一、Darcy's Law Expressed by Chemical Index（论文文献综述）
杨文才[1]（2020）在《基于浆液自重的多孔介质渗透注浆机制研究》文中指出由于浅部矿产资源的不断枯竭,当前矿产资源开采逐渐由浅部资源开采进入深部矿产资源开采阶段,由此也产生了各种岩土体问题,如“三高一扰动”、地表沉降、巷道围岩变形、地下矿井渗水涌水等问题;同时还将遇到各种复杂的地质构造条件和矿山地质灾害问题,如断层破碎带、松散破碎岩土体、软弱岩层等问题。而工程实践证明,注浆加固技术是解决各类岩土工程问题的有效技术手段。然而,当前注浆理论的发展却滞后于工程实际应用的需求,不能为岩土工程注浆加固提供有效的理论指导。为了解决当前渗透注浆研究中未考虑浆液自重、注浆管角度与浆液扩散方向对注浆浆液渗透扩散过程的影响,本文采用文献调研、理论分析、推导演绎、数值模拟等研究方法,开展了基于浆液自重的多孔介质渗透注浆机制研究。本文取得的主要研究成果如下:（1）考虑浆液自重、注浆管角度与浆液扩散方向,推导了基于浆液自重的宾汉姆流体、幂律流体及牛顿流体渗流运动方程、球形渗透注浆扩散模型,并给出了模型中参数的确定方法以及公式的适用范围;提出了基于浆液自重的多孔介质渗透注浆机制;（2）运用实际案例验证了基于浆液自重的多孔介质渗透注浆机制。验证结果表明:考虑浆液自重的浆液扩散半径理论计算结果与模型试验结果的变化趋势基本一致,且考虑浆液自重的浆液扩散形态与模型试验浆液扩散形态基本一致,均表现为“类椭球体”形态;而不考虑浆液自重的浆液扩散半径在各个方向均相等,为标准的球体;并且随注浆管角度的不同,浆液在不同扩散方向上的扩散距离也不同,由此表明注浆管角度及浆液扩散方向对浆液扩散距离也是有影响的;（3）采用计算机编程语言技术,依托多物理场耦合软件COMSOL Multiphysics平台与达西定律,二次开发得到了考虑浆液自重的多孔介质渗透注浆机制的三维数值模拟程序。该模拟程序可以实现对宾汉姆流体、幂律流体及牛顿流体在多孔介质中球形渗透扩散过程的数值模拟;（4）数值模拟结果表明:考虑浆液自重后,浆液扩散形态模拟结果表现为“类椭球体”形态,其与考虑浆液自重的理论计算结果及模型试验结果一致;而不考虑浆液自重的模拟结果与理论计算结果一致,浆液扩散形态为标准球体;（5）不同注浆压力时,随着注浆压力的增大,浆液自重对牛顿流体、宾汉姆流体浆液扩散距离的影响逐渐减弱;而考虑浆液自重对幂律流体浆液扩散过程的影响则与之相反。因此,对于宾汉姆流体和牛顿流体,采用低压注浆时应考虑浆液自重的影响;对于幂律流体,当注浆压力较大时,应考虑浆液自重的影响。
武朝然[2]（2020）在《有效应力下甲烷水合物沉积物渗流特性研究》文中研究说明天然气水合物作为广泛分布的清洁能源,受到国内外普遍关注,日本与我国相继开展的海洋试采,初步验证了技术可行性,但是日产气量及持续开采时间,仍然不能满足规模化与商业化开采要求,其中储层渗透性质是重要影响因素之一。我国南海赋存水合物的沉积物以砂质和粉质粘土为主,其粒度分布与土颗粒的膨胀性和水敏性等特性都严重影响了渗透性,同时水合物开采中水合物分解及地层应力作用下的孔隙结构变化,也导致了气体产出的不确定性,为此本文以粉质粘土和玻璃砂为对象,重点研究了有效应力、水合物饱和度等参数与渗透率之间的关系,分析了其达西渗流及非达西渗流特性,建立了适于水合物降压开采的产气模型。主要研究工作如下:首先,研究了不同有效应力下含甲烷水合物粉土质沉积物的气相渗透率。搭建了高压水合物稳态气相渗流实验平台,在南海神狐海域天然气水合物储层的温度压力条件下,采用蒙脱石、伊利石、和高岭石三种粉土矿物,研究了粉土沉积物气相渗透率随饱和度的变化规律,探明了水合物颗粒与土体团聚结构对渗透率影响的作用机制。发现了影响渗透率变化规律的临界饱和度,在临界饱和度之上,随水合物饱和度增加,沉积物中由于失水作用而产生的土体团聚结构,成为土体支撑骨架,使得水合物沉积物渗透率大于纯土沉积物。提出了应力敏感性概念,分析了有效应力对不同水合物饱和度下粉土沉积物的气相渗透率影响,评估了气相渗透率的应力敏感性。其次,改善了甲烷水合物沉积物气相渗透率测量实验平台,研究了天然气水合物分解与二次生成过程中粉土沉积物气相渗透率。利用菲克定律分析了粉土试样中CH4气体渗透系数和扩散系数衰减特性,揭示了水合物分解水在粉土中形成的结合水、以及土颗粒的水敏性和膨胀性是导致渗透率衰减的主要因素。总结了水合物分解对三种粉土气相渗透率造成的损害程度。采用Ives和Pienvichitr模型和Tien模型预测了水合物分解后试样孔隙度的衰减百分比,探明了蒙脱石,伊利石,高岭石其膨胀性依次降低的变化规律。并且发现了水合物二次生成对气相渗透率的影响机理。第三,利用自行搭建的水相渗透率测量实验台,研究了含水合物饱和土中的水相渗流特征。通过数据拟合,获取了水合物沉积物中非达西流和达西流的水相渗流形态,发现了水相渗流过程中最小压力梯度阈值的存在。计算了水相不同渗流形态下的渗透系数和渗透率,分析了最小压力梯度阈值、水相渗透系数和水相渗透率随水合物饱和度的变化规律,阐明了最小压力梯度阈值和渗透率之间的关系。最后,探明了砂质沉积物中渗透率随沉积物压实度和水合物饱和度的变化规律。通过结合Masuda模型和Ren模型与孔隙度和有效应力之间的关系,提出了用于估算水合物降压分解过程中有效渗透率瞬态变化的表达式。并且将实验获取的沉积物孔隙度,有效应力,分解压力以及渗透率等参数用于热-流-力-化学多场耦合理论,建立了甲烷水合物开采模型,模拟分析了开采过程中水合物沉积物压缩性和水合物饱和度对产气量、产气速率的影响。
董佳斌[3]（2020）在《岩体介质粗糙单裂隙渗流的LBM模拟与实验验证》文中研究指明裂隙广泛存在于岩石介质中,准确地描述它们的分布、表面形貌和拓扑关系以及它们对流体运移的控制机理对岩体稳定性评估、地下工程安全生产以及水资源安全和合理利用等问题具有重要意义。然而裂隙网络形貌结构复杂、裂隙尺度变化范围广（从几微米、甚至是纳米级别到数千米）,造成裂隙网络结构描述和统计工作十分困难。此外裂隙内表面的粗糙特征、裂隙开度尺度差异、裂隙内矿物沉积充填、两端面错位和溶解作用等过程引起裂隙局部开度的变化,不仅造成开度的量测和选取困难,也造成裂隙中流体压力的非线性分布,进一步增加裂隙中流体运移规律研究的难度。虽然采用将裂隙分段的方式解决了以上压力梯度和渗透率非线性特征的部分问题,但划分方法刻板,受裂隙面随机性的影响具大且划分数量对渗透率的影响少有研究,因此只有解决裂隙的准确划分和裂隙开度、长度的准确量测才能实现复杂形貌裂隙渗透率的准确评估,为安全生产提供根本性保障。针对上述科学问题,本论文以二维和三维自仿射粗糙裂隙模型为研究对象,首先采用Cuckoo Search算法对粗糙裂隙进行优化划分,解决了划分结果受裂隙形貌的随机性和起始点位置的影响,并结合分形理论定量地分析了裂隙表面的粗糙特征及其分形表征。在此基础上,采用激光切割与3D打印技术分别构建二维与三维粗糙裂隙模型,进行室内水文实验与格子玻尔兹曼方法（lattice Boltzmann method,LBM）数值模拟,研究粗糙裂隙模型内流体的输运属性,定量地分析裂隙表面的粗糙特征对裂隙渗透率的影响机制;建立粗糙裂隙渗透率的评估模型,结合数值模拟结果、实验数据以及已有的研究方法和数据验证裂隙的渗透率模型。本文研究取得以下主要创新性研究成果:（1）采用Cuckoo Search算法自动优化裂隙剖面的分割,提高了分形维数计算的精确性,推导了综合表面分形特征与粗糙特征的局部立方定律,分析了裂隙划分对渗流率评估的影响机制。应用自仿射函数构建了粗糙裂隙表面,采用长度变化的量测方法取代传统固定量测尺寸的方法自动划分粗糙裂隙表面,得到了更贴合裂隙表面形貌的划分结果,更高的参数相关性,提高了分形维数计算的精确性。单一的分形维数或裂隙表面高度值的标准偏差不足以描述裂隙表面复杂的粗糙特征,提出综合裂隙分形特征与粗糙特征的修正局部立方定律,确定了裂隙划分结果对计算渗透率的影响机制。激光切割裂隙模型中水文实验结果证实划分方法和修正局部立方定律。验证过程中采用矩形通道内矩形横截面上各处流速的理论解析模型实现了三维实验数据的降维验证。三维裂隙渗流数据向二维数据转化的方法为二维裂隙渗透率模型的验证提供了方法和数据支撑。