂隙岸坡蓄水加载过程进行渗流–损伤–断裂耦合分析,发现水库蓄水后岸坡山体的竖向抬升,随水位上升岸坡破损区增大,断层塑性区向岸坡深部扩展,与裂隙渗流比较,拟连续岩体渗流滞后。 展开更多
关键词 石力学 裂隙 损伤演化 有限元法 耦合模型 双重介质
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裂隙岩体渗流模型综述 被引量:52
4
作者 王媛 速宝玉 徐志英 《水科学进展》 EI CAS CSCD 1996年第3期276-282,共7页
系统综述了裂隙岩体渗流分析的各类模型,从各类模型所反映的渗透机理出发,阐明了它们的优缺点和适用条件及其工程应用情况。集等效连续介质模型和离散裂隙网络模型优点的等效-离散耦合模型是有实用前景的裂隙渗流模型。
关键词 裂隙 渗流 模型
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三维裂隙岩体渗流耦合模型及其有限元模拟 被引量:19
5
作者 王媛 速宝玉 徐志英 《水文地质工程地质》 CAS CSCD 北大核心 1995年第3期1-5,共5页
本文简述了裂隙岩体渗流两类基本模型──等效连续介质模型和离散介质模型的基本理论及其有限元模拟,讨论了两类模型的优缺点,并研究了等效连续介质模型的适用性.本文基于水头连续、结点流量平衡的原则,提出了结合上述两种基本模型... 本文简述了裂隙岩体渗流两类基本模型──等效连续介质模型和离散介质模型的基本理论及其有限元模拟,讨论了两类模型的优缺点,并研究了等效连续介质模型的适用性.本文基于水头连续、结点流量平衡的原则,提出了结合上述两种基本模型优点的耦合模型,给出了相应的有限元计算格式.计算实例表明,该模型是合理、可行的,具有很强的实用价值。 展开更多
关键词 裂隙 渗流 有限元 耦合模型
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裂隙岩体渗流概念模型研究 被引量:66
6
作者 宋晓晨 徐卫亚 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第2期226-232,共7页
裂隙岩体中的渗流和传统的多孔介质渗流在机理上存在本质的差别,这种差别主要表现为裂隙岩体在各种尺度上存在的非均质性。模拟裂隙岩体渗流的主要困难在于描述这种非均质性。目前的概念模型,包括等效连续体模型、离散裂隙网络模型和混... 裂隙岩体中的渗流和传统的多孔介质渗流在机理上存在本质的差别,这种差别主要表现为裂隙岩体在各种尺度上存在的非均质性。模拟裂隙岩体渗流的主要困难在于描述这种非均质性。目前的概念模型,包括等效连续体模型、离散裂隙网络模型和混合模型使用了不同的技术来预测裂隙岩体中的渗流。这些模型基于不同的假设和概念框架,有着各自不同的优缺点。在实际应用时,应当根据研究域的具体特点和所要解决的问题的要求对其选择,此外,还讨论了单裂隙的概念模型。 展开更多
关键词 裂隙 渗流 概念模型 裂隙
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裂隙岩体渗流损伤耦合模型的理论分析 被引量:66
7
作者 郑少河 朱维申 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第2期156-159,共4页
基于自洽理论推导了复杂应力状态下含水裂隙岩体的本构关系及损伤演化方程 ,提出了考虑断裂损伤效应的裂隙岩体渗透张量表达式 ,综合以上两个方面 。
关键词 裂隙 渗透 损伤 水力学 耦合模型
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裂隙岩体损伤锚柱单元支护模型及其应用 被引量:13
8
作者 张强勇 朱维申 程峰 《岩土力学》 EI CAS CSCD 1998年第4期19-24,共6页
考虑断续裂隙岩体加锚,提出一种损伤锚柱单元支护模型,并将该模型应用于三峡船闸高边坡,获得了较为满意的计算结果。
关键词 断续裂隙 损伤锚柱单元 支护模型 裂隙
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裂隙岩体逾渗模型中渗透概率递推矩阵 被引量:10
9
作者 朱大勇 范鹏贤 +1 位作者 郭志昆 钱七虎 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第2期262-267,共6页
