岩石粗糙裂隙大范围雷诺数条件下渗流特性

刘杰¹(),王者超^2,*(),张宇鹏²,孙华阳³

1. 山东大学岩土与结构工程研究中心, 山东 济南 250061
2. 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 110004
3. 东北大学资源与土木工程学院, 辽宁 沈阳 110004

收稿日期:2018-12-09出版日期:2019-08-20发布日期:2019-08-06
通讯作者:王者超E-mail:liujiegt@126.com;wang_zhechao@hotmail.com
作者简介:刘杰(1988—)，男，山东高唐人，硕士研究生，主要研究方向为岩体裂隙渗流. E-mail:liujiegt@126.com
基金资助:国家自然科学基金资助项目(51779045);国家自然科学基金资助项目(51579141)

Flow characteristics of rough rock fractures under wide range of Reynolds numbers

Jie LIU¹(),Zhechao WANG^2,*(),Yupeng ZHANG²,Huayang SUN³

1. Geotechnical and Structural Engineering Research Center, Shandong University, Jinan 250061, Shandong, China
2. Key laboratory of Ministry of Education on Safe Mining of Deep Metal Mines, Northeastern University, Shenyang 110004, Liaoning, China
3. School of Resources and Civil Engineering, Northeastern University, Shenyang 110004, Liaoning, China

Received:2018-12-09Online:2019-08-20Published:2019-08-06
Contact:Zhechao WANG E-mail:liujiegt@126.com;wang_zhechao@hotmail.com

Supported by:国家自然科学基金资助项目(51779045);国家自然科学基金资助项目(51579141)

摘要/Abstract

摘要： 通过试验和理论分析,研究不同几何参数的岩石粗糙裂隙渗流的非达西系数β、临界雷诺数Re_c、非达西效应因子E等变化特性。研制裂隙渗流试验仪器,制作9个不同开度和裂隙粗糙度(joint roughness coefficient, JRC)的单裂隙模型,开展大范围雷诺数Re条件下粗糙裂隙渗流试验。根据渗流试验结果,得到了不同粗糙度(JRC=2~20)单裂隙的渗流特性,显示出粗糙度对裂隙的非线性渗流特性产生显著的影响。结合Forchheimer方程,从理论参数方面,对粗糙度的影响进行量化。研究显示:裂隙粗糙度越大,则越容易引起裂隙渗流的非线性,临界雷诺数越小,非线性作用越强。


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