（2）根据裂隙局部开度非均一性对渗透率的差异性控制作用,提出了综合局部开度权重的划分方法,有效衡量了开度变化引发压力梯度分布的非线性特征,实现了变开度裂隙渗透率的准确评估。变开度裂隙中的流体运移结果表明裂隙局部开度的非均一性造成压力梯度的非线性分布,进一步导致裂隙局部开度对流体运移的差异性控制作用。提出的综合裂隙局部开度权重的分割方法有效衡量了压力梯度的非线性分布,突出强调了小开度区域对裂隙渗透率的控制作用。揭示了裂隙中开度变化对流体运移的影响机制,实现了变开度裂隙渗透率的准确评估。（3）裂隙开度的尺度和表面的粗糙特征控制裂隙局部开度分布,综合影响裂隙中的流体运移,两者具有不可分割的属性。提出了衡量两者综合作用的尺度参数,确定了该参数对裂隙中流体运移开度的削弱机制。构建了相同表面形貌、不同竖直开度的裂隙,结合正交开度的概念分析了裂隙开度的尺度变化和裂隙面粗糙特征对裂隙局部开度分布的影响,提出了衡量裂隙的开度尺度与表面粗糙特征综合作用的尺度参数,修正裂隙开度的计算方法,结合数值模拟结果验证了开度的尺度作用与局部立方定律。（4）在二维裂隙流研究的基础上开展了三维裂隙流的研究。基于3D打印技术和分形理论构建了高精度三维自仿射粗糙裂隙模型并用于水文实验,与理论解析解一起验证了LBM模拟三维裂隙流的可靠性,采用数值方法分析了三维粗糙裂隙的方向性问题,结合裂隙面的优化分割方法与裂隙片段间的串并联拓扑关系修正了三维粗糙裂隙的局部立方定律。采用上下端面分别打印,后期拼装的方式重构了高精度的三维自仿射粗糙裂隙模型,避免了支撑材料清理的难题。卯榫结构的应用避免了两端面的错位问题。设计了并开展了三维流动水文实验,验证了数值模拟的可靠性。分析了三维粗糙裂隙流动的方向性问题,确定了裂隙流动的控制因素。提出了裂隙中流动开度的修正模型,结合优化分割结果、串并联模型和模拟结果验证了裂隙渗透率结果。本文总共有图68幅,表2张,参考文献204篇.
郭艳培[4]（2020）在《流固耦合作用下煤岩渗流演化与润湿分布规律研究》文中研究指明煤层注水作为冲击地压、瓦斯防治、粉尘治理的综合性预防技术,应用在深部煤炭资源开采灾害防治工作时面临着高地应力、裂隙闭合不发育、低孔隙率难渗透、高瓦斯压力等新环境,导致传统注水理论与技术工艺指导深部煤层注水工作时出现注水压力增加,注水流量降低,湿润效果欠佳等问题,严重制约、影响了煤层注水的防灾减灾效果。本文针对综采工作面煤层注水粉尘治理、防冲卸压等重要参数确定,围绕注水钻孔及采动应力引发的非均布荷载作用下的煤体注水流固耦合与润湿抑尘技术理论,综合运用理论分析、实验室研究、计算机数值模拟及现场工程实践相结合的方法,对流固耦合作用下煤岩渗流演化与润湿分布规律进行研究。基于达西定律、状态方程及连续性方程等渗流基础理论推导基本微分方程并求解,获得了钻孔注水围岩渗透压力分布的理论解。即在煤层物理力学参数一定情况下,确定了注水压力、注水时间与破坏范围、润湿半径间的关系。进行了原始地应力与钻孔引起应力的重新分布应力的解析解求解,在此基础上求解了钻孔注水流固耦合作用下基于Coulomb强度准则下的破坏半径的理论解,并采用FORTRAN自编程程序进行了算例验证。利用岩石多场耦合渗流与增透实验系统对煤岩试件开展了三轴压缩与渗流试验,揭示了原煤与型煤试件的全应力应变渗流特征。基于声波测试方法进行了煤层注水润湿影响因素及分布规律分析。针对型煤的渗透特性、力学特性进行了分析,在采集了铺设煤层的力学、渗流基本参数的基础上,依托大尺度煤层注水渗流平台,开展了煤层注水渗流模拟试验。基于电导率与水分变化关系理论,结合单片机和湿度传感器设计了煤粉湿度检测系统,分析了非均布荷载煤层注水润湿分布规律。运用数值模拟软件Fluent对钻孔注水过程中的流体压力场、速度场及水分增量效果进行了数值模拟研究,应用理论推导函数和试验数据构建渗流模型,对比分析了不同孔隙水压下和不同应力下钻孔径向周围煤体内润湿范围以及渗流速度等因素。结合煤矿现场实际和实验数据,通过UDF加载编译煤体在应力场中体积变形的数学模型,以及孔隙率随孔隙水压变化的数学模型,实现了应力-渗流耦合的动态数值模拟。基于付村煤矿综采工作面实际,由渗透压力分布的解析解确定了钻孔注水的重要参数钻孔间距;根据现场及类比法确定了注水钻孔的长度、钻孔倾角及注水方式等。进行钻孔注水量统计分析,考察验证煤层注水润湿半径,测试结果说明理论解析解的正确性。进行了现场粉尘浓度测定,对比可以看出,该注水工艺取得较好的注水防尘效果。本文研究流固耦合作用下煤岩渗流演化与润湿分布规律,相关研究成果对改善煤体渗透性能,增强润湿效果,提高煤层注水抑尘效果具有重要的指导意义。
张琪[5]（2020）在《多孔介质中双分子反应物质运移及尺度依赖性研究》文中进行了进一步梳理多孔介质中反应性物质运移的量化研究是环境地质学科中的重点和难点问题之一,其研究成果对地下水污染防治、水环境管理和保护及地下工程建设等具有重要的指导意义。本文以亮蓝作为惰性溶质、硫酸铜（Cu SO4）和乙二胺四乙酸二钠（EDTA-2Na）作为反应性溶质,分别开展了实验室大尺度的溶质运移实验和数值模拟研究;结合数字成像和图像处理技术对其运移过程进行动态监测和识别;建立对流-弥散方程（ADE）和考虑不完全混合的反应性对流-弥散方程（IM-ADRE）,分别对惰性和反应性物质运移过程进行数值模拟,探究多孔介质中溶质运移的尺度依赖性。得到的主要结论如下:（1）图像分析法可有效监测和识别多孔介质中显色溶质运移的浓度变化过程。灰度值和对应浓度的线性相关系数R2值大于0.989,说明图像分析法具有较高的识别精度,同时可以有效避免传统取样和传感器检测方法对运移过程的影响。（2）不同实验条件下多孔介质中水力梯度J与流速v存在明显的线性关系,符合达西定律,说明孔隙水流为达西流,且渗透系数K随着孔隙度增大而增大。（3）采用ADE模型对惰性溶质亮蓝的穿透曲线进行拟合分析,结果表明总体拟合精度较好,可以有效反映运移过程中的浓度变化趋势。同时穿透曲线存在早到、拖尾等非费克现象,且随着运移速度、介质粒径和运移尺度的增加较为明显。（4）采用IM-ADRE模型对双分子反应性物质运移的穿透曲线进行拟合,不同实验条件下实验与拟合结果的峰值误差均低于3.71%,拟合精度很高,改善了传统ADRE模型由于溶质间不完全反应而存在的拟合峰值“过度预报”问题,有效模拟物质在反应运移过程中浓度变化。IM-ADRE模型的参数D、m和β0受到不同实验条件的影响。随着运移尺度的增加,参数D、m和β0均增加;随着运移速度的增加,参数D和β0值增加,m值减小;随着介质粒径的增加,弥散系数D增加,参数β0和m值减小。基于敏感度分析可知模型受参数m影响最大,受参数D的影响最小。参数拟合结果和规律分析可为模型应用提供参考。（5）多孔介质中Peclet（Pe）数与纵向弥散系数与分子扩散系数的比值（DL/Dd）,满足DL/Dd=a Pen的规律,符合孔隙介质水动力弥散研究的相关成果。（6）实验验证了多孔介质中弥散系数D在运移中存在尺度依赖性,与运移距离符合lg∝a lg L的分维理论经验公式,室内试验与场地弥散实验空隙介质的非均质差异,造成室内实验计算的分维数结果偏低。弥散系数的尺度依赖性还受介质粒径和运移速度的影响,随介质粒径和运移速度的增大,弥散系数均保持增加趋势。