用二维座逾渗模型描述裂隙岩体的渗透问题,将岩体划分为众多单元网格,每个单元赋与一定的渗透概率,提出一种解析方法计算裂隙岩体的渗透概率。建立多单元网格渗透概率递推矩阵的概念,并根据相邻列单元渗透递推关系,推导出3×n及4... 用二维座逾渗模型描述裂隙岩体的渗透问题,将岩体划分为众多单元网格,每个单元赋与一定的渗透概率,提出一种解析方法计算裂隙岩体的渗透概率。建立多单元网格渗透概率递推矩阵的概念,并根据相邻列单元渗透递推关系,推导出3×n及4×n型单元网格的渗透概率递推矩阵;应用渗透概率递推矩阵可以计算任意列数单元网格的渗透概率。基于渗透概率递推矩阵,推导出3×3及4×4型单元网格的渗透概率解析表达式,并应用重整化群方法分别计算出基于2×2,3×3及4×4型基元的临界渗透概率,并与Monte Carlo法结果进行比较,分析重整化群化误差产生的原因。 展开更多
关键词 石力学 裂隙 逾渗模型 重整化群法 渗透概率
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裂隙岩体核素迁移模型及其在高放废物地质处置库安全性能评价中的应用 被引量:6
10
作者 李金轩 钱七虎 +2 位作者 罗嗣海 周文斌 易萍华 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第5期736-740,共5页
通过一维迁移模型的线性叠加,提出了基于裂隙参数随机分布的多途径裂隙核素迁移模型。模型可计算任意给定点处核素的弥散通量(Bq/a)。模型从随机分布的裂隙导水系数出发,将随机分布的裂隙导水系数平均分成有限个单元,每1单元即代表1条... 通过一维迁移模型的线性叠加,提出了基于裂隙参数随机分布的多途径裂隙核素迁移模型。模型可计算任意给定点处核素的弥散通量(Bq/a)。模型从随机分布的裂隙导水系数出发,将随机分布的裂隙导水系数平均分成有限个单元,每1单元即代表1条运移途径,并具有其相应的裂隙参数(如导水系数、隙宽)和分布频率。裂隙中任意给定点处核素的弥散通量则由各运移途径的计算结果按导水系数的分布频率进行叠加得出。 展开更多
关键词 石力学 裂隙 迁移模型 弥散通量 高放废物 核素
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基于宏细观损伤耦合的非贯通裂隙岩体本构模型 被引量:32
11
作者 袁小清 刘红岩 刘京平 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期2804-2814,共11页
针对非贯通裂隙岩体工程结构中的受荷岩体,提出受荷细观损伤与裂隙宏观损伤的概念。以完整岩石的初始损伤状态作为基准损伤状态,综合考虑裂隙宏观缺陷的存在、微裂纹细观缺陷在受荷下的损伤扩展以及宏细观缺陷在受荷过程中的耦合,基于Le... 针对非贯通裂隙岩体工程结构中的受荷岩体,提出受荷细观损伤与裂隙宏观损伤的概念。以完整岩石的初始损伤状态作为基准损伤状态,综合考虑裂隙宏观缺陷的存在、微裂纹细观缺陷在受荷下的损伤扩展以及宏细观缺陷在受荷过程中的耦合,基于Lemaitre应变等效假设,推导了考虑宏细观缺陷耦合的复合损伤变量,并给出同时考虑试件尺寸、裂隙几何与力学特性的宏观损伤变量的计算公式,从而建立了基于宏细观缺陷耦合的非贯通裂隙岩体在荷载作用下的损伤本构模型。用宏细观损伤耦合的本构模型来描述非贯通裂隙岩体在受荷过程中的细观损伤演化与宏观损伤行为,与非贯通裂隙岩体实际受荷情况符合较好。研究结果表明:(1)完整岩样和裂隙岩样的应力-应变行为在峰值强度之前差异较大,峰值强度以后差异逐渐减小,最后趋于一致,二者具有相近的残余强度;(2)裂隙岩体强度随裂隙贯通率的增加而增大,随裂隙倾角的变化具有明显的各向异性,同时还与裂隙面的内摩擦角有关;(3)裂隙倾角为90°时,裂隙岩样的峰值强度最高;张开型裂隙岩样的裂隙倾角为45°时,峰值强度最低;(4)非贯通裂隙岩体工程结构中的受荷岩体,其力学性能由受荷细观损伤与裂隙宏观损伤及其耦合效应所决定,基于宏细观损伤耦合的复合损伤变量可以较好地反映非贯通裂隙岩样的力学特性。 展开更多
关键词 非贯通裂隙 宏观损伤 受荷细观损伤 损伤耦合 应力强度因子 本构模型
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卸荷条件下裂隙岩体变形破坏及裂纹扩展演化的物理模型试验 被引量:79
12
作者 黄达 黄润秋 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第3期502-512,共11页
岩体工程开挖是一个卸荷过程,通过裂隙岩体物理模型试验,研究2种卸荷应力路径下裂隙岩体的强度、变形及破坏特征,并探讨裂隙的扩展演化过程和力学机制。卸荷条件下裂隙岩体的强度、变形破坏及裂隙扩展均受裂隙与卸荷方向夹角及裂隙间的... 岩体工程开挖是一个卸荷过程,通过裂隙岩体物理模型试验,研究2种卸荷应力路径下裂隙岩体的强度、变形及破坏特征,并探讨裂隙的扩展演化过程和力学机制。卸荷条件下裂隙岩体的强度、变形破坏及裂隙扩展均受裂隙与卸荷方向夹角及裂隙间的组合关系影响;卸荷速率及初始应力场大小主要影响岩体卸荷强度及次生裂缝的数量,对裂隙扩展方式影响相对较少;卸荷条件下裂隙扩展是在卸荷差异回弹变形引起的拉应力和裂隙面剪切力增大而抗剪力减小的综合作用下的破坏,且各个应力对裂隙扩展的影响大小与裂隙的倾角密切相关。 展开更多
