内含空腔围岩中气体渗流动力学问题的解析计算与试验研究

摘要

以内含空腔的围岩为研究对象,考虑围岩中裂隙度、孔隙度和渗透率等主要因素的影响,忽略次要因素的影响,进行了气体渗流问题的理论研究。基于达西定律,经分析推导,得到了计算内含空腔围岩中气体渗流问题中气体渗透量和气体渗流到达时间等重要参数的解析公式。开展了花岗岩气体渗流试验,将TNT炸药置于花岗岩内部空腔中引爆,以气体产物CO作为示踪气体,测量了其在围岩中的渗透量和渗流到达时间。使用推导的解析公式对试验进行了计算,计算结果表明,解析公式能够快速而准确地计算从内部空腔渗流到围岩介质中的气体体积和气体渗流到达时间。使用推导的解析计算公式估算围岩中气体渗流问题,计算方便快捷,对于实际工程遇到应急问题时,具有较好的实用性。同时,基于理论分析得到的解析计算公式,可以为数值模拟结果的验证和试验研究的设计提供有益的参考。