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破碎岩体非线性渗流突水机理研究现状及发展趋势杨天鸿;师文豪;李顺才;杨鑫;杨斌【摘要】在收集整理国内外相关资料的基础上,从非线性渗流理论方程、非Darcy渗流试验和非线性渗流数值模型方法等方面总结目前破碎岩体非线性渗流突水研究现状,认为破碎岩体渗流具有突水通道的非Darcy渗流特性、3种流场(Darcy层流、非Darcy高速流及Navier-Stokes紊流)动力学系统的统一性和突水3要素(含水层水源的Darcy流、突水通道的非Darcy流和开采扰动作用)中的应力扰动特性.据此,提出了破碎岩体非线性渗流突水机理研究的发展趋势:从矿山采动岩体渗流突水3要素这一渗流特征出发,通过试验和现场测试研究不同围压、水力梯度和流速条件下破碎岩石渗流规律,建立考虑应力作用的耦合Darcy,Forchheimer和Navier-Stokes方程混合流场的模型,提出有限单元弱形式和有限体积法耦合积分解算混合流场方法,把采动应力作用下含水层、冒落岩体破碎带和巷道整个突水水流路径连接在一起,Forchheimer流域的边界流量压力是动态变化的,可以有效解决破碎岩体非线性渗流模型存在的问题,能比较合理模拟采动应力作用下矿山突水瞬态流动全过程.【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2016(041)007【总页数】12页(P1598-1609)【关键词】破碎岩体;突水;非Darcy渗流试验;Forchheimer方程;渗流模型【作者】杨天鸿;师文豪;李顺才;杨鑫;杨斌【作者单位】东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室,辽宁沈阳110819;东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室,辽宁沈阳110819;江苏师范大学机电工程学院,江苏徐州221116;东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室,辽宁沈阳110819;东北大学深部金属矿山安全开采教育部重点实验室,辽宁沈阳110819【正文语种】中文【中图分类】TD745地下采矿活动使得围岩在采动应力诱发作用下处于峰后应力状态或者破碎状态，极大地改变了围岩的孔隙结构和渗透性，从而导致顶底板导水裂隙带、断层带和岩溶陷落柱突水并造成灾害事故[1-4]。
《低渗透非线性渗流规律研究》篇一一、引言在石油工程和地质学领域，低渗透非线性渗流规律的研究显得尤为重要。
低渗透性指的是地下岩石的孔隙度小、渗透率低，导致流体在岩石中的流动较为困难。
非线性渗流则是指流体在多孔介质中的流动规律不遵循线性流定律。
了解低渗透非线性渗流的规律对于优化油田开发方案、提高采收率等具有重要意义。
本文将通过研究相关理论和实验结果，对低渗透非线性渗流规律进行探讨和分析。
二、研究现状在低渗透非线性渗流的研究方面，国内外学者已经取得了一定的研究成果。
目前的研究主要关注于实验和数值模拟两个方面。
实验方面，通过设计和开展低渗透岩心的渗流实验，观察和记录流体在多孔介质中的流动情况。
数值模拟方面，利用计算机软件对低渗透非线性渗流进行模拟，以预测和解释实际油田开发过程中的相关问题。
然而，由于低渗透非线性渗流的复杂性，目前仍存在一些争议和挑战，如渗流机制、影响因素等。
三、低渗透非线性渗流规律研究方法针对低渗透非线性渗流规律的研究，本文采用以下方法：1. 理论分析：结合多孔介质理论、流体动力学原理等，对低渗透非线性渗流进行理论分析，探讨其基本原理和影响因素。
2. 实验研究：设计并开展低渗透岩心渗流实验，观察流体在多孔介质中的流动情况，记录相关数据。