刘正东[6]（2020）在《高应力煤体物理结构演化特性对瓦斯运移影响机制研究》文中研究指明煤层瓦斯是一种重要的清洁能源,而影响其运移规律的主要参数为扩散和渗流。当开采进入深部高应力区域,煤层瓦斯抽采相对困难,利用以经典双重孔隙裂隙煤体结构为基础的气体运移模型预测瓦斯产量效果较差。这主要是由于高应力条件下煤体物理结构变化,从而影响了瓦斯气体的扩散和渗流运移规律。本文主要采用岩石力学、流体力学、渗流力学、吸附科学、分形几何学、扩散动力学等理论知识,利用流体侵入法、扫描电镜法、CT处理法、自主研制的高应力煤体扩散特性测试装置等不同实验手段,分析了煤体孔隙扩散和裂隙渗流系统;并结合以基质微元体概念为基础的高应力煤体扩散模型,获取了不同应力条件下有效体扩散系数和体扩散系数的演化规律;利用裂隙结构中的岩桥物质对应力的工程和自然应变响应规律,建立相应的渗透率演化模型;最终,构建了适用于深部高应力煤层瓦斯运移的气固耦合模型,得到的主要结论如下:1)采用多种测试手段从不同角度表征了煤的孔裂隙系统。基于分形维数理论和压汞法确定了孔隙扩散和裂隙渗流系统的分界孔径,对于比表面积分形和孔容分形,可知研究样品中1-3 mm颗粒煤和块状煤的分界孔径基本均处于30-40nm之间,两种分形方法获取的分界孔径较为接近。煤体孔隙率在高应力状态下对应力变化的敏感度较低,反应了裂隙渗透率变化幅度较小,说明了裂隙在高应力状态基本处于“闭合”形态。结合孔裂隙系统中气体的运移规律,建立了不同运移行为对瓦斯产量主控作用转换模型。2)煤的形态差异造成扩散特性不同。基于全过程解吸量与时间关系,建立了考虑吸附态瓦斯损失量的煤粒扩散模型,结果表明粒径为0.2-0.25 mm和1-3mm样品的扩散系数大约在1×10-11 m2/s-2×10-11 m2/s和1.1×10-9 m2/s-1.7×10-9m2/s之间,说明粒径越大扩散系数越大。此外,以圆柱体形状为基质单元,建立了无应力状态下圆柱体和立方体形状煤体扩散模型,在不同吸附平衡压力条件下,两者的扩散系数分别大约在0.8×10-1010 m2/s-3.3×10-1010 m2/s和0.76×10-1010 m2/s-1.95×10-1010 m2/s之间,同处相同量级。0.2-0.25 mm颗粒煤与圆柱形态煤体扩散系数量级相同,但相同时间单位质量煤解吸量却相差2-2.5倍左右,这主要是由于两种形态煤的基质形状因子存在差异,而形状因子同样是影响解吸扩散量的重要因素,经计算0.2-0.25 mm颗粒煤的形状因子大约是圆柱形态煤的26.5倍。3)探讨了高应力对煤体物理结构的改造作用。分别从CT和渗透率实验来研究煤体裂隙空间随应力变化的演化特性,获取高应力状态下煤体结构特征,并基于此将煤体看作由无数连通的孔隙外加煤实体组成的一个拓扑形态网络,网络中存在无数个相似的局部孔隙系统,而局部孔隙系统是以气体分子扩散长度为量纲截取基质微元体,从而提出了高应力状态下煤体的孔隙网络拓扑微元体结构模型。同时,在一定的合理假设条件下,提出了扩散长度与应力之间满足Langmuir形式的理论关系,建立了考虑应力因素的高应力煤体扩散模型。4)获得高应力煤体自然放散条件下扩散系数规律。应力为20 MPa、30 MPa和40 MPa的不同吸附平衡压力下,体扩散系数和有效体扩散系数分别处于1.83×10-19 m2/s-7.02×10-19 m2/s和5.6×10-6 1/s-25.41×10-6 1/s之间。并且高应力煤体的体扩散系数和有效体扩散系数均是随着吸附平衡压力增加而增加的;但在相同吸附平衡压力前提下,煤体应力越大,体扩散系数越大,而有效体扩散系数越小。相比无应力煤体,高应力煤体因应力因素造成物理结构发生改造,引起扩散形式转变为低扩散能力的表面扩散为主,这也是造成高应力煤层瓦斯难抽采的重要因素之一。5)获取高应力煤体逐级放散条件下扩散系数规律。不同放散压力梯度对瓦斯扩散性能同样影响较大,以40 MPa应力及5 MPa瓦斯平衡压力为实验基础,获得当压力梯度均为1 MPa时,体扩散系数最大为1-0.1 MPa对应的9.96×10-19m2/s,最小值为5-4 MPa对应的3.21×10-19 m2/s,说明体扩散系数在边界条件压力递减过程中是逐步增加的;而对于不同放散压力梯度5-4 MPa、5-2 MPa和5-0.1 MPa实验,体扩散系数分别为3.21×10-19 m2/s、6.37×10-19 m2/s和7.02×10-19m2/s,体现了压力梯度越大,体扩散系数越大。6)构建基于不同裂隙应变响应模式的渗透率演化模型。根据渗透率受控于有效应力变形和吸附膨胀变形共同影响,获得了渗透率演化中回弹和恢复机制;研究固定参数条件下,储层初始压力和裂隙压缩系数对渗透率回弹和恢复影响,获取瓦斯压力达到阈值后,渗透率均会出现回弹和恢复现象;而对于内部膨胀系数而言,则相反,煤体渗透率始终不会出现回弹和恢复现象。7)运用多场气固耦合模型分析煤层瓦斯运移规律。分别采用适用于深部高应力和浅部低应力煤体的多场气-固耦合模型,获取两种应力区域下煤体瓦斯的运移特性,对比分析获取了深部高应力煤体瓦斯难以抽采的本质原因为煤体物理结构模型改造。此外,针对于深部煤层瓦斯抽采量主控因素转换关系展开数值研究,可知渗流起到主控作用相比于扩散作用的时间较短,深部煤层瓦斯的流动基本受控于扩散机制。最终,利用压降系数探讨了抽采钻孔互扰情况,获取了梯形布孔模式效果是优于矩形模式、菱形模式的。该论文有图95幅,表32个,参考文献213篇。
李耀楠[7]（2020）在《降雨入渗条件下边坡的稳定性研究》文中认为随着国民经济的快速发展,大量的边坡问题出现在露天矿开采、铁路公路建设和水利水电等诸多工程领域中。而影响边坡失稳的因素众多,降雨是诱发边坡滑坡最主要的因素。因此,研究降雨对边坡稳定性的影响,具有重要的现实意义和工程价值。鉴于此,本文以界牌岭露天采场东帮边坡为研究对象,依据其工程地质、水文地质背景,通过室内试验、原位试验及数值模拟等分析方法,对降雨条件下边坡的稳定性进行分析。主要研究内容及成果如下:（1）通过对矿区进行现场调查及资料收集,得到了矿区的工程地质、水文地质及气象条件等基本资料,调查结果表明:东帮边坡表面岩石风化严重,遇水强度容易变低,区域内节理、劈理十分发育,且其贯通性较好,岩体结构疏松,大气降雨通过砂岩裂隙下渗到岩层上,对层面起到软化作用,容易造成滑坡。（2）通过扫描电子显微镜对边坡岩体进行矿物成分分析;开展现场直剪试验和点荷载试验,为确定边坡的岩体力学参数提供依据;对东帮边坡岩石试样进行崩解性试验,结果显示长石石英砂岩岩质较软,遇水可软化崩解,在试验中表现出早期崩解较快,中期渐缓,后期渐趋于稳定的特点;石英砂岩质硬,遇水基本不软化。（3）通过FLAC3D软件进行数值模拟计算,对不同降雨条件下边坡内部孔隙水压力分布、位移场、塑性区、速度场、应力场和安全系数的变化情况进行分析,结果显示:随着降雨的持续,在坡脚首先出现了暂态饱和区,暂态饱和区范围从坡脚位置处向上发展,最终趋于稳定;现状边坡和最终边坡的孔隙水压力随降雨持续逐渐增大,降雨初期变化明显,随降雨持续逐渐趋于稳定;降雨24h时,现状边坡最大位移场出现在北端边坡靠近坡底的位置,最大位移量为6.36cm,降雨18h时,最终边坡最大位移场区域出现在南端边坡坡底位置,最大位移量为6.5cm;塑性区随降雨持续时间的增长而增大,降雨后期塑性区的增长缓慢,现状边坡的塑性区较最终边坡变化明显。（4）在降雨强度为77.3mm/d的条件下,未降雨时现状边坡和最终边坡都处于稳定状态,随着降雨持续时间的增长,边坡的安全系数开始降低,降雨6h、12h时,现状边坡安全系数分别为1.251、1.201,最终边坡安全系数分别为1.230、1.225,此时现状边坡和最终边坡都处于稳定状态。降雨18h时,现状边坡安全系数为1.181,最终边坡安全系数为1.203,现状边坡处于基本稳定状态,最终边坡处于稳定状态。降雨24h时,现状边坡安全系数为1.151,最终边坡的安全系数为1.193,现状边坡和最终边坡都处于基本稳定状态。
李仲夏[8]（2020）在《孔隙介质渗流阻力实验及数值模拟研究》文中研究说明达西定律的提出为渗流的研究提供了理论基础,由于达西定律为线性方程,形式简洁、求解方便,被广泛应用在各工程领域中,而非达西流则不满足线性关系。目前针对达西流、非达西流的相关问题许多学者已经开展了大量研究,对于孔隙介质的渗流规律有了新的认知,但当前的研究存在如下问题:首先是针对非达西流判据的研究,雷诺数和穆迪图通常用于管道流的分析,目前在孔隙介质中也得到了广泛应用,通过类比人工粗糙圆管管流实验,引入了雷诺数或改进的雷诺数作为判别非达西流的标准。但是,不同的学者通过开展不同类型、不同粒径孔隙介质渗流阻力实验所得到的临界雷诺数均不相同。因此,将传统的雷诺数用来判断非达西流是有缺陷的。其次,大量的研究孔隙介质渗流规律的实验中,大多数的学者关注的是平均粒径对渗流规律的影响,因为多数实验是采用相对均匀的、理想化的球形颗粒来进行的,这与自然界中非均质孔隙介质的实际情况不符,仅仅将平均粒径作为研究孔隙介质渗流规律的影响因素是不够的。虽然有学者开始开展非均质孔隙介质渗流阻力实验,但研究重点多集中在平均粒径及粒径分布对Forchheimer方程系数的影响,并没有关注不同流态之间的变化规律。最后,随着渗透流速逐渐增大,惯性力逐渐增大,导致渗流明显偏离达西定律,粒径及孔隙的结构是影响流态变化的主要因素。