王涛,项宇,李扬(.武汉大学水资源与水电工程国家重点实验室,武汉40072;2.长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室,武汉4000;.长江水利委员会长江流域水土保持监测中心站,武汉4000)

节理岩体中地下水流动的三维离散元方法研究

王涛1,2,项宇3,李扬1
(1.武汉大学水资源与水电工程国家重点实验室,武汉430072;2.长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室,武汉430010;3.长江水利委员会长江流域水土保持监测中心站,武汉430010)

通过对三维离散元中渗流计算模型,渗流几何模型与力学几何模型的结合等问题研究,提出了三维离散元中渗流计算与力学计算的耦合方法。将该计算方法应用到某地下洞室块体稳定计算中,分析了地下水作用和节理张开度对计算结果的影响。计算结果表明,其结果是符合实际的。

三维离散元;渗流;节理张开度

1 概述

关于岩体渗透特性的研究主要起步于20世纪50年代[1]。经典的渗流理论以连续介质假定为基础,理论较为成熟和完善,但它不能完全有效地反映岩体中裂隙的控水特征。事实上,岩体中包含大量裂隙、节理、破碎带甚至断层等不连续结构,使得岩体既不完全连续,也不完全离散,如何合理地描述这种非连续岩体的力学行为已成为国际岩石力学界公认的理论难题。正如当分析仅仅局限在连续介质力学体系框架内,在解释岩体断层、节理、破碎断裂、块度控制等非连续力学行为上遇到了本质的困难。在研究岩体中的渗流问题时,由于岩体是由裂隙切割的岩块构成,岩块本身的渗透性很微弱,在很多情况下可以忽略其渗透性,因而岩体渗流实质上是裂隙网络渗流问题[2],连续介质方法显然是有缺陷的。……