3. 数值模拟：利用计算机软件对低渗透非线性渗流进行模拟，验证实验结果，预测实际油田开发过程中的相关问题。
四、实验与结果分析1. 实验过程（1）准备不同渗透率等级的低渗透岩心样本；（2）设置不同压力梯度条件下的实验环境；（3）进行渗流实验，观察并记录流体在多孔介质中的流动情况；（4）分析实验数据，探讨低渗透非线性渗流的规律。
2. 结果分析（1）通过实验发现，在低渗透条件下，流体在多孔介质中的流动表现出明显的非线性特征；（2）渗透率对低渗透非线性渗流具有重要影响，随着渗透率的降低，流体流动的非线性特征更为明显；（3）压力梯度对低渗透非线性渗流也有显著影响，随着压力梯度的增加，流体流动的规律性逐渐增强；（4）通过数值模拟验证了实验结果，进一步揭示了低渗透非线性渗流的规律。
《低渗透非线性渗流规律研究》篇一一、引言在石油工程和地质学领域，低渗透非线性渗流规律的研究显得尤为重要。
低渗透性指的是地下岩石的孔隙度小、渗透率低，导致流体在岩石中的流动表现出非线性的特性。
这种非线性渗流规律的研究对于提高石油开采效率、优化采油策略以及保护地下资源具有重要意义。
本文旨在探讨低渗透非线性渗流规律的相关研究，为相关领域的研究者和工程师提供参考。
二、低渗透非线性渗流的基本概念低渗透非线性渗流是指在低渗透性岩石中，流体（如油、气、水等）的流动速度与压力梯度之间不呈线性关系的现象。
这种非线性特性主要由岩石的物理性质、流体性质以及流速等因素共同决定。
低渗透性岩石的孔隙度小、渗透率低，导致流体在岩石中的流动受到多种因素的影响，从而呈现出复杂的非线性渗流规律。
三、研究方法针对低渗透非线性渗流规律的研究，可以采用实验和理论分析相结合的方法。
首先，通过实验室模拟实验，可以模拟地下岩石中流体的流动过程，观察其非线性渗流规律。
此外，还可以利用数学模型和计算机模拟技术，对低渗透非线性渗流进行理论分析，以揭示其内在规律。
四、实验研究实验研究是低渗透非线性渗流规律研究的重要手段。
通过实验室模拟实验，可以观察到流体在低渗透性岩石中的流动过程，以及其非线性渗流规律。
实验中，可以通过改变岩石的物理性质、流体性质以及流速等因素，观察其对非线性渗流规律的影响。
此外，还可以利用先进的实验设备和技术，对实验数据进行精确测量和分析，以获得更准确的结论。
五、理论分析理论分析是低渗透非线性渗流规律研究的另一种重要手段。
通过建立数学模型和计算机模拟技术，可以对低渗透非线性渗流进行理论分析。
在理论分析中，需要考虑到岩石的物理性质、流体性质以及流速等因素的影响，建立合适的数学模型和方程，以描述流体在低渗透性岩石中的非线性渗流规律。
此外，还需要利用计算机模拟技术，对数学模型进行验证和优化，以获得更准确的结论。
六、研究结果与讨论通过对低渗透非线性渗流规律的研究，可以得出以下结论：1. 低渗透性岩石的孔隙度小、渗透率低，导致流体在岩石中的流动表现出非线性的特性。
堤防管涌数值模拟手段研究现状综述我国长期遭受洪水灾害，而江河大堤在汛期经常发生的险情便是管涌，其实质是渗透水流带走土体骨架中的细颗粒形成渗漏通道并逐步扩大使得土体应力改变，堤防土体结构发生变化，最终导致堤坝崩塌。
因此，为提出管涌险情预防、预警、治理方案，针对管涌发生发展过程的研究具有十分重要的意义。
1.研究现状目前针对管涌的研究主要从物理模型和数值模拟等方面开展。
室内开展物理模型试验能够针对单一变量开展研究，由于其实验现象易于观察，已有学者开展了大量研究。
然而，室内试验所得出的研究结果多处于宏观层面，无法获悉管涌过程中土体内部渗漏通道发生发展情况。
为了进一步揭示管涌细观机理，数值模拟手段以其具有细观结构分析的功能逐渐受到学者们的重视。
本文将从有限元和离散元分析方法两个角度对管涌数值模拟手段研究现状进行归纳和评价。
1.1有限元方法饱和土体是多孔介质，具有固液二相，如何将饱和土简化成为连续介质是个重要的基本问题。
