渗流力学考试试题及参考答案
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中国石油大学(华东)智慧树知到“石油工程”《渗流力学》网课测试题答案(图片大小可自由调整)第1卷一.综合考核(共15题)1.通过分析幂积分函数的性质,可知无限大地层不稳定渗流时()。
A.距井越远,压力值越大,压降越小B.距井越近,压力值越大,压降越小C.时间越长,压力值越大,压降越小D.时间越短,压力值越大,压降越小2.通过稳定试井可以确定油井的采油指数。
()A.正确B.错误3.一维水驱油时,两相区平均含水饱和度是如何变化的()。
A.随距离和时间变化B.在井排见水前为常数,当井排见水之后则随时间的增加而增加C.只随时间变化,不随距离变化D.不随距离和时间变化4.渗流场中流线与等压线一般是正交的。
()A.正确B.错误5.镜像反映法的基本原则是()。
A.边界性质不变B.最终化为无限大地层C.井的位置对称D.井的产量相同6.非活塞式水驱油井排见水后,井底处含水饱和度一直为前缘含水饱和度不变。
()A.正确B.错误7.渗流速度v与流体真实速度u的关系是u=φv。
()A.正确B.错误8.复杂边界进行镜像反映时,对井有影响的边界都必须进行映射。
()A.正确B.错误9.以下说法正确的是()。
A.径向稳定渗流时,从井壁到供给边缘,压力分布成对数函数关系B.径向稳定渗流压梯度在井壁处最小C.单向稳定渗流压力梯度为零D.以上说法都正确10.多井同时工作时某一点的渗流速度可通过矢量合成方法确定。
()A.正确B.错误11.估计井的不完善性对渗流影响的常用方法有()。
A.附加阻力法B.等值渗流阻力法C.折算半径法D.势的叠加法12.fw'(Sw)和f0'(Sw)的关系是()。
A.B.C.D.不存在任何关系13.势函数φ和流函数ψ的关系为()。
A.B.C.D.14.井以变产量生产时可看成同一井位多口不同时刻投产井的叠加。
()A.正确B.错误15.根据等饱和度面移动方程计算的某时刻饱和度分布会出现双值。
()A.正确B.错误第2卷一.综合考核(共15题)1.油水两相渗流时,油水粘度比r对水驱油的影响是()。
《渗流力学》综合复习资料一、填空题1.圆形封闭地层中心一口井生产时的拟稳态是指。
2.油藏的驱动方式包括几种方式。
3.在油气层中相互连通的油气水构成一个。
4.综合压缩系数的物理意义是。
5.流体在地下渗流过程中,受到这几种力的作用和影响。
6.渗流数学模型必须包括的内容有。
7.影响水驱油非活塞性的主要因素是。
8.达西定律是渗流的基本定律,它表明和成正比关系,与成反比关系。
9.地层导压系数的表达式为:,其物理意义为:。
10.折算半径是指:。
11.把油气层中流动的液体、气体以及它们的混合物统称为,把构成油气层的固体结构称为。
12.流体在油气层中的流动称为。
13.完整的渗流数学模型包括两部分。
14.分流量方程的推导是在忽略了力的情况下得到的一个简化式。
15.油气两相渗流的产量与成正比关系。
二、简述题1.油井的不完善类型有哪几种?并说明它们对产量的影响。
2.简述油井不稳定试井的基本原理及能解决的问题。
3.绘图说明非活塞式水驱油时含水饱和度变化规律。
4.镜像反映法的作用是什么?在复杂边界油藏中应用的基本原则是什么?5.试绘制Horner曲线,并说明利用它来求原始地层压力的方法。
6.简述油井的不完善类型及其引起产量变化的原因,并说明描述不完善性的方法。
7.写出非活塞式水驱油见水前的两相区平均含水饱和度公式,并图示其确定方法。
8.画出平面径向渗流的渗流场图,并说明其特点。