然而流线由于受到固体颗粒阻碍发生偏转,流体通过孔腹和孔喉不断放大缩小的过程以及涡流等产生的能量（水头）损失是如何定量影响流态变化没有进行深入研究。此外,对于管流和孔隙介质渗流能量损失规律的差异定量描述没有完成。针对当前研究中出现的以上问题,本文开展了一系列室内渗流阻力实验及数值模拟,包括单一粒径石英砂渗流阻力实验、混合粒径石英砂渗流阻力实验、不同相对粗糙度的粗糙管数值模拟及等粒结构孔隙介质数值模拟。本文首先开展了等粒结构孔隙介质（单一粒径石英砂）渗流阻力实验,探究平均粒径对渗流规律的影响。实验结果表明,渗透系数并不是一个常数,而是随着渗透流速的变化先增大到一个峰值后开始减小,为了与传统定义的渗透系数区别开,本文定义该渗透系数为“拟渗透系数”,此外,渗透系数随着渗透流速的增大而增大的阶段,定义为“前达西流”,与之相反,随着渗透流速的增大,渗透系数减小的阶段,定义为“后达西流”。随着渗透流速的增大,渗流规律逐渐偏离达西定律,发生偏离的点所对应的临界雷诺数随着平均粒径的增大而增大。当平均粒径较小时（1.075mm、1.475mm、1.85mm、2.5mm）可以观察到明显的前达西流与后达西流,当平均粒径达到3.17mm时,只观察到了后达西流,并且不同流态之间的过渡是渐变的,没有观察到明显的达西流。为了探究非等粒结构孔隙介质对渗流规律的影响,在等粒结构孔隙介质渗流实验的基础上,进一步开展了非等粒结构孔隙介质渗流阻力实验,包括两种不同粒径石英砂按照不同质量比混合以及五种不同粒径石英砂混合两个系列。两种不同粒径石英砂混合的实验结果表明,水力梯度与渗透流速之间的关系曲线同样偏离达西线性定律,并且流态发生转变所对应的临界雷诺数随着粗颗粒石英砂所占比重的增大而增大。而五种粒径石英砂混合的渗流阻力实验的实验结果与两种粒径石英砂混合的实验结果有所不同,只观察到了“后达西流”,并没有观察到“前达西流”。将五种粒径石英砂混合与单一粒径石英砂的实验结果进行对比（平均粒径相同）,发现孔隙介质的非均质性会导致更大的渗透系数,孔隙介质的非均质性同样会导致流态更早的过渡到“后达西流”。通过开展一系列的渗流阻力实验,将惯性力和粘滞力的比值定义为新的雷诺数作为判定非达西渗流的标准,通过绘制摩擦系数与新雷诺数对数曲线,将新的雷诺数为0.1作为判别非达西流的标准,在等粒结构孔隙介质和非等粒结构孔隙介质渗流阻力实验结果中都得到了很好的验证,具有普适性。为了从能量（或水头）损失角度定量分析孔隙介质渗流和管流规律,由管流过渡到孔隙介质渗流,本文分别开展了一系列不同相对粗糙度粗糙管、极限粗糙度粗糙管以及等粒径结构孔隙介质三种不同类型的数值模拟。数值模拟结果通过实验结果进行了验证,不同相对粗糙度粗糙管数值模拟结果表明,不同流态下的能量损失规律是不同的,在层流线性阶段,流速与能量损失呈线性关系,通过拟合系数m（能量损失随流速变化的斜率）与不同的相对粗糙度得到线性关系如下:m=2.63E-06（（35）/d）-4.64E-07;在紊流非线性阶段,流速与能量损失呈二次曲线关系,通过拟合系数A、B与相对粗糙度关系如下:A=-4.57E-06（（35）/d）+8.83E-07,B=2.6E-03（（35）/d）2-1.1E-03（（35）/d）+1.0E-04。并选定局部水头损失系数（?）作为反映相对粗糙度对能量损失影响的评价指标,发现局部水头损失系数随着流速的增大而逐渐减小,最终趋于稳定,流速相同时,相对粗糙度越大,局部水头损失系数稳定后越大。当粗糙管相对粗糙度增大到1/2.4时,粗糙管内的粗糙单元相互接触,此时的模型被定义为极限粗糙度的粗糙管,可以看作为一个简单的孔隙介质模型,其数值模拟结果流线分布图表明,即使渗透流速很小为0.001m/s时,流线也会发生剧烈偏转,漩涡遍布,因此会产生更多的能量损失,其能量损失随渗透流速变化规律为:（35）h（28）1.60E-04v2（10）3.97E-06v。此外,极限相对粗糙度粗糙管的局部水头损失系数同样随着渗透流速的增大而逐渐减小,并最终保持稳定。由管流过渡到孔隙介质渗流,本文进一步开展了等粒径结构孔隙介质数值模拟,本次模拟仍然是基于渗流的基本假设,流线是水平平行穿过孔隙介质区域的,数值模拟结果表明,等粒结构孔隙介质能量损失随渗透流速变化呈二次曲线关系,通过拟合系数A1、B1（能量损失随流速变化的斜率）与平均粒径关系如下:A1=-5.09E-04(d50)2-2.76E-03（d50）+4.6E-03,B1=0.0238（d50）2-0.1146(d50)+0.1488。本文通过开展不同类型孔隙介质的渗流阻力实验,分析了平均粒径及颗粒分布对渗流规律的影响,并进一步通过开展相关的仿真数值模拟,并利用实验数据对数值模拟结果进行了验证,定量讨论了不同流态状态下的能量（或水头）损失规律。在未来孔隙介质渗流规律的实验研究中,可以进一步开展更加丰富粒径以及更多颗粒级配的室内实验,而在数值模拟方面,可进一步开展更符合实际情况的随机生成不规则粗糙度的数值模拟,通过理论分析、室内实验及数值模拟等技术手段相结合,不断丰富完善孔隙介质渗流理论。
艾敏[9]（2020）在《库水作用下尾矿材料强度劣化及其坝体稳定性研究》文中进行了进一步梳理尾矿库是指筑坝拦截谷口或围地构成的用以堆存金属非金属矿山尾矿的场所,是维持矿山正常生产的必要设施。作为一种具有高势能高破坏力的人造危险源,尾矿库一旦发生失稳破坏,将对人民生命及财产安全带来巨大的危害,同时对周边环境也将造成不可逆的破坏。尾矿排放时通常伴随大量选矿水,使尾矿库水呈现不同的酸碱性,其长期浸泡下的尾砂会发生不可忽视的物化特性改变,进而影响坝体的稳定性。因此,本文结合实际工程项目,通过室内试验和数值模拟,开展了酸、碱性溶液对尾矿材料物化特性及坝体长期稳定性影响的研究。取得以下主要成果:（1）探索了酸、碱性溶液对尾矿宏观物理力学特性的影响规律。结果表明,在酸、碱性溶液作用下,尾矿颗粒细化,粉粒和黏粒含量增大,主要表现为中间粒径含量增多;不同固结压力条件下尾矿材料的孔隙比随着溶液PH值的增加均呈现出先增大后减小的变化趋势,且从总体来看是减小的;渗透系数随溶液酸碱性的增强而逐渐减小;化学溶液作用下尾砂粘聚力逐渐增大,内摩擦角逐渐减小,抗剪强度降低。（2）开展了酸、碱性溶液作用下尾矿颗粒形态变化的细观研究。电镜扫描图像显示:酸、碱性溶液均会减弱尾矿颗粒感,降低其完整性,具体表现为酸浸后尾矿颗粒细碎,棱角性减弱,碱浸后尾矿呈团簇状和絮状;酸、碱性溶液浸泡后的尾矿孔隙面积减小,中、大孔隙面积占比高,可用来表示尾矿的排列熵,即尾矿中骨架颗粒的排列情况;颗粒表面分维数随粒径的增大而增大,磨圆度随粒径的增大而减小,圆形度随粒径变化不明显,且分维数与抗剪强度的相关度最高。（3）通过COMSOL及Geo-studio软件模拟,揭示了化学作用下尾矿坝渗流场的变化规律。酸、碱性库水作用下坝体排渗能力差,坝内渗流场流速低,尾矿库干滩面缩短;尾矿坝各层材料渗透系数的比值对浸润线埋深影响较大,当坝体上层渗透系数小于下层渗透系数时,浸润线埋深较浅,出渗点位置可能在堆积坝坡面,不利于坝体稳定性,且上下层渗透系数差值越大浸润线埋深越浅。（4）通过COMSOL软件模拟,分析了多场耦合作用下尾矿库的安全稳定性。结果显示:多场耦合作用下坝体位移形变增大,且z方向位移分量变化最明显,表明沉降是坝体变形的主要方式;尾矿库安全系数的计算结果表明,不同PH值库水作用下坝体当前的结构均是稳定的,但相较于原样工况,酸、碱性库水的作用使坝体安全系数不断减小,对特殊工况的承载能力也逐渐减弱。
