基于等效管网的岩体三维裂隙网络渗流特征研究

摘要

岩体中充满着裂隙,它对油气资源开发、地下水资源利用、污染物迁移、二氧化碳封存以及核废物地质处置等具有重要意义,因此,必须评估裂隙对岩体渗透率的影响.一般来说,通过盘状裂隙网络渗流模型分析裂隙连通性和渗流特性的方法有3种:有限元法;离散元法;将DFN转换为与平面裂缝具有近似等效连接性和水力特性的网络管道,也称为"管网模型".通过对我国高放射性废物处置库新场花岗岩露头进行了研究,使用变截面等效管来模拟岩体裂缝的渗透特性,将复杂的裂隙盘网络等效为管网模型,并提出等效路径渗透系数来客观研究裂隙岩体渗流路径的渗透特性.当新鲜裂缝通过切割地表岩石暴露到一定深度时,某些走向范围内的裂缝属于张开型,而另一个走向范围内的裂缝属于胶结闭合型.不同条件下的等效路径渗透系数计算结果表明,裂缝胶结及部分胶结时,等效路径渗透系数平均值的量级分别为10-7 m/s和10-3 m/s.在此基础上,确定研究区裂隙岩体的代表性单元体积(REV)约为25 m3,通过旋转模型中的矩阵,得到该区域的空间渗透张量(包括渗透值和主方向),且所预测结果在钻孔资料范围内,可为相关工程提供参考.