9.油井的不完善类型有哪几种?通常描述不完善性的方法有哪几种?10.叠加原理是解决多井问题的基本原理,说明其实质及在具体应用时应注意什么条件?11.如何确定一维水驱油在油井见水前两相区平均含水饱和度及前缘含水饱和度?三、计算题1、距离直线断层a处有一口生产井,其单位地层厚度的产量为q。
要求:1. 写出该平面渗流场的复势、势函数和流函数。
2. 求渗流场中任意一点的渗流速度。
2、刚性水压驱动油藏中,某油井的油层厚度10m,渗透率为1μm2,地下原油粘度10mPa.s,原油体积系数1.2,地面原油密度0.8g/cm3,地层压力10MPa,井底压力7.5MPa,油井半径10cm,油井供油面积0.3km2,求该井日产原油为多少吨?3、距离直线不渗透边界附近a处有一口生产井,其单位地层厚度的产量为q,已知井半径为r w,油层厚度为h,渗透率为k,井底势为Фw,供给区半径为Re(Re>>a),其上的势为Фe,试推导油井的产量公式。
中国石油大学(北京)2007—2008学年第二学期《渗流力学》期末考试试卷(闭卷考试)班级:姓名:学号:分数J(试题和试卷一同交回)一、简答题(本大题30分)1.油气储集层具有哪些特点?2.渗流速度和真实渗流速度定义。
给出两者之间的关系。
3.什么是折算压力,其实质是什么?4.什么是溶解气驱动?5.渗流数学模型包括哪几部分?6.写出单相弱可压缩液体不稳定渗流的基本微分方程及其所属类型。
7.什么是流场图?说明平面径向流流场图的特点。
8.什么是稳定试井?9.什么是导压系数?说明其物理意义。
10.写出等产量一源一汇的等势线方程,并分析产生舌进现象的原因。
11.说明实测压力恢复曲线的影响因素。
12.写出不考虑重力影响的分流方程。
13.写出赫氏函数的表达式,并说明其物理意义。
14.给出气井绝对无阻流量定义,写出其二项式表达式。
15.写出嘉律液体的本构方程,并画出本构曲线示意图。
二、某井在生产过程中产量变化如右图所示,试推导t2时刻井底压力公式。
(10分)三、给出生产气油比定义,推导生产气油比公式。
(10分)四、说明以下两种情况下,不稳定试井压力恢复曲线各有什么特点?(1)井附近有一直线断层。
请从理论上加以证明其特点。
(10分)(2)井位于双重孔隙介质地层中。
说明能从中求出哪些参数?(5分)五、某带状油田两排注水井中间布三排生产井。
已知渗透率为K,油层厚度为力,液体粘度, 每排井井数、各井井距、井底压力和井筒半径等参数如图所示。
试说明等值渗流阻力法概念, 并用该方法建立井排产量和压力之间的关系。
(15分)六、一均质地层中有两条断层相交成90° ,中间为一口生产井,如图所示。
已知地层厚度为//,渗透率为K,液体的粘度为〃,井筒半径为飞,井底压力为Pwf。
试导出该井的产量公式。
(Io分)七、实验室用长IOCm的岩心做单向水驱油实验。
实验进行了 30 min,测得岩心中各点含水饱和度值如下表所示。
水驱油前缘含水饱和度SWf为0.5,试确定岩心见水时,以上各饱和度值在岩心中的位置。
长风破浪会有时,直挂云帆济沧海。
住在富人区的她中国石油大学(华东)智慧树知到“石油工程”《渗流力学》网课测试题答案(图片大小可自由调整)第1卷一.综合考核(共10题)1.是一个简化式,因为它没有考虑()。
A.毛管力和惯性力B.重力和粘滞力C.毛管力和重力D.重力和惯性力2.油水两相渗流时,油水粘度比r对水驱油的影响是()。
A.r越大油井见水越晚B.r越大油井见水越早C.r越大Swf越小D.r越大Swf越大3.在渗流过程中毛管力一般表现为阻力。
()A.正确B.错误4.不稳定渗流时压力变化总是从井底开始,然后逐渐向地层外部传播。
()A.正确B.错误5.井以变产量生产时可看成同一井位多口不同时刻投产井的叠加。
()A.正确B.错误6.根据等饱和度面移动方程计算的某时刻饱和度分布会出现双值。