房书华[10]（2020）在《氟化钠在非饱和红黏土中的迁移特征试验研究》文中研究表明随着近年来云南水电铝产业的快速发展,大量水电铝项目纷纷落地云南。然而水电铝带来的污染问题也受到了广泛关注,尤其是大量水电铝项目落地岩溶区。危废渣库及暂存库的选址问题成为了项目落地的关键,尤其是岩溶区危废渣库的建设对土壤和地下水造成潜在污染。因此,开展非饱和红黏土氟化钠渗透性研究对西南岩溶区土壤和地下水污染风险评估具有重要意义。为此,本文开展了氟化钠在非饱和红黏土中渗流及氟化钠迁移特征研究,通过试验研究压实度、溶液浓度、初始水头高度等参数对氟化钠迁移特征的影响分析,揭示了氟化钠在非饱和带红黏土的迁移特征。研究获得以下结论:（1）试验研究结果显示,水动力弥散系数与渗透系数符合指数关系,水动力弥散系数随着渗透系数的增大而急剧增加;（2）当非饱和红黏土土体的压实度越低,土壤的渗透性越好,氟离子在土壤中的迁移越快;当非饱和红黏土的压实度越接近饱和红黏土的压实度时,其渗透系数的数值也越接近饱和红黏土的渗透系数;（3）当入渗溶液中的氟离子处于低浓度状态时,渗透系数会增大,氟离子在土壤中的迁移随之加快;当非饱和红黏土中入渗溶液中的氟离子浓度为高浓度时,土的渗透系数先减小后增大,由于变化时间相对过短,对氟离子在土壤中的迁移不会产生明显的影响;（4）随着水头高度的降低,入渗过程主要分为3个阶段:第一阶段,溶液的渗出量为零,渗流速度为零;第二阶段土体的渗透性从越来越好到趋于稳定,氟离子在土壤中的迁移越来越快;第三阶段,当渗透系数渐渐稳定时,随着变水头管中的水头越来越低,氟离子的迁移主要受水头变化及渗流速度的影响,其迁移逐渐减缓;（5）初始水头高度越低,渗透系数趋于稳定的过程越长,土体渗透性趋于稳定的过程越慢,氟离子在土壤中的迁移随之越慢。
二、Darcy's Law Expressed by Chemical Index（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、Darcy's Law Expressed by Chemical Index（论文提纲范文）
（1）基于浆液自重的多孔介质渗透注浆机制研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 注浆概况 |
| 1.2.1 注浆的应用范围 |
| 1.2.2 注浆技术发展概况 |
| 1.2.3 注浆研究内容及方法 |
| 1.2.4 注浆分类 |
| 1.2.5 流体分类 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.3.1 渗透注浆理论研究现状 |
| 1.3.2 渗透注浆试验研究现状 |
| 1.3.3 注浆软件模拟研究现状 |
| 1.4 当前研究存在的主要问题与不足 |
| 1.5 本文的研究内容、研究方法和技术路线 |
| 1.5.1 研究内容 |
| 1.5.2 研究方法 |
| 1.5.3 技术路线 |
| 第二章 基于浆液自重的多孔介质渗透注浆机制 |
| 2.1 渗透注浆 |
| 2.1.1 多孔介质 |
| 2.1.2 多孔介质可注性 |
| 2.2 基本假设 |
| 2.3 考虑浆液自重对浆液扩散过程的影响 |
| 2.4 基于浆液自重的宾汉姆流体球形渗透注浆机制 |
| 2.4.1 宾汉姆流体流变方程 |
| 2.4.2 考虑浆液自重的宾汉姆流体渗流运动方程 |
| 2.4.3 考虑浆液自重的宾汉姆流体球形扩散模型 |
| 2.4.4 非均匀毛细管组宾汉姆流体渗透注浆模型 |
| 2.5 基于浆液自重的幂律流体球形渗透注浆机制 |
| 2.5.1 幂律流体流变方程 |
| 2.5.2 考虑浆液自重的幂律流体渗流运动方程 |
| 2.5.3 考虑浆液自重幂律流体球形渗透扩散模型 |
| 2.5.4 非均匀毛细管组幂律流体渗透扩散模型 |
| 2.6 基于浆液自重的牛顿流体球形渗透注浆机制 |
| 2.6.1 牛顿流体流变方程 |
| 2.6.2 考虑浆液自重的牛顿流体渗流运动方程 |
| 2.6.3 考虑浆液自重的牛顿流体球形扩散模型 |
| 2.6.4 非均匀毛细管组牛顿流体渗透注浆模型 |
| 2.7 实例分析 |
| 2.8 考虑注浆管角度对浆液扩散过程的影响 |
| 2.9 本章小结 |
| 第三章 基于浆液自重的渗透注浆理论数值模拟程序开发 |
| 3.1 数值建模简介与计算原理 |
| 3.1.1 数值模拟软件简介 |
| 3.1.2 软件计算原理 |
| 3.2 基本方程与初始边界条件 |
| 3.2.1 基本假设 |
| 3.2.2 基本方程 |
| 3.2.3 初始边界条件 |
| 3.3 模型创建与数值模拟程序开发 |
| 3.3.1 几何数值模型创建 |
| 3.3.2 模型网格划分 |
| 3.3.3 数值模拟技术参数确定 |
| 3.3.4 基于COMSOL软件的自定义函数编程语言 |
| 3.3.5 基于COMSOL软件的三维数值模拟程序开发 |
| 第四章 基于浆液自重的多孔介质渗透注浆数值模拟 |
| 4.1 宾汉姆流体球形渗透注浆数值模拟 |
| 4.1.1 未考虑浆液自重的宾汉姆流体渗透注浆模拟 |
| 4.1.2 考虑浆液自重的宾汉姆流体渗透注浆模拟 |
| 4.1.3 宾汉姆流体球形渗透注浆扩散形态对比 |
| 4.1.4 宾汉姆流体渗透注浆数值模拟结果对比 |
| 4.2 牛顿流体球形渗透注浆扩散模拟 |
| 4.2.1 未考虑浆液自重的牛顿流体渗透注浆模拟 |
| 4.2.2 考虑浆液自重的牛顿流体渗透注浆模拟 |
| 4.2.3 牛顿流体球形渗透注浆扩散形态对比 |
| 4.2.4 牛顿流体渗透注浆数值模拟结果对比 |
| 4.3 幂律流体球形渗透注浆扩散模拟 |
| 4.3.1 未考虑浆液自重的幂律流体渗透注浆模拟 |
| 4.3.2 考虑浆液自重的幂律流体渗透注浆模拟 |
| 4.3.3 幂律流体球形渗透注浆扩散模拟 |
| 4.3.4 幂律流体渗透注浆数值模拟结果对比 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录A:攻读硕士期间取得的成果及荣誉 |
（2）有效应力下甲烷水合物沉积物渗流特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 主要符号表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外相关工作研究进展 |
| 1.2.1 渗透率模型研究 |
| 1.2.2 水合物渗流模拟研究 |
| 1.2.3 稳态下水合物渗透率实验研究 |
| 1.2.4 分解状态下水合物渗透率实验研究 |
| 1.2.5 原位水合物渗透率实验研究 |
| 1.2.6 中国南海原位水合物渗透率实验研究 |
| 1.3 本文主要研究思路 |
| 2 实验系统的设计与验证性实验 |
| 2.1 实验装置的设计与搭建 |
| 2.1.1 高压水合物稳态气相渗流实验平台 |
| 2.1.2 流量控制器 |
| 2.1.3 高压水合物水相渗流实验平台 |
| 2.1.4 不确定度分析 |
| 2.2 验证性实验 |
| 2.2.1 实验流程 |
| 2.2.2 玻璃砂孔隙度和绝对渗透率的测量 |
| 2.2.3 含水合物砂的渗透率测量以及模型对比 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 含甲烷水合物粉土质沉积物气相渗透率实验研究 |
| 3.1 甲烷水合物的生成与计算 |
| 3.1.1 实验材料及流程 |
| 3.1.2 实验工况 |
| 3.1.3 水合物饱和度计算 |
| 3.2 水合物饱和度对气相渗透率的影响 |
| 3.2.1 气相渗透率的计算 |
| 3.2.2 甲烷水合物对渗透率的影响分析 |
| 3.3 有效应力对气相渗透率的影响 |
| 3.3.1 不同应力的气相渗透率 |
| 3.3.2 应力敏感性 |
| 3.4 本章小结 |
| 4 甲烷水合物分解以及二次生成对粉土质沉积物中气相渗透率的影响 |
| 4.1 实验流程及工况 |
| 4.1.1 实验流程 |
| 4.1.2 实验工况 |
| 4.2 水合物分解对粉土质沉积物气相渗透率的影响 |
| 4.2.1 甲烷水合物分解时沉积物气相渗透率的变化 |
| 4.2.2 基于菲克定律对CH_4气体的流动分析 |
| 4.2.3 渗透率衰减模型 |
| 4.3 水合物二次生成对粉土质沉积物气相渗透率的影响 |
| 4.3.1 甲烷水合物二次生成时沉积物气相渗透率的变化 |
| 4.3.2 甲烷水合物二次生成与初次生成时的渗透率对比 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 不同压力梯度下含甲烷水合物粉土沉积物的水相渗流特性 |
| 5.1 实验流程及工况 |
| 5.1.1 实验流程 |
| 5.1.2 水合物饱和度的计算以及实验工况 |