朱伟等人[1]以日本阿武隈川堤防渗漏治理为例，利用有限元渗流解析方法对渗漏破坏单一影响因素进行模拟分析并对治理效果进行讨论；吴梦喜等人[2]利用有限元对管道溯源流土型管涌进行模拟，分析渗漏通道细颗粒浓度影响水流阻力的程度，获得了渗漏通道动态发展过程并利用砂箱模型对数值模拟结果进行了验证；胡亚元等人[3, 4]提出管涌稳定孔隙率的概念并对传统的管涌渗流控制方程进行修正，利用有限元软件模拟了轴对称土体的管涌过程，认为修整方程更具有可靠性，并利用修正后的SPV管涌控制方程对具有自由面的均质土石坝坝体进行二维有限元模拟，认为该情况下溢出面和自由面更容易发生管涌；贾恺等人[5]针对判定渗流通道是否上溯问题利用有限元进行模拟并通过模型试验对模拟结果进行了验证；王霜等人[6]针对多层堤基管涌问题采用有限元方法分析了管涌动态发展过程中内部渗流场变化情况。
（如图1）1.2离散元方法管涌破坏的实质是细颗粒跟随渗透水流通过土体渗漏通道流出造成堤防结构变化发生破坏，而有限元法基于宏观土体材料的本构关系，无法实现细观层面的流固耦合[7]。
尾矿坝管涌的试验研究 郑欣;亢水;许开立;徐晓虎 【摘 要】管涌会给尾矿坝的的安全带来很大威胁,因此进行管涌的现场试验和室内砂槽模型试验,观察并分析了管涌发生、发展并导致溃坝的机理和过程.管涌的发生与最大有效粒径、饱和容重、渗透系数、下游滤层倾角、地层中土的组成成分、土的级配、水力梯度、土的结构、表面覆盖层土体的内摩擦角、黏滞系数、覆盖层厚度、黏聚力、土的饱和度等因素有关,是一个多元非线性的复杂问题.
【期刊名称】《工业安全与环保》 【年(卷),期】2013(039)006 【总页数】3页(P37-39) 【关键词】尾矿坝;管涌;渗透破坏;临界比降 【作 者】郑欣;亢水;许开立;徐晓虎 【作者单位】东北大学资源与土木工程学院 沈阳110004;东北大学资源与土木工程学院 沈阳110004;东北大学资源与土木工程学院 沈阳110004;东北大学资源与土木工程学院 沈阳110004
【正文语种】中 文
0 引言 据统计,在世界上的各种重大灾害中,尾矿库灾害居于第18位[1]。就坝体稳定而言,涉及的影响因素很多,但无论从理论研究或是工程实践所展示的资料分析,渗流的影响都是一个重要的因素。尾矿坝在库水位的作用下产生渗流,在浸润面以下的坝体处于流场内,受到指向下游坝坡的渗透力的作用[2]。渗透破坏的研究主要包括对土体渗透破坏形式的判别和渗透破坏发生的临界条件的研究。进行尾矿坝管涌发生发展方面的试验研究对于尾矿坝的抗渗稳定性有非常重要的意义,管涌试验研究方面进行了现场试验和室内砂槽模型试验两部分。 1 管涌室外试验 以沈阳某公司贮灰库为试点进行了管涌的现场试验,该灰库建于1989年,2000年坝体发现局部渗漏现象,并有逐年加重的趋势。现场观察发现坝体渗漏严重部位成片出现,多处发现管涌点,在管涌点位置经常会发现蚁穴、鼠洞等,或靠近大树。 对各管涌口处的渗流量进行了测量,最小渗流量为9 mL/s,最大渗流量为25 mL/s,管涌口位置集中在坝角距坝顶15～20 m,测量坝内水位,坝内坡和外坡处水位均为距坝顶4.4m,坝外坡比为1∶1.5。 取坝体材料进行了天然容重、干容重、含水率、饱和度、孔隙比、渗透系数、压缩模量、快剪及颗粒分析等土常规试验项目的测定,各项试验结果见表1～表2。 在颗分试验后,立刻在坑内做注水试验。注水试验采用单环法,求出渗透系数后,根据土颗粒的自重、静水浮力和渗透力相平衡的原则,得出临界水头梯度 Icr值,灰面渗透系数见表3。 取3次试验结果的平均值作为粉煤灰的渗透系数,来计算其临界水头梯度:K=2.1×10-4,D3=0.05,n=0.17
《低渗透非线性渗流规律研究》篇一一、引言随着能源需求持续增长，低渗透储层因其巨大的开发潜力逐渐成为油气开采的重要领域。