()A.正确B.错误7.通过稳定试井可以确定油井的采油指数。
()A.正确B.错误8.势函数φ和流函数ψ的关系为()。
A.B.C.D.9.镜像反映法的基本原则是()。
A.边界性质不变B.最终化为无限大地层C.井的位置对称D.井的产量相同10.渗透率突变地层中,()的描述是正确的。
A.渗透率小的区域,压力损失小B.渗透率小的区域,压力变化平缓C.渗透率大的区域,渗流阻力大D.渗透率大的区域,压力变化平缓第1卷参考答案一.综合考核1.参考答案:C2.参考答案:BC长风破浪会有时,直挂云帆济沧海。
住在富人区的她3.参考答案:B4.参考答案:A5.参考答案:A6.参考答案:A7.参考答案:A8.参考答案:BD9.参考答案:ABCD10.参考答案:D。
1. 地下水动力学:是研究地下水在孔隙岩石、裂隙岩石、和喀斯特岩石中运动规律的科学。
它是模拟地下水流基本状态和地下水中溶质运移过程,对地下水从数量和质量上进行定量评价和合理开发利用,以及兴利除害的理论基础。
2.流量:单位时间通过过水断面的水量称为通过该断面的渗流量。
3. 渗流:逸度假设水流通过整个岩层断面(骨架+空隙)时所具有的虚拟平均流速,定义为通过单位过水断面面积的流量。
4.渗流场:发生渗流的区域称为渗流场。
是由固体骨架和岩石空隙中的水两部分组成。
5.层次:水质点作有联序,互不混杂的施动。
6.素流:水质点作无秩序、互相混杂的流动。
7.稳定流与非稳定流:若流场中所有空间点上-切运动要素都不随时间改变时.称力稳定流。
否则称为非稳定流。
8.雷诺数:表征运动流体质点所曼惯性力和粘性力的比值。
9.雷诺数的物理意义:水流的惯性力与黏滞力之比。
10.渗透系数:在各项同性介质(均质)中,用单位水力梯度下单位面职上的流量表示流体通过孔隙骨架的难易程度,称之为渗透系数。
11.流网:在渗流场中.由流线和等水头线组成的网络称力流网。
12.折射现象:地下水在非均质岩层中运动,当水流通过渗透系数突变的分界面时.出现流线改变方向的现象。
13.裘布依假设:绝大多数地下水具有缓变流的特点。
14.完墓井:贯穿整个含水层,在全部含水层厚度上都安装有过滤器并能全断面进水的并。
15.非完整井:未揭穿整个含水层.只有井底和含水层的部分厚度上能进水或迸水部分仅揭穿部分含水层的井。
16.水位降溧:抽水井及其周围某时刻的水头比初始水头的降低值。
17.水位降落漏斗:抽水井周国由抽水(排水)而形成的漏斗状水头(水位)下降区,称为降落后斗。
18.影响半铿:是从抽水井到实际观测不到水位降深处的径向距离。
19.有效井半镘:迪井轴到井管外壁某-点的水平距离。
在该点。
按稳定流计算的理论降深正好等于过滤器外壁的实际降深。
20.井损水流经过滤器的水头损失和在井内向上运动至水泵吸水口时的水头损失,统称为井21.水跃:在实验室砂槽中进行并流模拟实验时发现,只有当井中水位降低非常小时.抽水井中的水位与井壁外的水位才基本-致.当井中水位降低较大时,抽水井中的水位与井壁外的水位之间存在差值的现象。
一、 公式推导1、均质水平圆形地层中心一口生产井,油井以定产量q 生产,已知井折算半径r we ,边界压力p e ,地层厚度h ,若在r e 到r 1(地层中某点)之间服从线性渗流规律,r 1到r we 之间服从二项式非线性渗流规律(2dp v v dr Kμβρ=+,v —渗流速度),求井底压力p wf 的表达式。
2αρννμ+=Kdr dp 2[()]22e ewfwe p rp r q q dp dr K rh rhμαρππ=+⎰⎰11221211111ln 2222e we r r e wf r r we e r q q q q p p dr dr Kh r h r Kh r h r r μαρμαρππππ⎛⎫-=+=+-⎰⎰ ⎪⎝⎭2、均质水平等厚圆形地层中有一口完善生产油井以定井底压力p wf 生产,地层流体向井的流动服从达西定律且呈稳定渗流,已知油井半径r w ,供给边界半径r e ,供给边界压力p e ,地层厚度h ,地层流体粘度为K ,地层流体粘度为μ。