| 5.2 含甲烷水合物蒙脱石中水的非达西流和达西流特性 |
| 5.2.1 数据拟合 |
| 5.2.2 拟合结果分析 |
| 5.3 非达西渗流与达西渗流特征研究 |
| 5.3.1 渗透系数和最小压力梯度阈值 |
| 5.3.2 渗透率 |
| 5.3.3 最小压力梯度阈值与渗透率 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 水合物砂质沉积物渗流特性及降压开采产气模拟研究 |
| 6.1 实验流程及工况 |
| 6.1.1 水合物砂质沉积物渗透率测量 |
| 6.1.2 水合物砂质沉积物产气实验 |
| 6.2 有效应力下含水合物砂质沉积物渗流特性研究 |
| 6.2.1 有效应力对孔隙度及渗透率的影响 |
| 6.2.2 水合物饱和度对有效孔隙度及有效渗透率的影响 |
| 6.2.3 有效渗透率的估算方法 |
| 6.3 水合物储层降压开采产气的模拟研究 |
| 6.3.1 模型介绍 |
| 6.3.2 产气模拟研究 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 附录A 水相渗流实验的实验参数 |
| 攻读博士学位期间科研项目及科研成果 |
| 致谢 |
| 作者简介 |
（3）岩体介质粗糙单裂隙渗流的LBM模拟与实验验证（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景和意义 |
| 1.2 研究现状与不足 |
| 1.3 研究内容与创新点 |
| 2 裂隙粗糙剖面优化划分与分形维数计算 |
| 2.1 分形理论与部分术语的简要介绍 |
| 2.2 自仿射分形裂隙剖面的构建与划分 |
| 2.3 二维裂隙剖面的分形维数计算 |
| 2.4 二维自仿射粗糙裂隙剖面划分结果及分形维数计算 |
| 2.5 小结 |
| 3 二维粗糙裂隙LBM模拟与渗透率评估 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 二维粗糙裂隙数值模型与实验模型的构建 |
| 3.3 二维裂隙单松弛时间LBM模拟 |
| 3.4 裂隙表面粗糙性对裂隙渗流的影响作用 |
| 3.5 结果与讨论 |
| 3.6 小结 |
| 4 二维变开度裂隙划分及渗透率评估 |
| 4.1 二维变开度裂隙渗流研究方法 |
| 4.2 结果与讨论 |
| 4.3 小结 |
| 5 二维自仿射裂隙开度的尺度和粗糙效应 |
| 5.1 自仿射粗糙裂隙的生成及裂隙开度的计算 |
| 5.2 结果与讨论 |
| 5.3 结论 |
| 6 三维裂隙渗流实验、数值模拟与渗流开度修正 |
| 6.1 实验方法与实验设置 |
| 6.2 粗糙裂隙面效应与裂隙面的划分 |
| 6.3 结果与讨论 |
| 6.4 结论 |
| 7 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
| 索引 |
（4）流固耦合作用下煤岩渗流演化与润湿分布规律研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题的提出 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 研究方法和内容 |
| 2 煤层注水钻孔径向破坏范围及湿润半径的理论解析 |
| 2.1 考虑初始地应力无限平面钻孔问题的弹性解 |
| 2.2 钻孔注水作用下围岩渗透压力分布的理论解 |
| 2.3 流固耦合作用下钻孔注水破坏半径的理论解 |
| 2.4 算法及算例分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 煤层注水润湿范围分布规律试验研究 |
| 3.1 煤岩基本力学性能与渗流演化规律试验研究 |
| 3.2 型煤试样声波传导与润湿影响因素分析 |
| 3.3 基于电导率的型煤润湿检测方法研究 |
| 3.4 煤层注水渗流与润湿分布规律试验研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 基于UDF的煤层注水渗流场演化规律数值模拟研究 |
| 4.1 煤层注水渗流模型构建 |
| 4.2 不同注水压力下钻孔径向渗流场数值模拟分析 |
| 4.3 不同应力下钻孔径向渗流场数值模拟分析 |
| 4.4 孔隙率不变条件下煤层注水渗流数值模拟分析 |
| 4.5 加载孔隙率随注水压力变化条件下煤层注水渗流模拟分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 煤层高压注水渗流润湿技术及现场应用 |
| 5.1 工作面简况 |
| 5.2 煤层高压注水渗流润湿技术参数设计 |
| 5.3 煤层高压注水快速封孔技术研究 |
| 5.4 煤体高压注水技术现场应用考察 |
| 5.5 本章小结 |
| 6 主要结论及展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 主要创新点 |
| 6.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 致谢 |
| 学位论文数据集 |
（5）多孔介质中双分子反应物质运移及尺度依赖性研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 多孔介质溶质运移研究进展 |
| 1.2.2 双分子反应物质运移研究进展 |
| 1.2.3 溶质运移示踪技术研究进展 |
| 1.2.4 溶质运移尺度依赖性研究 |
| 1.3 本文的研究内容、方法和技术路线 |
| 1.3.1 本文研究内容 |
| 1.3.2 本文研究方法 |
| 1.3.3 本文技术路线 |
| 第二章 相关概念和理论基础 |
| 2.1 多孔介质 |
| 2.1.1 孔隙性 |
| 2.1.2 渗透性 |
| 2.1.3 压缩性 |
| 2.1.4 水文弯曲度 |
| 2.2 多孔介质中水动力弥散方程及相关概念 |
| 2.2.1 溶质运移特征及水动力弥散理论 |
| 2.2.2 对流弥散方程的建立与求解 |
| 2.3 双分子反应物质溶质运移数学模型 |
| 2.3.1 模型建立 |
| 2.3.2 模型求解方法 |
| 第三章 多孔介质水力及溶质运移实验 |
| 3.1 实验装置介绍 |
| 3.1.1 实验装置 |
| 3.1.2 监测装置 |
| 3.2 实验材料 |
| 3.2.1 实验用水 |
| 3.2.2 实验模型填充介质 |
| 3.2.3 实验器材及药品 |
| 3.3 实验原理及步骤 |
| 3.3.1 实验原理 |
| 3.3.2 图像检测方法 |
| 3.3.3 实验步骤 |
| 第四章 多孔介质中水力实验及惰性溶质运移研究 |
| 4.1 水力实验研究分析 |
| 4.1.1 1.5-2.0mm玻璃珠填充介质水力实验 |
| 4.1.2 2.5-3.0mm玻璃珠填充介质水力实验 |
| 4.1.3 3.5-4.0mm玻璃珠填充介质水力实验 |
| 4.2 多孔介质中示踪剂浓度标准曲线分析 |
| 4.3 不同实验条件下多孔介质溶质运移结果及对比拟合分析 |
| 4.3.1 不同介质条件下溶质运移实验结果及拟合分析 |
| 4.3.2 不同运移速度下溶质运移实验结果及拟合分析 |
| 4.3.3 不同运移尺度下溶质运移实验结果及拟合分析 |
| 4.3.4 不同实验条件下溶质运移拟合参数分析 |
| 4.3.5 惰性溶质运移规律分析 |
| 第五章 多孔介质中反应性物质运移实验研究 |
| 5.1 双分子反应性物质运移结果及拟合分析 |
| 5.1.1 介质条件对反应性运移过程的影响及拟合分析 |
| 5.1.2 运移速度对反应性运移过程的影响及拟合分析 |
| 5.1.3 运移尺度对反应性运移过程的影响及拟合分析 |
| 5.2 不同条件下IM-ADRE模型拟合参数分析 |
| 5.2.1 IM-ADRE拟合参数结果 |
| 5.2.2 IM-ADRE拟合参数灵敏度分析 |
| 第六章 多孔介质溶质运移的尺度依赖性研究 |