低渗透非线性渗流规律研究是当前石油工程领域的重要课题，对提高采收率、优化开发策略具有重大意义。
本文旨在深入探讨低渗透非线性渗流的基本原理、影响因素及研究方法，以期为相关领域的研究和实践提供理论支持。
二、低渗透非线性渗流基本原理低渗透非线性渗流是指低渗透储层中流体在多孔介质中的流动过程，其流动规律与常规线性渗流存在显著差异。
低渗透储层具有孔隙度小、渗透率低、非均质性强等特点，导致流体在其中的流动表现出明显的非线性特征。
这种非线性渗流规律主要受储层物理性质、流体性质及外部条件等因素的影响。
三、影响低渗透非线性渗流的主要因素1. 储层物理性质：储层的孔隙度、渗透率、孔喉比等物理性质对非线性渗流具有重要影响。
其中，孔隙度和渗透率是决定流体流动能力的主要因素，孔喉比则影响流体的传输效率。
2. 流体性质：流体的粘度、密度、表面张力等性质也会对非线性渗流产生影响。
粘度较大的流体在低渗透储层中流动时，更容易表现出非线性特征。
3. 外部条件：温度、压力等外部条件的变化也会对非线性渗流产生影响。
例如，温度升高可能导致流体粘度降低，从而改变渗流规律。
四、低渗透非线性渗流规律研究方法1. 实验研究：通过室内实验，模拟低渗透储层中的流体流动过程，观察并记录非线性渗流现象，分析影响因素及作用机制。
2. 数值模拟：利用数值模拟软件，建立低渗透储层的地质模型和流体流动模型，通过计算分析非线性渗流规律及影响因素。
3. 理论分析：结合储层物理性质、流体性质及外部条件等因素，建立非线性渗流的数学模型和物理模型，进行理论分析和预测。
五、研究现状及展望目前，低渗透非线性渗流规律研究已取得一定成果，但仍存在诸多挑战和问题。
未来研究方向包括：深入探讨低渗透储层的物理性质和流体性质对非线性渗流的影响机制；优化实验和数值模拟方法，提高研究精度和可靠性；开发适用于低渗透储层的开采技术和策略，提高采收率等。
断层突水温度-非线性渗流-应力耦合模型研究刘伟韬;赵吉园;丁希阳【摘要】为了研究深部矿井高地应力、高承压水压及高地温条件下断层突水过程中的底板承压水运移规律和地温变化规律,运用COMSOL建立温度场(T)-非线性渗流场(H)-应力场(M)耦合模型,其中非线性渗流方程耦合Darcy定律,Brinkman方程和Navier-Stokes方程.结果表明:模型能够很好地描述温度场、渗流场和采动应力场之间的相互作用关系以及底板承压水从含水层经过断层破碎带到达巷道的非线性运移过程;采动应力场和渗流速度对断层带温度场的影响很大,通过监测断层带的温度变化,可以预测断层带渗流场的变化,从而预测断层突水.【期刊名称】《煤矿安全》【年(卷),期】2018(049)011【总页数】5页(P59-62,68)【关键词】断层突水;THM耦合;数值模型;非线性流动;温度【作者】刘伟韬;赵吉园;丁希阳【作者单位】山东科技大学矿业与安全工程学院,山东青岛 266590;山东科技大学矿业与安全工程学院,山东青岛 266590;山东济矿鲁能煤电股份有限公司阳城煤矿,山东济宁 272000【正文语种】中文【中图分类】TD745+.2在深部岩体高地应力、高承压水压及高地温的条件下，深部煤炭资源开采诱导的断层突水问题是我国煤矿安全生产的重大隐患。
目前，在煤层采动引起的断层突水预测上，许多学者从理论、数值模拟、实验和实测等方面进行了研究，得到了断层突水相关控制准则[1]，建立了断层突水数值模型[2]，进行了断层突水相关试验[3-4]，对水压和温度进行实测，制定了预警等级及其判识准则[5]。
在THM耦合研究方面，国外学者Tsang C F基于Biot固结理论和质量、能量、动量守恒原理以及其他不同假设，提出了各种不同的THM耦合力学模型[6]。
国内学者在多孔材料小变形和热弹性线性理论的基础上推导出了1组较为完全THM耦合方程组[7]，建立了热-流-固耦合数学模型，并进行了数值求解[8]。