请导出油井产量的表达式。
渗流0122=+drdpr r d p d 转换0)(1=dr dpr dr dp r 积分 1C drdpr = 分离变量 dr rC dp 11=21ln C r C p += 带入初始条件 21ln C r C p e e += 21ln C r C p w w += 联立求得 r r r r p p p p ewe w e e ln ln --= 求导r r r p p drdp we w e 1ln -=带入达西表达式 r r r p p K v wew e 1ln -=μ 产量表达式 rhv Av q π2==wew e r r p p Kh q ln)(2μπ-=P191-1、H g pe p ∆+=ρ(1)p=9+850*9.8*(-940+950)*106-=9.0833MPa (2)p=8.5164MPa (3)p=9.633MPa (4)p=9.4831MPa 1号井是低压的1-2、9+850*9.8*(-1000-x )*106-+1000*9.8*(x+1300)*106-=11.7 1-3、都折算到B 平面MPa gh p p A za 43.9=+=ρ<B p 所以由B 流向A P342-1、计算雷诺数dv l q π= s cm ld qv /018.0==π2.0103.35.17Re 35.1〈*==-μφρkv 所以服从达西定律2-2、3600*241002v r q π= v=58.9 cm/s Re=10.66>0.3 所以不服从达西定律。
长风破浪会有时,直挂云帆济沧海。
住在富人区的她中国石油大学(华东)智慧树知到“石油工程”《渗流力学》网课测试题答案(图片大小可自由调整)第1卷一.综合考核(共10题)1.求解稳定渗流和不稳定渗流的镜像反映法的基本原则相同的。
()A.正确B.错误2.渗流速度v与流体真实速度u的关系是u=φv。
()A.正确B.错误3.通过稳定试井可以确定油井的采油指数。
()A.正确B.错误4.势函数φ和流函数ψ的关系为()。
A.B.C.D.5.以下说法正确的是()。
A.径向稳定渗流时,从井壁到供给边缘,压力分布成对数函数关系B.径向稳定渗流压梯度在井壁处最小C.单向稳定渗流压力梯度为零D.以上说法都正确6.是一个简化式,因为它没有考虑()。
A.毛管力和惯性力B.重力和粘滞力C.毛管力和重力D.重力和惯性力7.渗流场中流线与等压线一般是正交的。
()A.正确B.错误8.渗流数学模型必须包括的内容有()。
A.连续性方程B.运动方程C.状态方程D.初边值条件9.水压弹性驱动油井定产量生产时,油藏各点处压力随时间逐渐下降。
()A.正确B.错误10.多井同时工作时某一点的渗流速度可通过矢量合成方法确定。
()A.正确B.错误第1卷参考答案一.综合考核1.参考答案:A2.参考答案:B3.参考答案:A长风破浪会有时,直挂云帆济沧海。
住在富人区的她4.参考答案:BD5.参考答案:AB6.参考答案:C7.参考答案:A8.参考答案:ABD9.参考答案:B10.参考答案:A。
渗流力学课后答案第一章1.有四口油井测压资料间表1。
表题1的压力梯度数据已知原油的相对密度0.8,原始油水界面的海拔为-950m,试分析在哪个井附近形成低压区。