关键词 石力学 卸荷 裂隙 变形破坏 扩展演化 物理模型试验
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裂隙岩体渗流模拟的三维离散裂隙网络数值模型(Ⅰ):裂隙网络的随机生成 被引量:65
13
作者 宋晓晨 徐卫亚 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第12期2015-2020,共6页
对于裂隙岩体中的渗流来说,离散裂隙网络模型比等效连续体模型更能刻画其基本规律。发展了用于模拟裂隙岩体渗流的三维离散裂隙网络数值模型,并编制了裂隙岩体渗流模拟程序FracFlow。该模型可以利用野外露头上采集到的裂隙的观测数据,... 对于裂隙岩体中的渗流来说,离散裂隙网络模型比等效连续体模型更能刻画其基本规律。发展了用于模拟裂隙岩体渗流的三维离散裂隙网络数值模型,并编制了裂隙岩体渗流模拟程序FracFlow。该模型可以利用野外露头上采集到的裂隙的观测数据,通过计算机处理最终形成三维裂隙网络的人工几何模型,然后用边界元法求解所生成的裂隙网络中的渗流问题。在此第一部分中,介绍了利用计算机随机生成三维裂隙网络的详细过程,然后利用算例校核了程序的正确性。 展开更多
关键词 石力学 渗流 离散裂隙网络 数值模型 随机生成
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隧道裂隙岩体温度-渗流耦合数学模型研究 被引量:26
14
作者 黄涛 杨立中 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1999年第5期554-558,共5页
随着越来越多特长深埋隧道工程的修建,围岩体所赋存复杂地质环境( 渗流场、温度场与应力场等) 之间的相互影响作用已不容忽视。通过隧道裂隙围岩体渗透性能与热物理性能的等效连续化处理,初步建立了围岩体温度场与渗流场耦合作用数... 随着越来越多特长深埋隧道工程的修建,围岩体所赋存复杂地质环境( 渗流场、温度场与应力场等) 之间的相互影响作用已不容忽视。通过隧道裂隙围岩体渗透性能与热物理性能的等效连续化处理,初步建立了围岩体温度场与渗流场耦合作用数学模型,并应用于秦岭隧道工程。 展开更多
关键词 温度 渗流 耦合 数学模型 裂隙 隧道
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冻融荷载耦合作用下单裂隙岩体损伤模型研究 被引量:61
15
作者 李新平 路亚妮 王仰君 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期2307-2315,共9页
针对寒区节理岩体工程结构中的冻融受荷岩体,采用在类岩石材料中预制裂隙的方法模拟节理岩体,通过冻融循环试验和单轴压缩试验,分析裂隙岩样的几何特征(裂隙长度、裂隙倾角)对岩体强度的影响;基于细观损伤理论和宏观统计损伤模型,建立... 针对寒区节理岩体工程结构中的冻融受荷岩体,采用在类岩石材料中预制裂隙的方法模拟节理岩体,通过冻融循环试验和单轴压缩试验,分析裂隙岩样的几何特征(裂隙长度、裂隙倾角)对岩体强度的影响;基于细观损伤理论和宏观统计损伤模型,建立冻融受荷裂隙岩石损伤劣化模型,探讨裂隙岩体在冻融和荷载耦合作用下的损伤劣化机制。研究结果表明:(1)岩石反复冻融引起的损伤是一个疲劳破坏的过程,受荷损伤是岩石类非均质材料各组成成分对力的传递速率以及自身变形差异性引起应力场不均匀分布的过程;(2)冻融和受荷以不同的力学机制促使岩石中裂纹的萌生和扩展,由此诱发的损伤相互耦合,其耦合作用会使总损伤有所劣化;(3)裂隙长度以及冻融循环次数对总损伤的影响较大,而裂隙倾角对总损伤的影响相对较小;(4)相同的冻融循环次数下,裂隙岩样较完整岩样的损伤劣化程度严重。 展开更多
关键词 石力学 冻融 单轴压缩 耦合作用 裂隙 损伤演化模型
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裂隙岩体弹塑性-损伤本构模型 被引量:38
16
作者 孙卫军 周维垣 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 1990年第2期108-119,共12页
岩体中通常含有大量断续状裂隙,它们对岩体结构的变形和稳定性有着不可忽视的影响。本文应用损伤力学原理,建立了这种岩体的弹塑性—损伤本构模型.室内试验和地下厂房实测验算说明,该本构模型是合理有效的.