| 6.1 多孔介质溶质运移弥散系数与Pe数的关系 |
| 6.2 多孔介质反应性物质运移弥散系数的尺度依赖性 |
| 6.2.1 多孔介质溶质运移弥散系数和迁移距离的关系 |
| 6.2.2 不同介质条件对弥散系数尺度依赖性的影响 |
| 6.2.3 不同运移速度条件对弥散系数尺度依赖性的影响 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况 |
（6）高应力煤体物理结构演化特性对瓦斯运移影响机制研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 选题背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 存在问题 |
| 1.4 主要研究内容及思路 |
| 2 煤体瓦斯运移通道物理结构特性及其对产量控制作用 |
| 2.1 煤样多元物性参数及表面孔隙结构 |
| 2.2 煤体瓦斯扩散和渗流系统界限划分 |
| 2.3 煤体不同物理结构形态下瓦斯运移模式 |
| 2.4 运移行为对瓦斯产量主控作用转换的影响 |
| 2.5 本章小结 |
| 3 不同形态煤甲烷放散特性及扩散动力学模型 |
| 3.1 煤基质基本形状单元及扩散路径 |
| 3.2 煤粒扩散动力学模型 |
| 3.3 煤体扩散动力学模型 |
| 3.4 不同形态煤扩散系数测定对比分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 高应力煤体瓦斯扩散及逐级放散特性试验研究 |
| 4.1 高应力煤体瓦斯扩散及逐级放散试验装置研发 |
| 4.2 煤体裂隙开度对应力的响应特征 |
| 4.3 煤体的体扩散系数与应力关系的确定 |
| 4.4 内在质量源浓度及应力与煤体扩散特性的联系 |
| 4.5 逐级放散压力梯度对体扩散系数影响 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 基于不同裂隙应变响应机制的煤体渗透率演化规律 |
| 5.1 煤体力学特性测定试验装置 |
| 5.2 煤体力学参数 |
| 5.3 煤体裂隙结构形态 |
| 5.4 基于不同应变响应的煤体渗透率模型构建 |
| 5.5 渗透率回弹和恢复效应分析 |
| 5.6 本章小结 |
| 6 气固耦合模型在深部高应力煤层瓦斯抽采中的应用 |
| 6.1 深部煤层瓦斯运移多场耦合模型 |
| 6.2 深部高应力煤层瓦斯抽采特性分析 |
| 6.3 深部煤层瓦斯产量主控因素转换作用分析 |
| 6.4 高应力煤层瓦斯运移特性对钻孔布置模式的影响 |
| 6.5 本章小结 |
| 7 主要结论、创新点及展望 |
| 7.1 主要结论 |
| 7.2 创新点 |
| 7.3 展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 学位论文数据集 |
（7）降雨入渗条件下边坡的稳定性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究意义及背景 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 降雨入渗边坡稳定性研究现状 |
| 1.2.2 饱和-非饱和渗流理论研究现状 |
| 1.2.3 水对软岩影响研究现状 |
| 1.3 主要研究内及技术路线 |
| 1.3.1 研究内容 |
| 1.3.2 技术路线 |
| 第二章 工程地质概况 |
| 2.1 矿区地理位置 |
| 2.2 矿山开采现状 |
| 2.3 矿区气象条件 |
| 2.4 地层岩性 |
| 2.5 区域地质构造 |
| 2.5.1 褶皱构造 |
| 2.5.2 断裂构造 |
| 2.5.3 节理、劈理 |
| 2.5.4 层面 |
| 2.6 水文地质条件 |
| 2.6.1 地下水 |
| 2.6.2 地表水 |
| 2.6.3 地下水质分析 |
| 2.7 东帮滑坡情况调查 |
| 2.7.1 滑坡区域介绍 |
| 2.7.2 滑坡成因分析 |
| 2.8 本章小结 |
| 第三章 降雨条件下边坡稳定性分析原理 |
| 3.1 饱和-非饱和渗流理论分析 |
| 3.1.1 渗流达西定律 |
| 3.1.2 渗流微分基本方程 |
| 3.1.3 渗流方程的定解条件 |
| 3.1.4 土-水特征曲线 |
| 3.1.5 渗透系数 |
| 3.2 降雨入渗过程分析 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 岩石物理力学性质试验研究 |
| 4.1 边坡岩石物质成分分析 |
| 4.1.1 石英砂岩镜下鉴定结果 |
| 4.1.2 页岩镜下鉴定结果 |
| 4.2 现场直剪试验 |
| 4.2.1 试验地点的选取 |
| 4.2.2 试验设备 |
| 4.2.3 试体制备 |
| 4.2.4 试验设备的安装及加载 |
| 4.2.5 试验结果及分析 |
| 4.3 点荷载试验 |
| 4.3.1 试验步骤 |
| 4.3.2 试验成果整理及分析 |
| 4.4 岩石崩解性试验 |
| 4.4.1 试验仪器与步骤 |
| 4.4.2 试验结果分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 降雨入渗条件下边坡稳定性分析 |
| 5.1 FLAC3D软件介绍 |
| 5.1.1 FLAC3D的求解过程 |
| 5.1.2 FLAC3D本构模型 |
| 5.1.3 FLAC3D软件流固耦合分析理论概述 |
| 5.2 计算模型建立 |
| 5.2.1 边坡三维模型建立 |
| 5.2.2 模拟参数的选取 |
| 5.2.3 降雨方案设计 |
| 5.3 边坡稳定性分析 |
| 5.3.1 降雨入渗对孔隙水压力的影响分析 |
| 5.3.2 边坡位移场分析 |
| 5.3.3 边坡塑性区分析 |
| 5.3.4 边坡速度场分析 |
| 5.3.5 边坡应力场分析 |
| 5.3.6 边坡安全系数分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 不足与展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 A 攻读硕士学位期间发表的论文及获奖情况 |
| 一、发表的论文 |
| 二、项目参与情况 |
| 三、获奖情况 |
（8）孔隙介质渗流阻力实验及数值模拟研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 渗流力学基本理论 |
| 1.1.1 渗流力学基本概念 |
| 1.1.2 渗流力学实际应用 |
| 1.2 渗流力学发展及现状 |
| 1.2.1 渗流力学创立 |
| 1.2.2 传统渗流力学发展 |
| 1.2.3 现代渗流力学发展 |
| 1.3 渗流力学研究方法及主要问题 |
| 1.3.1 渗流力学研究方法 |
| 1.3.2 当前研究存在的问题 |
| 1.4 研究内容与技术路线 |
| 1.5 论文特色与创新 |
| 第二章 孔隙介质渗流阻力实验 |
| 2.1 渗流阻力实验设计 |
| 2.1.1 实验装置改进 |
| 2.1.2 等粒结构孔隙介质设计 |
| 2.1.3 非等粒结构孔隙介质设计 |
| 2.2 实验步骤及数据处理 |
| 2.2.1 实验步骤 |
| 2.2.2 实验数据处理 |
| 2.3 渗流阻力变化特征 |
| 2.3.1 等粒结构孔隙介质 |
| 2.3.2 非等粒结构孔隙介质 |
| 2.4 渗流阻力影响因素 |
| 2.4.1 平均粒径 |
| 2.4.2 不均匀系数 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 孔隙介质非线性渗流机理及判断准则 |
| 3.1 孔隙介质非线性渗流机理 |
| 3.1.1 非等粒结构孔隙介质渗流特征(Re=1~10) |
| 3.1.2 惯性阻力与粘滞阻力 |
| 3.2 达西线性定律应用误差分析 |
| 3.2.1 等粒结构孔隙介质 |