解:将4口井的压力折算成折算压力进行比较pzm1?pm1??g?Hm1=9.0×106+0.8×103×9.8×(950-940)=9.08MPapzm2?pm2??g?Hm2=9.0×106+0.8×103×9.8×(950-870)=9.48MPapzm3?pm3??g?Hm3=9.0×106+0.8×103×9.8×(950-850)=9.58MPapzm4?pm4??g?Hm4=9.0×106+0.8×103×9.8×(950-880)=9.45MPa由数值上可以看出在第一口井处容易形成低压区。
2.某油田有一口位于含油区的探井,实测油层中部的原始地层压力为8.822×106Pa,油层中部海拔为-1000m。
位于含水区有一口探井,实测地层中部原始地层压力为11.47×106 Pa,地层中部海拔-1300m。
已知原油的相对密度为0.85,地层水的相对密度为1。
求该油田油水界面的海拔高度。
解:由于未开采之前,油层中的油没有流动,所以两口探井的折算压力应相等,设h为油水界面的海拔高度,则:? pzm1?pm1??1g?Hm1?8.822?106?0.85?103?9.8??h?1000? pzm2?pm2??2g?Hm2?11.47?106?1?103?9.8??h?1300由pzm1?pzm2可得:h?-1198.64m该油田油水界面的海拔高度为-1198.64 m13.某油田在开发初期钻了五口探井,实测油层中部原始地层压力资料见表2。
表题3的压力梯度数据后来又钻了一口井,已知其油层中部海拔为-980m,试根据已有资料推算此井油层中部原始地层压力。
《渗流力学》试题二一、简答题(本大题30分)1.油气储集层具有哪些特点?2.渗流速度和真实渗流速度定义。
给出两者之间的关系。
3.什么是折算压力,其实质是什么?4.什么是溶解气驱动?5.渗流数学模型包括哪几部分?6.写出单相弱可压缩液体不稳定渗流的基本微分方程及其所属类型。
7.什么是流场图?说明平面径向流流场图的特点。
8.什么是稳定试井?9.什么是导压系数?说明其物理意义。
10.写出等产量一源一汇的等势线方程,并分析产生舌进现象的原因。
11.说明实测压力恢复曲线的影响因素。
12.写出不考虑重力影响的分流方程。
13.写出赫氏函数的表达式,并说明其物理意义。
14.给出气井绝对无阻流量定义,写出其二项式表达式。
15.写出幂律液体的本构方程,并画出本构曲线示意图。
二、某井在生产过程中产量变化如右图所示,试推导t2时刻井底压力公式。
(10分)三、给出生产气油比定义,推导生产气油比公式。
(10分)四、说明以下两种情况下,不稳定试井压力恢复曲线各有什么特点?(1)井附近有一直线断层。
请从理论上加以证明其特点。
(10分)(2)井位于双重孔隙介质地层中。
说明能从中求出哪些参数?(5分)五、某带状油田两排注水井中间布三排生产井。
已知渗透率为K,油层厚度为h,液体粘度,每排井井数、各井井距、井底压力和井筒半径等参数如图所示。
试说明等值渗流阻力法概念,并用该方法建立井排产量和压力之间的关系。
(15分)六、一均质地层中有两条断层相交成90°,中间为一口生产井,如图所示。
已知地层厚度为h,渗透率为K,液体的粘度为μ,井筒半径为r w,井底压力为p wf。
试导出该井的产量公式。
(10分)七、实验室用长10 cm的岩心做单向水驱油实验。
实验进行了30 min,测得岩心中各点含水饱和度值如下表所示。
水驱油前缘含水饱和度S wf为0.5,试确定岩心见水时,以上各饱和度值在岩心中的位置。
(10分)x (cm) 0.0 0.7 1.6 3.0S w0.8 0.7 0.6 0.5答案一、简答题1.储容性、渗透性、比表面大、结构复杂2.渗流速度:单位渗流面积上的体积流量。
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硕士研究生课程渗流力学考试试题及答案
一. 简答题
1.什么是多孔介质?