关键词 裂隙 损伤 本构模型 弹塑性
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裂隙岩体加索支护模型及其工程应用 被引量:18
17
作者 张强勇 李术才 陈卫忠 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第9期1465-1468,共4页
根据预应力锚索与裂隙岩体的联合作用机理,在深入研究了裂隙岩体的损伤断裂变形特性以及锚索的空间锚固效应后,建立了一种加索支护模型模拟锚索对裂隙岩体的加固效果。将建立的力学模型用于指导一岩体边坡工程的支护设计与施工,取得了... 根据预应力锚索与裂隙岩体的联合作用机理,在深入研究了裂隙岩体的损伤断裂变形特性以及锚索的空间锚固效应后,建立了一种加索支护模型模拟锚索对裂隙岩体的加固效果。将建立的力学模型用于指导一岩体边坡工程的支护设计与施工,取得了显著效果。 展开更多
关键词 裂隙 加索支护模型 支护设计与施工
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裂隙岩体损伤局部化破坏分岔模型及其应用 被引量:13
18
作者 刘元高 周维垣 +1 位作者 赵吉东 杨强 《力学学报》 EI CSCD 北大核心 2003年第4期411-418,共8页
采用概率统计方法分析节理裂隙岩体的几何特征,定义了反映裂隙岩体几何特征的组构张量。基于不可逆热力学理论,通过裂纹扩展的细观分析,得出了损伤的发展机理和演化方程,把损伤演化和裂隙的几何特征的变化联系起来,建立了弹塑性损伤本... 采用概率统计方法分析节理裂隙岩体的几何特征,定义了反映裂隙岩体几何特征的组构张量。基于不可逆热力学理论,通过裂纹扩展的细观分析,得出了损伤的发展机理和演化方程,把损伤演化和裂隙的几何特征的变化联系起来,建立了弹塑性损伤本构关系。为分析含有节理裂隙岩体在发生局部化破坏时的特征,通过对发生局部化时的裂隙岩体的分析,构造了适用于节理裂隙岩体局部化分析的不连续分岔模型。利用非线性规划数值解法,可以得出局部化破坏的方向特征。在有限元方法中,根据该模型给出了节理裂隙岩体相关的算例,分析表明该模型用于分析裂隙岩体的局部化破坏是有效的。 展开更多
关键词 节理裂隙 损伤局部化 几何特征 概率统计方法 局部化破坏 不连续分岔模型 力学性质
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三维裂隙岩体渗流场与应力场耦合模型研究 被引量:17
19
作者 高海鹰 夏颂佑 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第2期102-105,共4页
三维裂隙岩体渗流场与应力场耦合模型研究高海鹰夏颂佑(河海大学结构中心,南京,210098)1前言目前,裂隙岩体渗流与应力相互作用数值模拟问题,分为连续性模型和离散性模型。前者对岩块和裂隙的透水性进行组合,视为一种等价... 三维裂隙岩体渗流场与应力场耦合模型研究高海鹰夏颂佑(河海大学结构中心,南京,210098)1前言目前,裂隙岩体渗流与应力相互作用数值模拟问题,分为连续性模型和离散性模型。前者对岩块和裂隙的透水性进行组合,视为一种等价的孔隙介质。例如,可以应用比奥固结... 展开更多
关键词 裂隙 渗流场 应力场 耦合模型 渗流
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岩体多重裂隙网络渗流模型研究 被引量:14
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作者 柴军瑞 仵彦卿 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2000年第2期33-36,共4页
将岩体中的各种裂隙和孔隙按规模和渗透性分为 4级处理 ,即一级真实裂隙网络、二级随机裂隙网络、三级等效连续介质体系和四级连续介质体系。各级裂隙 (孔隙 )都形成各自的裂隙网络 ,并以水量平衡原理为基础建立各级裂隙网络之间的联系 ... 将岩体中的各种裂隙和孔隙按规模和渗透性分为 4级处理 ,即一级真实裂隙网络、二级随机裂隙网络、三级等效连续介质体系和四级连续介质体系。各级裂隙 (孔隙 )都形成各自的裂隙网络 ,并以水量平衡原理为基础建立各级裂隙网络之间的联系 ,组合形成岩体多重裂隙网络渗流模型 ,从而较全面地反映了地下水在岩体中的运动规律 。 展开更多
关键词 裂隙介质 渗流 模型 地下水 多重裂隙网络
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