| 3.2.2 非等粒结构孔隙介质 |
| 3.3 达西~非达西流的判断准则 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 粗糙圆管水流阻力数值模拟 |
| 4.1 数值模拟原理及软件 |
| 4.1.1 数值模拟理论 |
| 4.1.2 Fluent软件介绍 |
| 4.1.3 数学模型及控制方程 |
| 4.2 粗糙圆管水流阻力数值模拟 |
| 4.2.1 模型设计 |
| 4.2.2 模型建立及控制方程 |
| 4.3 数值模拟结果与讨论 |
| 4.3.1 数值模拟验证 |
| 4.3.2 粗糙圆管流动特征 |
| 4.4 流态划分及能量损失 |
| 4.4.1 层流阶段 |
| 4.4.2 紊流阶段 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 孔隙介质渗流数值模拟 |
| 5.1 极限粗糙度圆管数值模拟 |
| 5.1.1 模型设计 |
| 5.1.2 数值模拟验证 |
| 5.1.3 数值模拟结果讨论 |
| 5.1.4 极限粗糙度能量损失 |
| 5.2 等粒结构孔隙介质数值模拟 |
| 5.2.1 模型设计 |
| 5.2.2 数值模拟验证 |
| 5.2.3 数值模拟结果讨论 |
| 5.3 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 展望与不足 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（9）库水作用下尾矿材料强度劣化及其坝体稳定性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.2.1 尾矿库废水酸碱性研究现状 |
| 1.2.2 尾矿坝饱和-非饱和渗流研究现状 |
| 1.2.3 尾矿材料物理力学性质研究现状 |
| 1.2.4 多场耦合作用研究现状 |
| 1.3 研究内容及技术路线 |
| 1.3.1 主要研究内容 |
| 1.3.2 研究技术路线 |
| 第二章 化学溶液作用下尾矿材料的物理力学特性研究 |
| 2.1 化学溶液的作用效应 |
| 2.1.1 化学腐蚀对尾矿砂力学性质的影响 |
| 2.1.2 流固化学效应 |
| 2.2 化学溶液浸泡试验 |
| 2.3 化学溶液作用下尾矿材料的颗粒组成变化规律 |
| 2.3.1 颗粒组成和级配变化 |
| 2.3.2 孔隙比 |
| 2.4 化学溶液作用下尾矿材料的抗剪强度 |
| 2.4.1 试验过程 |
| 2.4.2 试验结果及分析 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 化学溶液作用下尾矿材料的强度劣化规律 |
| 3.1 化学溶液作用下尾矿材料细观结构及组成变化 |
| 3.1.1 尾矿材料细观颗粒形态研究 |
| 3.1.2 尾矿材料矿物成分研究 |
| 3.2 尾矿颗粒基本特征及其强度关系 |
| 3.2.1 颗粒的几何形状特征参数 |
| 3.2.2 尾矿几何特征与抗剪强度的关系 |
| 3.3 化学溶液作用下尾矿排列熵比较 |
| 3.3.1 不同条件下尾矿材料孔隙数量变化 |
| 3.3.2 不同条件下尾矿材料孔隙面积变化 |
| 3.3.3 不同条件下尾矿材料微小孔隙与大中孔隙分组对比 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 化学溶液作用下尾矿坝渗流场分析 |
| 4.1 化学溶液对尾矿材料渗透特性的影响 |
| 4.1.1 试验过程 |
| 4.1.2 试验结果及分析 |
| 4.2 尾矿坝渗流场分析的理论基础 |
| 4.2.1 达西定律及适用范围 |
| 4.2.2 稳定渗流基本微分方程及定解条件 |
| 4.2.3 渗流有限元分析方法 |
| 4.3 尾矿库工程概况及COMSOL介绍 |
| 4.3.1 尾矿库工程概况 |
| 4.3.2 COMSOL介绍 |
| 4.4 影响渗流场的多因素分析 |
| 4.4.1 尾矿渗透系数对渗流场的影响 |
| 4.4.2 各层渗透系数比对浸润线的影响 |
| 4.4.3 降低尾矿坝浸润线的措施 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 多场耦合作用下坝体稳定性研究 |
| 5.1 耦合模型的基本方程 |
| 5.1.1 应力场方程 |
| 5.1.2 渗流场方程 |
| 5.1.3 化学场方程 |
| 5.2 多场耦合关系的分析 |
| 5.2.1 应力场-渗流场耦合关系分析 |
| 5.2.2 化学场-渗流场耦合关系分析 |
| 5.2.3 化学场-应力场耦合关系分析 |
| 5.3 化学作用下尾矿坝稳定性数值模拟 |
| 5.3.1 模型建立及参数选取 |
| 5.3.2 Comsol软件模拟结果及分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 附录 A (攻读硕士学位期间发表论文及专利) |
| 附录 B (攻读硕士学位期间参与的科研项目) |
| 附录 C 获奖情况 |
（10）氟化钠在非饱和红黏土中的迁移特征试验研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 选题依据及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 试验基本理论依据 |
| 1.4 研究内容与技术路线 |
| 1.5 主要工作量 |
| 第二章 野外调查及试验方法 |
| 2.1 野外调查及数据分析 |
| 2.2 室内试验土样采集与处理 |
| 2.3 饱和土样的参照试验 |
| 2.4 试验方法 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 红黏土的渗透性特征分析 |
| 3.1 压实度对渗透系数的影响分析 |
| 3.2 氟化钠浓度对渗透系数的影响分析 |
| 3.3 初始水头对渗透系数的影响分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 氟化钠在红黏土中的迁移特征分析 |
| 4.1 迁移试验数据处理 |
| 4.2 氟化钠迁移特征分析 |
| 4.3 渗透系数与水动力弥散系数的相关性 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 结论与展望 |
| 5.1 结论 |
| 5.2 论文创新点 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 附录 A(攻读硕士学位其间发表论文目录) |
| 附录 B(攻读硕士学位其间参与项目目录) |
四、Darcy's Law Expressed by Chemical Index（论文参考文献）
- [1]基于浆液自重的多孔介质渗透注浆机制研究[D]. 杨文才. 昆明理工大学, 2020
- [2]有效应力下甲烷水合物沉积物渗流特性研究[D]. 武朝然. 大连理工大学, 2020(01)
- [3]岩体介质粗糙单裂隙渗流的LBM模拟与实验验证[D]. 董佳斌. 中国矿业大学, 2020
- [4]流固耦合作用下煤岩渗流演化与润湿分布规律研究[D]. 郭艳培. 山东科技大学, 2020(06)
- [5]多孔介质中双分子反应物质运移及尺度依赖性研究[D]. 张琪. 合肥工业大学, 2020
- [6]高应力煤体物理结构演化特性对瓦斯运移影响机制研究[D]. 刘正东. 中国矿业大学, 2020(01)
- [7]降雨入渗条件下边坡的稳定性研究[D]. 李耀楠. 昆明理工大学, 2020(04)
- [8]孔隙介质渗流阻力实验及数值模拟研究[D]. 李仲夏. 中国地质大学, 2020(03)
- [9]库水作用下尾矿材料强度劣化及其坝体稳定性研究[D]. 艾敏. 昆明理工大学, 2020(04)
- [10]氟化钠在非饱和红黏土中的迁移特征试验研究[D]. 房书华. 昆明理工大学, 2020(04)