多孔介质指的是这样的一个体积;可以把它分成很多微小的体积,在每个小体积中,都
包含有固体和流体;其中固体部分称为“骨架”,而充满流体(液体及气体)的部分称为“孔隙”。
所有连通的孔隙所占的体积称为“有效孔隙”。在有效孔隙中,流体可以从一点连续运动到任
意另外一点。在一般情况下,常认为孔隙都是连通的。
在自然界,多孔介质指的是松散土层,含裂隙或溶隙的坚硬岩石,而含有溶洞或地下暗
河的岩溶介质不属于这个范围。多孔介质具有孔隙性、压缩性和贮水或释放出水的一些性质。
2.比贮水系数
比贮水系数Ss定义为水头下降一个单位时,从表征体元中释出的水所占的体积,即
hUUSws
0
其中Uw表示[U0]中由于多孔介质骨架的变形和水的膨胀而释出的水的体积;h表示水头的
下降值。
3.Darcy定律
1856年,法国的H.Darcy在装满砂的圆管中进行实验。得到如下关系式:
l
HHKAQ21
式中Q是渗流量;H1和H2是通过砂样前后的水头;l是砂样沿水流方向的长度;A是试验圆
筒的横截面积,包括砂粒和孔隙两部分面积在内;K是比例系数,称为渗透系数,也称水力
传导系数。上式中lHH21的即水力梯度J,故可改写为
KJAQV
上述两个关系式称为Darcy定律。它表示渗流速度V与水力梯度成正比关系。
4.建立双重介质渗流方程时的基本假设
(1)岩层中孔隙和裂隙的分布彼此都是连续的,即所谓的“二重性”假定。双重介质的名称
即由此而来。根据这一假定,在渗流区中每个点上都有两个水头,一个是孔隙水头H,另一
个是裂隙水头Hf。
(2)孔隙以贮水为主,裂隙以导水为主,水自孔隙经裂隙流向别处,这样总的渗透性就决
定于裂隙的渗透性。水在裂隙中的流动服从Darcy定律。
(3)孔隙和裂隙的初始水头相等,它们之间交换的水量与其水头差成正比,即
Qpf=C ( H—Hf )
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其中Qpf为单位体积的含水层在单位时间内从孔隙流入裂隙的水量,C是比例常数。
(4)含水层的骨架是可以压缩的,但其固体颗粒不可压缩,视为刚性的。
5.岩石水力学的定义
岩体水力学是应用渗流力学和岩石力学的基本理论,以动态的地质结构体为基础,研究
自然岩体和工程岩体与地下水相互力学作用规律的科学。这个定义包含两层涵义:一方面研究
在岩体应力场〔包括人类工程力)作用下,岩体中地下水的运动规律;另一方面研究在地下水渗
透力(Seepage forces)作用下的岩体渗透稳定性问题。正确指导工程施工设计及地下水资源合
理开采。它是一门新兴的正在发展中的边缘性交叉学科。
6.岩体渗透稳定性的定义
岩体渗透稳定性(Rock mass stability under seepage)是指在地下水渗透作用下,自然岩体或
工程岩体稳定程度。按照岩体分布的规模大小,岩体渗透稳定性可分为区域岩体渗透稳定性
和岩质边坡渗透稳定性。
区域岩体渗透稳定性是指在地下水渗透作用下,区域岩体的稳定程度。研究区域地质构
造(尤其地震)与地下水的关系,提供大区域工程及城市规划,进行地震预测与控制研究;进行
水库诱发地震的分析评价与预测。
岩质边坡渗透稳定性是指在地下水渗透作用下,岩质边坡的稳定程度。地下水渗透作用
对岩质边坡稳定性的影响,主要表现为地下渗透静水压力和渗透动水压力对固体岩体的作用
力,以及地下水对岩体软弱面的物理化学作用。
7.岩体及其特点
岩体(Rock mass)一般指已固结的坚硬岩石,并且在地质历史中经历了多次变形与破坏。
岩体以裂隙渗流为主,具有以下特点:①岩体渗透性大小取决于岩体中结构面的性质及岩块
的岩性;②岩体渗流以裂隙导水,微裂隙和岩石孔隙储水为其特色;③岩体裂隙网络渗流具
有定向性;④岩体的渗流一般看作非连续介质(对密集裂隙可看作等效连续介质);⑤岩体的
渗流具有高度的非均质性和各向异性;⑥一般岩体中的渗流符合达西线性流定律(岩溶管道流
一般属紊流,不符合达西定律);⑦岩体渗流受应力场影响明显;⑧复杂裂隙系统中的渗流,在
裂隙交叉处,具有“偏流效应”,即裂隙水流经大小不等裂隙交叉处时,水流偏向宽大裂隙一
侧流动。
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8.岩体的空隙结构类型
岩体的空隙是地下水贮存场所和运移通道。岩体空隙的分布形状、大小、连通性以及空
隙的类型,是影响岩体的力学性质和岩体的渗流特性的。因此,研究岩体的空隙类型是岩体
水力学研究的一项重要内容。按岩体空隙形成的机理,把岩体的空隙结构划分为原生空隙结
构和次生空隙结构;根据岩体空隙的表现形式把岩体空隙结构划分为准孔隙结构、裂隙网络
结构、孔隙一裂隙双重结构、孔洞一裂隙双重结构、溶隙一管道(或暗河)双重结构等;根据
岩体结构面的连续性,可将岩体划分为连续介质、等效连续介质及非连续介质(包括双重介质
和裂隙网络介质)。
9.岩体裂隙网络系统的生成技术
裂隙网络模拟的程序是,先进行野外岩体露头的裂隙测量,包括裂隙间距、隙宽、迹长、
倾向和倾角等;再求裂隙几何要素的概率密度分布函数关系;最后采用蒙特卡罗(Monte Carlo)
模拟,模拟出比较符合实际的裂隙网络系统,这种方法称为裂隙网络的生成技术。
岩体裂隙网络的生成技术,为裂隙岩体应力分析和裂隙网络渗流问题研究提供了物理基
础,即把人为难以勾画的裂隙网络系统通过样区裂隙几何要素的测量,采用Monte Carlo技术
模拟出来,当去除不连通裂隙后,形成连通裂隙网络,把裂隙交叉处作为节点(Nodes),节点
与节点之间的裂隙称为线单元(Line element),各线单元流向共同节点的流量等于零(稳定流)
或等于贮存量的变化量(非稳定流),依此建立渗流方程式,结合初始条件和边界条件就构成
了裂隙网络渗流数学模型。
10.机理分析法、混合分析法及系统辨识法
机理分析方法是通过岩体与地下水相互力学作用的机理分析,运用力学和数学手段,建
立岩体系统双场耦合的数学模型的一种方法。通常要分析岩体中地下水的运动机理,岩体应
力或变形机理,运用已知的定理、定律或原理(如达西定律、水均衡原理、能量守恒定律、力
学平衡原理、应力—应变定理等),建立本构方程式及定解条件,形成双场耦合的分布参数数
学模型。这种建模方法也称为理论建模。
混合分析方法是以机理分析方法为基础,结合试验分析方法,来研究岩体系统力学机理
的方法。运用该方法建立的数学模型,是以机理分析得出的本构方程式为基础,耦合试验分
析公式,这种建模方法称为混合建模方法。该方法的特点是:对于容易弄清的机理间题,采用
已有的本构关系式,对于复杂的机理间题,无法用简单的数学表达式表述时,要用试验结果
得出的经验或半经验关系式描述。这种方法在研究岩体系统的双场叠加问题时,是实际中应
用得比较多的方法。
系统辨识方法是通过测量系统在人为输入作用下的输出响应,或正常运行时的输入输出
数据记录,加以必要的数据处理和数学计算,估计出系统的数学模型的一种方法。这种方法
建立的数学模型为集中参数模型。
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二.计算题
1.设温度为10C的水(=1.31mPas)通过Darcy实验装置流动,装置中A=200cm2,L=120cm,
Hl-H2=120cm。水力传导系数K=20m/d,试确定流量Q和砂柱中渗流速度V。(10分)
解: dm4.0sm10296.4120100003600241202002033621lHHKAQ
sm10315.2120360024120204KJAQV
2.某实验室做实验测定圆柱形岩心渗透率。岩心半径为1cm,长度为5cm,在岩心两端建立
压差,使粘度为1mPa•s的液体通过岩心,2min内测量出通过的液量为真15cm3,从水银压
差计上知道岩心两端压差为157mmHg高,试计算岩心的渗透率。(10分)
解: 由
gl
pKAQ和gk
K
得
213m1051.98.913600157.0110001002601000000100001515
pAQlk